一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器及其加工方法和使用方法技术方案

本发明专利技术公开的一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器及其加工方法和使用方法，属于化工及环保技术换热器领域。包括筒体、上封头、下封头、污水入口、侧面排污口、加热盘管、蒸汽出口、和底部排污口。工作时，热流体进入加热盘管，污水被不断加热蒸发，成为蒸汽进入蒸氨塔，侧面排污口根据内部无机盐的浓度进行排污，实现了蒸氨再沸器在正常工作时即可正常排污。本发明专利技术避免了蒸氨再沸器内污水不断富集浓缩导致的无机盐结晶对部件的破坏，提高了设备的工作效率和安全性，减少了设备维护和更换零部件的成本。

A steam ammonia reboiler for supercritical water oxidation system and its processing method and application method

The invention discloses a steam ammonia reboiler for supercritical water oxidation system, a processing method and a use method thereof, belonging to the field of chemical industry and environmental protection technology heat exchanger. The utility model comprises a cylinder body, an upper head, a lower head, a sewage inlet, a side sewage outlet, a heating coil, a steam outlet and a bottom sewage outlet. When working, the hot fluid enters the heating coil, the sewage is continuously heated and evaporated, and becomes steam into the ammonia distillation tower. The side sewage outlet discharges the sewage according to the concentration of inorganic salts inside, thus realizing that the ammonia reboiler can discharge the sewage normally when working. The invention avoids the destruction of components caused by the crystallization of inorganic salts caused by the continuous enrichment and concentration of sewage in the ammonia reboiler, improves the working efficiency and safety of the equipment, and reduces the cost of equipment maintenance and replacement of components.

