專利名稱：用于啟動(dòng)采用水熱氧化作用的廢物處理系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于啟動(dòng)某種系統(tǒng)的方法(工序)、以及一種用于實(shí)施所述方法的啟動(dòng)單元，其中的系統(tǒng)用于對污水中的有機(jī)體進(jìn)行氧化。
背景技術(shù)：
本發(fā)明預(yù)期的應(yīng)用領(lǐng)域尤其是(但非排它性的)用來啟動(dòng)某種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能將少量污水中的有機(jī)體轉(zhuǎn)化為一些氣體，所述氣體或者是能被點(diǎn)燃的，從而可提供能量；或者可被無危險(xiǎn)地排放到大氣中。
用于對污水中的有機(jī)體進(jìn)行氧化的系統(tǒng)是公知的。在這種污水處理中，其中的一個(gè)第一階段操作通常是對含有所述有機(jī)體的混合液進(jìn)行預(yù)熱，從而一旦注入氧化劑，就可使有機(jī)體開始發(fā)生分解。在這種系統(tǒng)的正常工作過程中，是利用有機(jī)體分解所產(chǎn)生的熱量來對混合液進(jìn)行預(yù)熱的。
但是，系統(tǒng)的正常工作易于被破壞，從而要重新啟動(dòng)系統(tǒng)，由于此時(shí)不存在來自于分解反應(yīng)的熱能，所以只能利用與之相連的裝置來對污水進(jìn)行預(yù)熱，其中的裝置一般是屬于電熱型的。因而，氧化系統(tǒng)必須要帶有電熱裝置或其它的預(yù)熱裝置，這些裝置是龐大而昂貴的，且相比于對污水進(jìn)行處理的時(shí)間，它們的工作壽命也相對較短，而所述的處理時(shí)間總計(jì)可達(dá)幾天之久，在此期間，氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量足以對污水進(jìn)行預(yù)熱。
這樣就出現(xiàn)了一個(gè)問題，該問題是如何降低啟動(dòng)有機(jī)體氧化系統(tǒng)所必需的預(yù)熱裝置的等級、從而能在不影響所述啟動(dòng)工作的前提下降低系統(tǒng)的成本，本發(fā)明致力于解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
為此目的，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，所述處理系統(tǒng)用于對污水中的有機(jī)體執(zhí)行氧化，該系統(tǒng)包括一管狀體，所述污水在壓力P1作用下被注入到所述管狀體的入口中，壓力P1至少與所述污水的臨界壓力相對應(yīng)，所述管狀體具有一第一區(qū)域，其延伸向所述入口；一第二區(qū)域，氧化性的合成物能被注入到該第二區(qū)域中；以及一出口，在該啟動(dòng)方法中向所述管狀體的第一區(qū)域輸送第一數(shù)量的熱能Q1，此熱量能將流經(jīng)所述管狀體的流體溫度從一起始溫度升高到一個(gè)較高的中間溫度T1；以及在所述管狀體的所述入口與所述第一區(qū)域之間，以壓力P1將有限量的某種可燃混合物注入到所述管狀體內(nèi)，所述的可燃混合物能在低于有機(jī)體氧化溫度的溫度上發(fā)生反應(yīng)，該混合物中至少一第一部分可在所述中間溫度T1上進(jìn)行反應(yīng)，以產(chǎn)生出第二數(shù)量的熱能Q2，這些熱量可將所述流體的溫度升高到一反應(yīng)溫度T2上，按照這樣的方式，如將所述氧化合成物注入到所述第二區(qū)域內(nèi)，則至少會(huì)使所述可燃混合物中一第二部分發(fā)生反應(yīng)，從而在所述管狀體的所述出口處產(chǎn)生出第三數(shù)量的熱能Q3，所述第三熱量Q3中的一部分能被輸送到所述管狀體的所述第一區(qū)域處，由此將流經(jīng)該區(qū)域的流體的溫度從所述起始溫度至少升高到所述中間溫度T1。
