[发明专利]印染污泥的超临界水氧化处理系统及工艺

权利要求书

1.印染污泥的超临界水氧化处理系统，其特征在于，包括：污泥预处理部分、物料预热部分、混合反应部分；

污泥预处理部分包含污泥储池(1)，污泥储池(1)的出口与螺杆泵(2)进口连通，螺杆泵(2)出口与污泥加热器(3)壳侧入口相连，污泥加热器(3)壳侧出口连接均质乳化泵(4)进口，均质乳化泵(4)出口与高压污泥隔膜泵(5)进口连通；

物料预热部分包含甲醇启动电加热器(12)和污泥预热器Ⅲ(8)，甲醇启动电加热器(12)进口与高压甲醇输送泵(11)出口相连，高压甲醇输送泵(11)进口连接甲醇溶液储罐(10)出口；污泥预热器Ⅲ(8)的入口与污泥预热器Ⅱ(7)外管出口相连，污泥预热器Ⅱ(7)外管进口与污泥预热器Ⅰ(6)外管出口相连；污泥预热器Ⅰ(6)外管进口与高压污泥隔膜泵(5)出口连通；

混合反应部分包含超临界水氧化反应器(9)，超临界水氧化反应器(9)的氧气入口与缓冲器(16)出口相连，缓冲器(16)进口连接液氧气化器(15)出口，超临界水氧化反应器(9)的甲醇溶液进口连接于甲醇启动电加热器(12)的出口，超临界水氧化反应器(9)的污泥进口与污泥预热器Ⅲ(8)的出口连通；液氧储槽(13)提供低温液氧泵(14)连接液氧气化器(15)入口。

2.根据权利要求1所述的印染污泥的超临界水氧化处理系统，其特征在于，还包括热量回收部分；热量回收部分包含污泥加热器(3)和低压软化水泵(18)，污泥加热器(3)管侧进口与污泥预热器Ⅰ(6)内管出口连通，污泥预热器Ⅰ(6)内管进口与软化水加热器(19)内管出口相连，软化水加热器(19)内管进口与污泥预热器Ⅱ(7)内管出口相连，污泥预热器Ⅱ(7)内管进口与蒸汽发生器(20)管侧出口连通，蒸汽发生器(20)管侧进口连接于超临界水氧化反应器(9)出口；低压软化水泵(18)进口与软化水箱(17)出口相连，低压软化水泵(18)出口连接软化水加热器(19)外管进口，软化水加热器(19)外管出口与蒸汽发生器(20)壳侧进口相连，产生的饱和蒸汽从蒸汽发生器(20)壳侧出口输出。

3.根据权利要求2所述的印染污泥的超临界水氧化处理系统，其特征在于，还包括降压部分；降压部分包含压力调节阀(22)，压力调节阀(22)进口连接毛细管(21)出口，毛细管(21)进口与污泥加热器(3)管侧出口相连，压力调节阀(22)出口与管道过滤器(23)进口连通，管道过滤器(23)出口连接集液箱(24)。

4.印染污泥的超临界水氧化处理工艺，其特征在于，基于权利要求3所述的印染污泥的超临界水氧化处理系统，包括：

1)系统启动时，甲醇与软化水进入甲醇溶液储罐(10)，配制成浓度为15wt％的甲醇水溶液，甲醇水溶液被甲醇输送泵(11)加压至28MPa后，进入甲醇启动电加热器(12)被加热至起燃温度500℃，然后进入超临界水氧化反应器(9)的甲醇溶液进口；液氧储槽(13)中的液氧由低温液氧泵(14)加压至28MPa后，流经液氧气化器(15)被气化后，通过缓冲器(16)之后进入超临界水氧化反应器(9)的氧化剂进口；集液箱(24)中的干净水通过高压污泥隔膜泵(5)加压至28MPa后，进入污泥预热器Ⅰ(6)外管，之后依次流经污泥预热器Ⅱ(7)外管、污泥预热器Ⅲ(8)后进入超临界水氧化反应器(9)；在超临界水氧化反应器(9)中，加热后的甲醇溶液与氧化剂混合后起燃，燃烧后高温产物对反应器进行预热，直至反应器中流体温度达到反应温度550℃，此时切换高压污泥隔膜泵(5)的进口物料为印染污泥；打开均质乳化泵(4)至污泥隔膜泵(5)之间的电动截止阀，关闭集液箱(24)至污泥隔膜泵(5)之间的电动截止阀；

2)系统正常运行时，在超临界水氧化反应器(9)内的流体温度升温至550℃之后，进行物料切换；污泥储池(1)中的印染污泥通过螺杆泵(2)，进入污泥加热器(3)壳侧进口后被加热至75℃；从污泥加热器(3)壳侧出口流出后，由均质乳化泵(4)被均匀化处理后，流入高压污泥隔膜泵(5)进口，污泥被加压至28MPa后输运至污泥预热器Ⅰ(6)的外管侧进口，被高温反应后流体加热至115℃后从外管侧出口流出；之后进入污泥预热器Ⅱ(7)的外管进口，被高温反应后流体加热至224℃后从外管侧出口流出；之后进入污泥预热器Ⅲ(8)中被超临界水氧化反应器(9)中的反应后高温流体加热至395℃后，进入超临界水氧化反应器(9)的污泥进口；印染污泥在反应器(9)中与氧化剂混合后，进行超临界水氧化反应，有机污染物被彻底分解为CO₂、H₂O、N₂小分子物质，同时有机物氧化反应放出的热量加热反应流体至550℃；

3)超临界水氧化反应器(9)中的反应后高温流体，流经污泥预热器Ⅲ(8)换热管道后，被冷却至389℃，流出超临界水氧化反应器；之后进入蒸汽发生器(20)的管侧进口，在其中被降温至288℃后从管侧出口流出；进入污泥预热器Ⅱ(7)内管进口，在其中被冷却至198℃后从内管出口流出；之后进入软化水加热器(19)内管进口，放出热量加热软化水后，被冷却至117℃后从内管出口流出；随后流入污泥预热器Ⅰ(6)的内管进口，预热外管的印染污泥，反应后流体在其中降温至81℃；之后进入污泥加热器(3)的管侧进口，在其中传递热量给壳侧的印染污泥，被冷却至30℃之后从管侧出口流出；

4)从污泥加热器(3)管侧出口流出的冷却后反应后干净流体，进入毛细管降压器(21)；高压流体流经毛细管降压器(21)实现20MPa的压力损失，剩余的压力损失由压力调节阀(22)承担。