一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，包括第一换热器，包括热流入口I和热流出口I，热流入口I用于接收超临界水氧化反应产物，进而传递超临界水氧化反应产物所携带的部分热量；气液分离器，包括气液入口、液相出口和气相出口，气液入口与热流出口I连通，液相出口用于排放高压水，气相出口用于导出高压气体；涡流管，包括气相入口、热端出口和冷端出口，气相入口与气相出口连通，用于接收高压气体，并将其分离为高温气体和低温气体，并分别从热端出口和冷端出口导出。解决了现有技术不能很好的利用超临界水氧化反应产物余压能量的问题。

A waste heat and residual pressure utilization system of supercritical water oxidation reaction products

【技术实现步骤摘要】
一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统
本专利技术属于余热余压回收
，具体涉及一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统。
技术介绍
超临界水氧化是一种使用氧气或空气作为氧化剂，在高于水的临界点(374.15℃和22.12MPa)的温度和压力下将水中有机物氧化的过程，有机物被氧化成CO2、H2O、N2等无毒无害产物，由于该技术的高效性、清洁性，受到国内外学者的广泛关注。超临界水氧化技术通常用来处理高浓度难降解的有机物，有机物中COD一般在20000mg/L至400000mg/L，单位COD的热值约为14.8kJ/g，超临界水氧化反应释放大量热能，导致超临界水氧化反应产物处于高温高压状态，具有很高的热能与压力能。目前，较多采用高温反应产物预热原料或加热冷却水的方法回收余热，而对压力能的利用方法较少，通常利用背压阀将高压产物降至常压后直接排放，造成压力能的浪费。对于蒸发壁式超临界水氧化系统而言，通过背压阀降压造成的能量损失可占系统输入总能量的20％，因此，对反应产物压力能的回收具有重要意义。随着超临界锅炉发电技术的日趋成熟，有学者提出将除盐后的高温高压反应产物直接透平发电的构想，但到目前为止还未见相关试验研究报道。主要原因是SCWO反应产物组成较为复杂，且处理的有机物种类不同，其反应产物组成及含量也不同，不适用于常规涡轮机中膨胀，需要重新设计专用的涡轮，设计工作量较大。此外，对于蒸发壁式超临界水氧化系统而言，由于引入低温保护性流体造成反应器出口温度较低处于亚临界状态(250～350℃)，材料腐蚀速率远高于超临界状态，将大大降低涡轮使用寿命。对于现有技术而言，超临界水氧化反应产物不宜在透平机中直接减压，因此，需要探讨其它压力能回收方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，以解决现有技术不能很好的利用超临界水氧化反应产物余压能量的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，包括：一第一换热器，包括热流入口I和热流出口I，热流入口I用于接收超临界水氧化反应产物，进而传递超临界水氧化反应产物所携带的部分热量；一气液分离器，包括气液入口、液相出口和气相出口，气液入口与热流出口I连通，液相出口用于排放高压水，气相出口用于导出高压气体；一涡流管，包括气相入口、热端出口和冷端出口，气相入口与气相出口连通，用于接收高压气体，并将其分离为高温气体和低温气体，并分别从热端出口和冷端出口导出。进一步的，气液分离器的气相出口和涡流管的气相入口之间，还设置有高压干燥机和储气罐。进一步的，热端出口连接一热量应用系统，热量应用系统包括并联设置的第二换热器和储热装置，其中，第二换热器包括热流入口II和热流出口II，储热装置包括热流入口和热流出口，热流入口II和热流入口均连通至热端出口。进一步的，第二换热器还包括冷水入口II和热水出口II，储热装置还包括冷水入口和热水出口，热流出口与热流出口II连通，冷水入口II与冷水入口连通，热水出口II和热水出口连通。进一步的，热流出口和/或热流出口II串联另一涡流管。进一步的，冷端出口连通一冷量应用系统，冷量应用系统包括：一第三换热器，其包括冷流入口和冷流出口，冷流入口与冷端出口连通，用于传递冷端出口输送来的低温常压气体的冷量；一下游用冷单位，与第三换热器连接，用于获取第三换热器中储存的冷量。本专利技术的有益效果是：系统中设置涡流管，可实现对反应产物中压力能的回收利用，且涡流管具有结构简单，启动快，投资等少优势；将储热装置与第二换热器相结合，可保证系统不间断地向外界提供热水；涡流管产生的冷流可作为下游用冷单位的冷源，出售获得收益，可进一步提高超临界水氧化系统的经济性。【附图说明】图1为本专利技术一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统的系统原理图；其中，1.下游用冷单位，2.储热装置，3.第三换热器，4.涡流管，5.储气罐，6.高压干燥机，7.气液分离器，8.第二换热器，9.第一换热器；21.热流入口，22.热流出口，23.冷水入口，24.热水出口；31.冷流入口，32.冷流出口；41.气体入口，42.热端出口，43.冷端出口；71.气液入口，72.气体出口，73.液相出口；81.热流入口II，82.热流出口II，83.冷水入口II，84.热水出口II；91.热流入口I，92.热流出口I。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术公开了一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，如图1所示，包括顺次连接的第一换热器9、气液分离器7、高压干燥机6和储气罐5，该储气罐5连通至涡流管4。第一换热器9包括热流进口I91、热流出口I92；气液分离器7包括气液入口71、液相出口73和气相出口72；高压干燥机6包括进口和出口，储气罐5包括进口和出口；涡流管4包括气相入口41、热端出口42和冷端出口43。其中，超临界水氧化反应产物为高温高压的气液混合物，其由热流进口I91进入第一换热器9并进行换热，相当于对高温高压的超临界水氧化反应产物进行一次冷却得到常温高压的气液混合物。热流出口I92连接至气液入口71，气液分离器7将超临界水氧化反应产物分成气相和液相，分别从气相出口72和液相出口73导出，所述气相出口72导出常温高压气体，液相出口73排放常温高压水，常温高压水包含溶解在其中的无机盐。气相出口72和高压干燥机6连接，高压干燥机6再和储气罐5连接，高压干燥机6的作用是完全去除高压气体中携带的水蒸气，防止涡流管4的冷端出口43会出现结冰，影响涡流管4的性能。储气罐5的出口连接至涡流管4的气相入口41，涡流管4将接受的常温高压气体分离成高温气体和低温气体，并分别从热端出口42和冷端出口43排出。采用涡流管4，可实现对反应产物中压力能的回收利用，将压力能转化为热能，且涡流管4具有结构简单，启动快，投资等少优势。热端出口42连接一热量应用系统，该热量应用系统将储热装置与第二换热器相结合，可保证系统不间断地向外界提供热水。该热量应用系统包括并联设置的第二换热器8和储热装置2。其中，第二换热器8包括热流入口II81和热流出口II82，储热装置2包括热流入口21和热流出口22，热流入口II81和热流入口21均连通至所述热端出口42。第二换热器8还包括冷水入口II83和热水出口II84，储热装置2还包括冷水入口23和热水出口24，所述热流出口22与所述热流出口II82连通，所述冷水入口II83与所述冷水入口23连通，所述热水出口II84和所述热水出口24连通。冷端出口43连通一冷量应用系统，涡流管4产生的冷流可作为下游用冷单位1的的冷源，出售获得收益，可进一步提高超临界水氧化系统的经济性。该冷量应用系统包括第三换热器3和下游用冷单位1。其中，第三换热器3包括冷流入口31和冷流出口32，所述冷流入口31与所述冷端出口43本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，其特征在于，包括：/n一第一换热器(9)，包括热流入口I(91)和热流出口I(92)，所述热流入口I(91)用于接收超临界水氧化反应产物，进而传递所述超临界水氧化反应产物所携带的部分热量；/n一气液分离器(7)，包括气液入口(71)、液相出口(73)和气相出口(72)，所述气液入口(71)与所述热流出口I(92)连通，所述液相出口(73)用于排放高压水，所述气相出口(72)用于导出高压气体；/n一涡流管(4)，包括气相入口(41)、热端出口(42)和冷端出口(43)，所述气相入口(41)与所述气相出口(72)连通，用于接收所述高压气体，并将其分离为高温气体和低温气体，并分别从所述热端出口(42)和冷端出口(43)导出。/n