這樣，這種啟動(dòng)方法的一個(gè)特征在于利用一種可燃混合物來產(chǎn)生用于對污水中有機(jī)體進(jìn)行分解的預(yù)熱熱量，所述可燃混合物能容易地在低于溫度T2的溫度T1上發(fā)生反應(yīng)，且該混合物的反應(yīng)能產(chǎn)生出將所述有機(jī)體至少加熱到該溫度T1所必需的熱量，其中，在所述的溫度T2上，所述有機(jī)體被氧化。按照這種方式，就不再必須使用與之相連的大型預(yù)熱裝置來將污水升溫到所述溫度T2，而只需要能產(chǎn)生出第一熱量Q1的預(yù)熱裝置就可以了，其中的熱量Q1可將污水的溫度升高到低于溫度T2的溫度T1。
有利的設(shè)計(jì)是當(dāng)所述第三熱量Q3的所述部分至少與Q1相等時(shí)，就停止向所述管狀體的所述第一區(qū)域輸送所述第一熱量Q1。因而，一旦所述可燃混合物所述第二部分發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量至少足以取代與之相連的預(yù)熱裝置，則就關(guān)斷所述預(yù)熱裝置。
優(yōu)選地是，當(dāng)所述第三熱量Q3的所述部分至少等于Q1和Q2之和、從而可將流經(jīng)所述管狀體的流體溫度從所述起始溫度升高到所述反應(yīng)溫度T2時(shí)，停止向所述管狀體內(nèi)注入所述可燃混合物，并將所述污水注入到所述管狀體的入口內(nèi)。如在下文的描述中更為詳細(xì)地解釋的那樣，當(dāng)可燃混合物的反應(yīng)產(chǎn)出熱已經(jīng)達(dá)到特定的閾值時(shí)，只需要注入污水就可對其所含的有機(jī)體進(jìn)行氧化，其中，所述閾值對應(yīng)于熱平衡狀態(tài)。由污水中這些有機(jī)體發(fā)生分解所產(chǎn)生的熱能獨(dú)自就足以將污水預(yù)熱升溫到反應(yīng)溫度T2。
根據(jù)一種特別有利的實(shí)施方式，所述可燃混合物包括一種可燃物質(zhì)和一種氧化劑，氧化劑的化學(xué)比例是不足量的，因此，當(dāng)所述可燃混合物被加熱到所述溫度T1時(shí)，所述可燃物質(zhì)中的第一部分與所述氧化劑發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生出所述第二熱量Q2，而所述可燃物質(zhì)的第二部分則與所述氧化合成物發(fā)生反應(yīng)。采用這一設(shè)計(jì)特征就可預(yù)留出第二部分的可燃物質(zhì)，這部分可燃物質(zhì)可與氧化合成物進(jìn)行反應(yīng)，因而產(chǎn)生出所述熱量Q3，該熱量中的一部分能執(zhí)行預(yù)熱。
按照一種特別有利的方式，所述可燃物質(zhì)和所述氧化劑可釋放出大于3(兆焦/摩爾可燃物質(zhì)分子)的熱量。按照這樣的設(shè)計(jì)，對系統(tǒng)的啟動(dòng)只需要少量的可燃物質(zhì)。且優(yōu)選地是所述可燃物質(zhì)的活化能小于1千焦/摩爾可燃物質(zhì)分子。因此，盡管需要少量的熱能Q1，但激發(fā)反應(yīng)所需的中間溫度T1相對較低，這樣，與此對應(yīng)的是可降低與之相連的必需預(yù)熱裝置的等級。
根據(jù)本發(fā)明一種特定的實(shí)施方式，所述氧化劑是由過氧化氫組成的，這種物質(zhì)較為便宜，并在發(fā)生反應(yīng)的溫度和壓力條件下具有強(qiáng)烈的氧化性能。優(yōu)選地是，所述可燃物質(zhì)是由葡萄糖組成的，該物質(zhì)的成本也是很有利的，且易于使用。
所述可燃混合物所能提供的所述第二熱量Q2在Q1與Q2之和中所占的比例最好是在40％到80％之間，從而能極大地縮小用于執(zhí)行啟動(dòng)的預(yù)熱裝置的尺寸。
