超臨界反應(yīng)器及超臨界反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及污泥的處理及其裝置技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種超臨界反應(yīng)器及超臨界反應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,隨著水資源短缺的問題日益嚴(yán)峻,如何實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用成為當(dāng)今社會發(fā)展的一個重點(diǎn)問題。實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用需要對污水進(jìn)行凈化處理,而在該凈化處理過程中將會產(chǎn)生大量污泥,從而需要進(jìn)一步對這些污泥進(jìn)行處理,由于這些污泥中含有大量的有機(jī)污染物(污泥總質(zhì)量與污泥中水分的質(zhì)量之差稱為干基質(zhì)量,則有機(jī)污染物的質(zhì)量通常占干基質(zhì)量的30%以上),因此,常規(guī)的填埋或焚燒的處理方法將對土地或空氣造成二次污染,嚴(yán)重影響人類的生存環(huán)境。而與之相對地,超臨界氧化技術(shù)則能夠在短時間內(nèi)將污泥中的有機(jī)污染物質(zhì)完全氧化,不存在二次污染問題。因此,污泥的超臨界處理方法日益受到人們的關(guān)注。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中,污泥的超臨界處理一般在超臨界反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,具體為:按一定比例將污泥與水混合,制成含碳料漿,并將含碳料漿加熱加壓至臨界點(diǎn)溫度及臨界點(diǎn)壓強(qiáng)以上(通常,臨界點(diǎn)溫度為374.3°C,臨界點(diǎn)壓強(qiáng)為22.1MPa),使得含碳料漿中的水轉(zhuǎn)化為超臨界水,進(jìn)而通過超臨界氧化反應(yīng)對污泥中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化并加以去除。
[0004]在超臨界氧化反應(yīng)中,反應(yīng)體系溫度為臨界點(diǎn)溫度以上時,超臨界氧化反應(yīng)能夠通過自身放熱維持反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。由于污泥的熱值(即單位質(zhì)量的污泥氧化后所產(chǎn)生的熱量)較小,且將含碳料漿的溫度由常溫升高至臨界點(diǎn)溫度以上需要吸收大量的熱量,因此直接將常溫的含碳料漿導(dǎo)入超臨界反應(yīng)器中將造成反應(yīng)體系的溫度降低,致使超臨界氧化反應(yīng)無法自發(fā)進(jìn)行。因此,現(xiàn)有技術(shù)通常在將含碳料漿通入超臨界反應(yīng)器前,利用超臨界反應(yīng)器輸出的產(chǎn)物將含碳料漿預(yù)熱至接近臨界點(diǎn)溫度,以維持超臨界反應(yīng)器中的超臨界氧化反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。
[0005]然而,超臨界反應(yīng)器輸出的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度通常低于上述臨界點(diǎn)溫度,因此,通常情況下,在含碳料漿的預(yù)熱過程中,含碳料漿的溫度越接近臨界點(diǎn)溫度,上述反應(yīng)產(chǎn)物的溫度和含碳料漿的溫差就越小,兩者之間的換熱就越難以進(jìn)行,從而導(dǎo)致含碳料漿中的水在預(yù)熱過程中由普通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)的速率較慢,致使污泥的超臨界處理的效率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種超臨界反應(yīng)器及超臨界反應(yīng)系統(tǒng),以提高含碳料漿中的水在預(yù)熱過程中由普通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)的速率,進(jìn)而提高污泥的超臨界處理的效率。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0008]第一方面,本實(shí)用新型提供了一種超臨界反應(yīng)器,用于對含碳料漿進(jìn)行處理,包括內(nèi)筒和外筒,所述內(nèi)筒環(huán)繞的區(qū)域?yàn)榉磻?yīng)區(qū),所述內(nèi)筒的底部與所述外筒之間形成的區(qū)域?yàn)榧だ鋮^(qū),所述超臨界反應(yīng)器還包括換熱區(qū),所述換熱區(qū)分別與所述反應(yīng)區(qū)、所述激冷區(qū)連通,所述換熱區(qū)內(nèi)設(shè)有換熱裝置;
[0009]所述換熱裝置用于向所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)導(dǎo)入所述含碳料漿;所述換熱區(qū)用于從所述反應(yīng)區(qū)接收超臨界氧化反應(yīng)生成的一次產(chǎn)物,并通過所述一次產(chǎn)物含有的熱能對所述換熱裝置內(nèi)的所述含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱。