【技术特征摘要】
1.一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，其特征在于，包括：
一第一换热器(9)，包括热流入口I(91)和热流出口I(92)，所述热流入口I(91)用于接收超临界水氧化反应产物，进而传递所述超临界水氧化反应产物所携带的部分热量；
一气液分离器(7)，包括气液入口(71)、液相出口(73)和气相出口(72)，所述气液入口(71)与所述热流出口I(92)连通，所述液相出口(73)用于排放高压水，所述气相出口(72)用于导出高压气体；
一涡流管(4)，包括气相入口(41)、热端出口(42)和冷端出口(43)，所述气相入口(41)与所述气相出口(72)连通，用于接收所述高压气体，并将其分离为高温气体和低温气体，并分别从所述热端出口(42)和冷端出口(43)导出。


2.如权利要求1所述的一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，其特征在于，所述气液分离器(7)的气相出口(72)和所述涡流管(4)的气相入口(41)之间，还设置有高压干燥机(6)和储气罐(5)。


3.如权利要求1或2所述的一种超临界水氧化反应产物余热余压利用系统，其特征在于，所述热端出口(42)连接一热量应用系统，所述热量应用系统包括并联设置的第二换热器(8)和储热装置(2)，其中，第二换热器(8)包括热流入口I...

【专利技术属性】
技术研发人员：段洋，陈久林，倪瑞涛，王志雄，王丽，
申请(专利权)人：思安新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61