根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，按照與注入污水相同的方式，所述可燃混合物被注入到所述管狀體的入口中。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種啟動(dòng)單元，其可實(shí)施根據(jù)本發(fā)明第一目的的方法。為此目的，所述啟動(dòng)單元包括用于在所述管狀體的所述第一區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生一第一數(shù)量熱能Q1的裝置，該第一熱量可將流經(jīng)所述管狀體的流體的溫度從一起始溫度升高到一個(gè)較高的中間溫度T1上；并包括以壓力P1將有限量的可燃混合物在所述管狀體的所述入口與所述第一區(qū)域之間注入到所述管狀體中的裝置，該可燃混合物中的至少第一部分能在所述中間溫度T1上發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生出一第二熱量Q2，該熱量將所述流體的溫度升高到一個(gè)反應(yīng)溫度T2上，按照這樣的方式，通過將所述氧化合成物注入到所述第二區(qū)域內(nèi)，可使所述可燃混合物中的至少第二部分發(fā)生反應(yīng)，從而在所述管狀體的所述出口處輸出一第三熱量Q3，所述第三熱量Q3的一部分能被輸送到所述管狀體的所述第一區(qū)域處，用于將流經(jīng)管狀體的流體溫度從所述起始溫度至少升高到所述中間溫度T1。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明涉及一種用于某一系統(tǒng)的啟動(dòng)單元，該系統(tǒng)包括用于將可燃混合物注入到管狀體內(nèi)的裝置、以及用于提供第一熱量Q1的裝置，其中，第一熱量Q1小于現(xiàn)有技術(shù)中為對流體進(jìn)行預(yù)熱而必須要向系統(tǒng)提供的熱量，原因在于可燃混合物的反應(yīng)具有很強(qiáng)的發(fā)熱性，該反應(yīng)提供了補(bǔ)償上述差異所必需的能量。按照這樣的設(shè)計(jì)，就可縮小用于產(chǎn)生熱能的裝置的規(guī)模，從而還能降低這些裝置的成本。
用于注入具體量可燃混合物的所述裝置最好包括用于調(diào)節(jié)所述可燃混合物流量的裝置，從而可對升高流經(jīng)管狀體的流體溫度所需的第一熱量Q1進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，在一種特定的實(shí)施方式中，污水和可燃流體被同時(shí)注入到管狀體中，這樣，用于調(diào)節(jié)所述可燃混合物流量的所述裝置就可對所必需的各個(gè)數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地是，向所述污水提供所述第一熱量Q1的所述裝置包括一熱電發(fā)生器，其是所述管狀體所帶的一個(gè)器件。按照這樣的方式，在一個(gè)作為整體來對啟動(dòng)工作進(jìn)行控制的方法中，利用接觸件或繼電器可可容易地對所述裝置進(jìn)行控制。
根據(jù)一種特別有利的實(shí)施方式，啟動(dòng)單元包括一換熱器，其用于吸取所述第三熱量Q3的所述部分，并將這部分熱能應(yīng)用到所述管狀體的所述第一區(qū)域處。