【技术实现步骤摘要】
一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器及其加工方法和使用方法
本专利技术属于化工及环保技术换热器领域，具体涉及一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器及其加工方法和使用方法。
技术介绍
超临界水氧化(supercriticalwateroxidation)是一种用于处理高浓度、难降解有机废水及污泥的高级氧化技术。当水的温度、压力达到其临界点(374℃、22.1MPa)之上时达到超临界状态，这时的水倾向于一种非极性流体，流动性加强，对有机物和气体几乎可以完全溶解。超临界水氧化技术就是应用了超临界水的诸多特点，将超临界水作为废水污泥中的有机物与氧气进行氧化反应的媒介，在高温高压条件下实现有机物的快速氧化。目前，常规的耦合有蒸氨单元的典型的超临界水氧化流程见图1。废水及污泥储存于物料储罐中，经物料泵增压后进入预热器进行加热，然后经过加热器进入反应器，与氧气罐提供的氧气充分混合，发生有机物的氧化反应。氧化反应自身是放热的，反应后的高温高压流体首先经过预热器，传递一部分热量给冷态给料，然后经过蒸氨再沸器，加热蒸氨出水产蒸汽，然后进入降压器降压。常温常压下的反应出水进入蒸氨单元进行废水中氨氮的进一步去除，然后达标排放。在超临界水氧化反应过程中，有机物中的C、H、O元素转化为CO2和H2O，有机物中卤族元素(如F、Cl、Br等)和碱金属元素(如K、Na等)均进入水相，以可溶性无机盐的形式存在。N元素若能够彻底氧化则形成N2，但由于其彻底氧化所需的温度和停留时间较长，一般地，有机物中的氮元素经超临界水氧化反应后以氨态氮的形式存在。由于工业污水排放标准中对废水中总氮、氨氮的排放有严格要求，氮元素排放到水体中会造成富营养化等问题，因此超临界水氧化系统一般都会设置有后续的脱氨单元以实现废水的彻底处理、达标排放。在脱氨单元的技术选择上，蒸氨技术是最成熟、运行成本最低廉的一种。蒸氨技术的核心设备为蒸氨塔，含氨氮的废水与蒸汽在蒸氨塔的多层塔板间穿层混合，废水逐级升温，氨气溢出。脱除氨氮后的废水下沉到蒸氨塔底部塔釜，经泵引入再沸器产蒸汽或者达标排放。一般地，蒸氨再沸器置于蒸氨塔外，与蒸氨塔通过管道管路连接，废水从塔釜中经水泵引入再沸器，加热再沸器内废水的工质一般为导热油、煤气管式炉或者蒸汽。无论采用哪种方式，都是利用外部热源对废水进行加热，导致运行成本提升，造成浪费。由于超临界水氧化反应自身是放热的，反应器出水的温度一般可达600℃，是品质极高的热源，因此可以采用这部分热量对蒸氨再沸器内的废水加热产生蒸汽，达到节约能源、减小设备投资的目的。但是，由于上述反应器的高温出水仍没有降压，处于高温高压状态，将其置于蒸氨再沸器的内部盘管，易发生高温流体的跑冒滴漏。同时，再沸器内用于产蒸汽的含氨氮废水也是经过超临界水氧化反应后降温、降压后得到的，前面已经介绍过，由于超临界水氧化反应实现了有机物的氧化反应，出水中含有大量可溶性无机盐，再沸器正常运行过程中只有蒸汽的溢出，没有排污过程，含有大量无机盐的废水在容器内不断浓缩富集，最终会达到无机盐的饱和浓度，导致无机盐在管道表面结晶，造成传热恶化，影响处理效果。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，本专利技术的目的之一在于解决蒸氨再沸器内污水不断富集浓缩导致的无机盐结晶对部件的破坏的问题，该蒸氨再沸器结构设计合理，能够实现能量的合理、安全、高效利用。本专利技术的目的之二在于解决高温高压流体的泄漏的问题，从而保证装置的安全运行。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开的一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，包括筒体，筒体上方连接上封头，下方连接下封头，筒体和上、下封头共同组成蒸氨再沸器腔体，在该蒸氨再沸器腔体内部固连有加热盘管，且在上封头的顶壁上开设有供加热盘管的热流体进、出口伸出的开孔；上封头上设有蒸汽出口，筒体侧壁上开设有取样口和侧面排污口，下封头上开设有污水入口和底部排污口。优选地，筒体的一侧内壁上焊接有盘管支撑架，加热盘管通过U型螺栓固定在该盘管支撑架上，且加热盘管采用焊接式盘管。优选地，上封头上还设有温度表接口和压力表接口。优选地，筒体与上、下封头之间通过螺栓固定。优选地，取样口设置位置与热盘管底部齐平；侧面排污口位于加热盘管的顶部上方10～20厘米处。优选地，筒体侧壁上还开设有溢流口，溢流口的上缘位于筒体与上封头连接处下方5～10厘米处，下缘位于加热盘管的顶部上方20～40厘米处；溢流口的口径为20～40厘米，且采用气动刀型闸阀密封。优选地，在筒体外壁上设有耳座，下封头底部还设有支座。本专利技术还公开了一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器的加工方法，包括以下步骤：1)制作加热盘管，整个加热盘管均采用焊接连接，焊接完成后对焊缝进行X射线探伤检测，合格后备用；2)制作开设有取样口、溢流口和侧面排污口的筒体，开设有蒸汽出口的上封头，开设有污水入口和底部排污口的下封头，备用；3)在制作好的筒体一侧内壁上焊接盘管支撑架，然后将加热盘管用U型螺栓固定在盘管支撑架上；4)根据加热盘管进、出口的尺寸和位置，对应在上封头上开孔，使加热盘管的热流体进、出口能够穿出上封头，然后将加热盘管的热流体进、出管焊接于上封头上，焊接完成后对焊缝进行X射线探伤检测，检验合格后完成制作。本专利技术还公开了上述的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器的使用方法，超临界水氧化系统中反应器出水经降温处理后被输送至所述蒸氨再沸器的加热盘管中，走完整个管程后排出；其中：蒸氨再沸器的正常工作液位处于加热盘管之上，加热盘管中的热流体将送入腔体内的污水不断加热蒸发，蒸汽从蒸汽出口排出，进入蒸氨塔；当系统进行在线排污操作时，通过取样口在规定时间间隔内取样一次，分析污水中的无机盐浓度，当无机盐浓度达到预警值时开启侧面排污口进行排污，按规定执行时间进行排污；当系统停机进行排污操作时：打开底部排污口，彻底放空蒸氨再沸器腔体内的流体。优选地，上封头上开设压力表接口，溢流口采用气动刀型闸阀密封；当压力表接口所接压力表检测到蒸氨再沸器内部压力急剧升高时，打开溢流口的气动刀型闸阀，迅速将腔体内部的流体排出。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，包括由筒体、上封头和下封头组成的腔体，该腔体内设有加热盘管，超临界水氧化系统中的反应器出水进入上述加热盘管，加热蒸氨再沸器腔体内的废水，产生的蒸汽从蒸汽出口排出。由于再沸器中用于产蒸汽的废水中含有大量可溶性无机盐，因此本专利技术考虑在产蒸汽的同时，对污水进行适时的排放，在筒体侧壁上开设取样口，通过取样口能够对蒸氨再沸器腔体内沉积的无机盐浓度进行实时的取样分析，根据分析结果决定是否适时进行排污操作，如需排污则从筒体侧壁上开设的侧面排污口排出，传统排污口设置在再沸器底部，由于污水入口也设置于系统底部，如系统正常工作时执行排污操作，污水从底部入口进入随即在底部排污口排出，形成短路因而起不到替换容器内的浓水的目的。本专利技术将排污口设置在腔体侧壁能够实现蒸氨再沸器系统运行时的正常排污操作。此外，下封头开设有底部排污口，当超临界水氧化系统停机后，执行蒸氨再沸器的停机排污操作，则可通过该底部排污口彻底放空筒体内液体。本专利技术的上述改进避免了蒸氨再沸器内污本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，包括筒体(16)，筒体(16)上方固连上封头(12)，下方固连下封头(17)，筒体(16)和上、下封头共同组成蒸氨再沸器腔体，在该蒸氨再沸器腔体内部固连有加热盘管(5)，且在上封头(12)的顶壁上开设有供加热盘管(5)的热流体进、出口伸出的开孔；上封头(12)上设有蒸汽出口(8)，筒体(16)侧壁上开设有取样口(2)和侧面排污口(14)，下封头(17)上开设有污水入口(1)和底部排污口(18)。

