[发明专利]一种用于超临界水氧化处理系统的压力控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种超临界水氧化系统的压力控制方法，其控制系统包括启动停机支路、压力调节支路、备用压力调节支路、清洗支路、事故支路和阻力水支路。通过启动停机支路来实现系统正常启动与停机阶段压力的稳定上升与降低；通过压力调节支路与备用压力调节支路，来实现正常运行阶段的系统压降；通过阻力水支路来实现正常运行阶段系统压力的精确控制；通过事故支路，来实现系统压力急剧增加时，系统压力的快速安全降压；通过清洗支路，来实现停机后的系统清洗操作。其中压力调节支路中，通过流体流经毛细管的沿程阻力来实现系统压降，可有效避免降压过程中的磨蚀、堵塞、噪声等问题，进而保证系统压力的稳定、安全控制。

技术领域

本发明属于环境保护及化工领域，涉及一种用于超临界水氧化处理系统的压力控制系统及方法。

背景技术

超临界水(Supercritical Water,SCW)是指温度、压力均在其临界点(374.1℃、22.1MPa)以上的水。与普通的液态水相比，超临界水的各种理化性质发生了显著的变化：水分子间的氢键减弱；密度、黏度、离子积均明显下降，扩散系数较高；介电常数变得极小，由室温下的80左右下降至超临界状态下的2～30，大致相当于标准状态下一般有机溶剂的介电常数。所以超临界水对无机盐的溶解性极小，而对O₂及绝大多数有机物具有极强的溶解能力，形成均相体系，相界面消失，使得传热传质性能好，是一种良好的反应介质。超临界水氧化技术是利用超临界水的低粘度、低介电常数、高扩散性等特殊性质，使完全溶解在其中的有机物与氧化剂发生快速、彻底的均相反应，有机物中的碳元素转化成二氧化碳，氯、硫、磷等元素转化成相应的无机盐，氮元素绝大多数转化成氮气，实现有机废物的高效无害化处理。该技术在美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中被定义为最有前途的废水处理技术。

超临界水氧化技术作为一种新兴、高效、清洁的废有机物处理技术，具有显著的技术优势，具体体现在：

1)反应彻底、反应速度快、处理效率高。一些极难降解的有机化合物也能在极短的反应时间内(小于1min)被完全氧化成二氧化碳、水、氮气以及无机盐等无毒的小分子化合物，有毒物质的去除率高达99.99％以上；

2)反应系统封闭，处理过程无异味，不会产生二次污染。产生的CO2及出水可以通过简单的回收并利用；

3)超临界水氧化反应速率极高，有机物完全去除所需的停留时间很短，因此反应器的体积较小，整个装置的占地面积少；

4)当有机物含量超过3wt％时，可依靠反应过程中自身释放的热量来维持系统热量平衡，不需外界添加辅助热量，富裕热量还可以回收利用。

压力控制对于超临界水氧化系统的正常运行与安全保障具有重要的作用。传统的SCWO系统一般是通过背压阀来实现冷却后流体降压及系统压力控制。但是在过程控制中，有许多高压差颗粒流体的工作场合，普通的降压控制阀在高压差颗粒流体的情况下，会产生严重的空化现象，导致阀内件迅速损坏，进而使控制阀失效，严重时由于流量无法控制会产生爆炸事故。同时，气体介质在高压、高压差的情况下会产生噪声、振动，由于气体可压缩，在高压、高压差作用下，其流速会超过80m/s，对阀内件产生高流速冲蚀、拉丝现象，导致极大的噪声和阀门损坏。在上述两种情况下同时伴随着颗粒状流体，更会加剧对阀门的破坏作用，加速磨损和空化，同时颗粒还可能会造成阀门堵塞、卡滞、卡死无法动作等故障。

在现有技术中，一般采用多级降压控制阀来克服单个阀门进出口高压差所产生的空化与噪声问题。但仍存在不足，多级降压技术只解决了高压差流体气蚀与噪声的问题，而无法解决颗粒流体对阀门的冲刷、卡滞等问题。高速流动的颗粒流体会对阀内件产生强烈的冲刷，造成其严重磨损。当颗粒流体流过细小的流道时，极易产生堵塞、卡滞等问题，最终导致系统运行故障。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于超临界水氧化处理系统的压力控制系统及方法，采用毛细管降压技术，辅以阻尼水来实现超临界水氧化系统压力的精确与安全控制。