[发明专利]一种有机废水超临界加热炉及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及高含盐(无机盐浓度大于2.0wt％)有机废水的超临界水处理预热装置及方法，特别涉及一种高含盐高浓度有机废水超临界加热炉及控制方法。

背景技术

温度压力均高于临界点(Pc＝22.1MPa，Tc＝374.15℃)的水是超临界水，它兼具液态水和气态水的性质：介电常数近似于有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度；可以与有机物、非极性气体(特别是氧化剂)以任意比混溶，使非均相反应转变为均相反应，大大减少了传热、传质阻力；无机盐在超临界水中的溶解度极低，容易结晶分离出来。

超临界水技术利用了超临界水的特殊性质，将超临界水、有机物和氧气形成均相反应体系，使得有机物结构迅速破坏，有机物中的碳、氢、氮元素分别转化为二氧化碳、水和氮气，杂原子则转化为相应的酸根离子。超临界水氧化技术、超临界水部分氧化技术和超临界水气化技术均属于超临界水技术范畴，其中超临界水氧化技术的目的将废有机物处理至无害化并达标排放，超临界水部分氧化技术和超临界水气化技术的最终目的是将废有机物最大化的转化为氢气，并在此基础上尽量实现废有机物的无害化。

目前，国外商业化的超临界水处理有机废水的装置中，因为超临界条件下有机物结焦和无机盐沉积引起的设备及管道堵塞，阻碍了超临界水处理技术的商业化应用。常压常温下，大多数无机盐在水中的溶解度一般在10～100g/L的范围内。然而，在超临界水中，无机盐的溶解度极低，一般为1～100×10^-6(质量浓度)。因此，含盐有机废水在加热器(炉)中预热时，有机物气化生成焦油，发生结焦现象；本来溶解在废水中的无机盐很容易从超临界水中析出，析出的无机盐固体颗粒趋向接触加热面的内表面，如果趋向沉积的沉降力超过趋向输送它们的剪切力，无机盐就会沉积在加热面的内表面。再加上焦油和无机盐粘滞一起，粘在受热面上。因此，如果不进行处理，就会导致传热恶化，最后堵塞加热器(炉)管道，进而导致加热器(炉)乃至整个系统的停机、清洗、装配和重新启动，甚至引起重大安全事故。

发明内容

针对现有的超临界水处理系统在高含盐高浓度有机废水预热方面的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种高含盐高浓度有机废水用超临界加热炉及控制方法，可保证不发生结焦和盐沉积的前提下，将有机废水加热至反应所需的温度。该方法通过在加热炉装置上增设辅助管路和阀门，利用部分氧化可预防焦油生成的原理，在预热过程中的引入部分氧化剂进入加热炉管道，进行有机废水的超临界部分氧化反应，防止结焦；利用无机盐在低于某一温度(以下称溶解温度)的水中溶解而在超临界水温度高于某一温度(以下称脱盐温度)时结晶析出的性质，通过引出管路将析出的盐脱除，而后再引回加热炉进行加热至所需的温度。此外，该控制方法使得溶解温度至脱盐温度的加热炉受热管道具有正常运行过程中反冲洗功能，可保证加热炉的长时间连续正常运行。

为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种有机废水超临界加热炉，其特征在于，包括设置在炉体内的省煤器、部分氧化管路、反冲洗管路、过热器，设置在炉体外的脱盐设备和减温器，其中：省煤器入口端为常温有机废水入口，出口端与氧化剂管路通过第一三通连接后又与部分氧化管路连通；氧化剂管路上设置第一辅助阀门；部分氧化管路的出口端依次设置第二三通和第三三通，两三通之间设置第四辅助阀；部分氧化管路的出口端通过第三三通与反冲洗管路入口端连通；反冲洗管路的出口端依次设置第四三通和第五三通，两三通间设置第五辅助阀；第二三通与第四三通通过管道连接，组成反冲洗管路第一旁路，并在该旁路设置第二辅助阀；第三三通与第五三通通过管道连接，组成反冲洗管路第二旁路，并在该旁路设置第三辅助阀；在反冲洗管路进出口两端设置压差变送器；所述脱盐设备入口端设置流体温度监测点，出口端连通减温器；减温器的出口连通过热器的入口，过热器出口为超临界有机废水输出口。

上述方案中，所述脱盐设备是用于在超临界水条件下脱除固体无机盐的水力旋流器或过滤装置。

一种基于前述有机废水超临界加热炉的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)防结焦控制

通过调节第一辅助阀将氧化剂引入第一三通与常温有机废水混合，之后在部分氧化管路和反冲洗管路中发生部分氧化反应，防止该废水在加热过程中产生焦油；

2)防盐沉积控制

通过反冲洗管路两端设置的压差变送器，监测防堵塞情况，包括正常运行和非正常运行两种情况：