[0010]本實(shí)用新型提供的超臨界反應(yīng)器中反應(yīng)區(qū)與換熱區(qū)連通,換熱區(qū)中設(shè)有換熱裝置,通過換熱裝置將需要預(yù)熱的含碳料漿導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)。通過上述設(shè)置,超臨界氧化反應(yīng)所得的一次產(chǎn)物能夠直接從反應(yīng)區(qū)進(jìn)入換熱區(qū),該一次產(chǎn)物所含有的熱能由換熱裝置的管壁傳導(dǎo)至換熱裝置內(nèi),進(jìn)而對換熱裝置內(nèi)的含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱。因此,與現(xiàn)有技術(shù)中超臨界氧化反應(yīng)的產(chǎn)物在經(jīng)過冷卻后輸出超臨界反應(yīng)器,然而對含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱相比,在本實(shí)用新型中,一次產(chǎn)物不必經(jīng)過冷卻即可在換熱區(qū)內(nèi)直接對含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱,此時一次產(chǎn)物的溫度遠(yuǎn)高于含碳料漿的溫度,從而即使通過該一次產(chǎn)物對含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱,一次產(chǎn)物的溫度也不會降至接近臨界點(diǎn)溫度。因此,在對含碳料漿預(yù)熱的過程中,本實(shí)用新型的含碳料漿和超臨界氧化反應(yīng)所生成一次產(chǎn)物的溫差較大,從而使得含碳料漿中的水由普通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)的速率得以提尚,進(jìn)而提尚污泥的超臨界處理的效率。
[0011]此外,由于上述超臨界氧化反應(yīng)的一次產(chǎn)物并非在經(jīng)過冷卻并輸出超臨界反應(yīng)器后對含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱,而是直接在超臨界反應(yīng)器中對含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱,因此能夠?qū)⒂沙R界氧化反應(yīng)生成的熱能中的較多熱能應(yīng)用在對含碳料漿的預(yù)熱上,因此,本實(shí)用新型提供的超臨界反應(yīng)器還能夠減輕超臨界氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱能的浪費(fèi)。
[0012]第二方面,本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種超臨界反應(yīng)系統(tǒng),用于對含碳料漿進(jìn)行處理,包括上述技術(shù)方案所述的超臨界反應(yīng)器,所述超臨界反應(yīng)器包括反應(yīng)區(qū)、換熱區(qū)和激冷區(qū),所述換熱區(qū)內(nèi)設(shè)有換熱裝置;其中,
[0013]所述換熱裝置用于向所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)導(dǎo)入含碳料漿;所述反應(yīng)區(qū)用于使所述含碳料漿進(jìn)行超臨界氧化反應(yīng),以生成一次產(chǎn)物;所述換熱區(qū)用于從所述反應(yīng)區(qū)接收所述一次產(chǎn)物,并通過所述一次產(chǎn)物含有的熱能對所述換熱裝置內(nèi)的含碳料漿進(jìn)行預(yù)熱;所述激冷區(qū)用于從所述反應(yīng)區(qū)和所述換熱區(qū)接收所述一次產(chǎn)物,并對所述一次產(chǎn)物進(jìn)行冷卻,以生成二次產(chǎn)物。
[0014]相對于現(xiàn)有技術(shù),本實(shí)用新型提供的超臨界處理系統(tǒng)具有的優(yōu)勢與上述超臨界反應(yīng)器相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同,在此不再贅述。
【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分,本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型,并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖;
[0017]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界反應(yīng)系統(tǒng)的各部件之間的連接關(guān)系圖。
[0018]附圖標(biāo)記:
[0019]100-超臨界反應(yīng)器,110-反應(yīng)區(qū),
[0020]120-換熱區(qū),121-換熱裝置,
[0021]130-激冷區(qū),210-原料儲罐,
[0022]220-液氧罐,310-蒸汽透平,
[0023]320-第一水罐,410-蒸汽換熱器,
[0024]420-第一分離器,430-第二分離器,
[0025]510-排渣鎖斗,520-液氮罐,
[0026]530-第二水罐,540-第三水罐。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了進(jìn)一步說明本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界反應(yīng)器、超臨界反應(yīng)系統(tǒng)及污泥的超臨界處理方法,下面結(jié)合說明書附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。需要說明的是,在下述各實(shí)施例中,各部件之間的連通關(guān)系可通過管路等方式實(shí)現(xiàn),每條管路上均可安裝控制閥,以對管路的連通或封鎖進(jìn)行控制,若非必要,下述各實(shí)施例不對具體管路以及管路上的控制閥進(jìn)行詳述,本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要自行對管路及管路上的控制閥進(jìn)行設(shè)置。
[0028]請參閱圖1,本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界反應(yīng)器用于污泥的超臨界處理,其包括內(nèi)筒和外筒,其中,內(nèi)筒為空心圓柱體;外筒包括環(huán)繞內(nèi)筒的空心圓柱體,以及與外筒的空心圓柱體同軸設(shè)置且底面外徑與外筒的外徑相當(dāng)?shù)目招膱A錐體,該空心圓錐體的底面與外筒的空心圓柱體的下底面重合地連接,可以理解的是,上述內(nèi)容僅為外筒的形狀描寫,實(shí)際上,外筒也可為一體成型,內(nèi)筒環(huán)繞的區(qū)域?yàn)榉磻?yīng)區(qū)110、內(nèi)筒的底部與所述外筒之間形成的區(qū)域即外筒的空心圓錐體環(huán)繞的區(qū)域?yàn)榧だ鋮^(qū)130。進(jìn)一步地,本實(shí)用新型提供的超臨界反應(yīng)器還包括換熱區(qū)120,換熱區(qū)120分別與反應(yīng)區(qū)110、激冷區(qū)130連通,換熱區(qū)120內(nèi)設(shè)有換熱裝