【技术特征摘要】
1.一种用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，包括筒体(16)，筒体(16)上方固连上封头(12)，下方固连下封头(17)，筒体(16)和上、下封头共同组成蒸氨再沸器腔体，在该蒸氨再沸器腔体内部固连有加热盘管(5)，且在上封头(12)的顶壁上开设有供加热盘管(5)的热流体进、出口伸出的开孔；上封头(12)上设有蒸汽出口(8)，筒体(16)侧壁上开设有取样口(2)和侧面排污口(14)，下封头(17)上开设有污水入口(1)和底部排污口(18)。2.根据权利要求1所述的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，筒体(16)的一侧内壁上焊接有盘管支撑架(3)，加热盘管(5)通过U型螺栓(4)固定在该盘管支撑架(3)上。3.根据权利要求1所述的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，加热盘管(5)采用焊接式盘管。4.根据权利要求1所述的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，上封头(12)上还设有温度表接口(7)和压力表接口(9)。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，取样口(2)开设位置与热盘管(5)底部齐平；侧面排污口(14)开设于加热盘管(5)顶部上方10～20厘米处。6.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，在筒体(16)侧壁上还开设有溢流口(6)，溢流口(6)上缘位于筒体(16)与上封头(12)连接处下方5～10厘米处，下缘位于加热盘管(5)顶部上方20～40厘米处；溢流口(6)口径为20～40厘米，且采用气动刀型闸阀密封。7.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于超临界水氧化系统的蒸氨再沸器，其特征在于，在筒体(16)外壁上还设有耳座(15)，下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，杨健乔，徐甜甜，张熠姝，宋文瀚，徐海涛，李艳辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61