從下文參照附圖所作的詳細(xì)描述，可清楚地認(rèn)識到本發(fā)明其它的優(yōu)點(diǎn)和特征，附圖僅被作為非限定性的示例，在附圖中圖1中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明的處理系統(tǒng)和啟動(dòng)單元，并表示出了與處于某一特定階段的所述設(shè)備相對應(yīng)的一總體熱力學(xué)圖形；以及圖2中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明一特定實(shí)施方式的處理系統(tǒng)和啟動(dòng)單元，同時(shí)還表示出了與啟動(dòng)過程的四個(gè)階段相對應(yīng)的四個(gè)熱力學(xué)圖形。
具體實(shí)施例方式
下文將參照圖1對根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)單元的各個(gè)組成構(gòu)件進(jìn)行描述，然后再描述這些單元如何在一起進(jìn)行工作，并對總體熱力學(xué)圖形進(jìn)行描述。
圖1中所示的系統(tǒng)包括一管狀體10，其具有一入口12和一出口14，在入口和出口之間存在一第一區(qū)域16和一第二區(qū)域18。在管狀體10的入口12處，采用一泵20將從水箱流出的污水以壓力P1注入到管狀體10中，壓力P1至少對應(yīng)于所述污水的臨界壓力。如圖所示，在管狀體10的第二區(qū)域18內(nèi)，在三個(gè)相互分離開的注入位置點(diǎn)處，設(shè)置了三個(gè)注入裝置24、26、28，氧化性合成物可通過這些裝置而注入到管狀體10中，很顯然，注入點(diǎn)的數(shù)目并非必須要被局限為三個(gè)。
一換熱器30具有一第一端32，其靠近管狀體10的出口14，并能吸收散逸出的熱能；并具有一第二端34，其能將至少一部分所述散失熱能輸送到管狀體10上靠近入口12的第一區(qū)域16中。
啟動(dòng)單元包括能向管狀體10的第一區(qū)域16輸送一第一熱量Q1的熱電裝置36、以及用于將一罐槽40內(nèi)所容的可燃混合物注入的裝置38。優(yōu)選地是，可燃混合物的注入點(diǎn)位于入口12與換熱器30的第二端34之間、或位于入口12與電熱裝置36之間。
在啟動(dòng)階段之后，在系統(tǒng)正常工作過程中，泵20以一高于污水的臨界壓力的壓力P1將含有機(jī)體的污水連續(xù)地注入到管狀體10中——按照這樣的方式壓力P1高于管狀體10的入口12與出口14之間的壓力。在注入工作之后，按照圖線42中的表示，利用換熱器30的第二端34，所注入的污水可被加熱升溫到虛線所示的溫度T2，其中，第二端34傳遞由第一端32吸收來的一部分熱能。上述的熱能是由污水中所含有機(jī)體的氧化反應(yīng)產(chǎn)生出的，污水中的有機(jī)體在被升溫到溫度T2之后，能與通過注入裝置送入的氧化合成物逐漸地發(fā)生反應(yīng)，以便于對污水中所含的所有有機(jī)體都執(zhí)行氧化處理。這樣，在每次注入氧化合成物之后，管狀體第二區(qū)域18內(nèi)的溫度就會(huì)逐漸地升高，在第一次注入之后，溫度從T2升高到溫度T3，而在第二次注入之后，則從溫度T3升高到溫度T4，在執(zhí)行了第(n-2)次注入之后，溫度從T(n-1)升高到Tn。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中，可對氧化合成物的注入操作進(jìn)行調(diào)節(jié)，按照這樣的方式，污水在從亞臨界狀態(tài)變化到超臨界狀態(tài)中時(shí)，溫度在T2與Tn之間連續(xù)地增大。
本發(fā)明具體上涉及對系統(tǒng)的啟動(dòng)，其中的一項(xiàng)特征在于注入可燃的混合物，其通過發(fā)生反應(yīng)而成為了大型預(yù)熱裝置的替代措施。為了實(shí)現(xiàn)其功用，該可燃混合物必須要具有一定數(shù)目的特定特征。事實(shí)上，為了使該方法成為有利的，該混合物必須能在一盡可能低的中間溫度T1上發(fā)生反應(yīng)，其中的中間溫度T1在任何情況下都應(yīng)當(dāng)?shù)陀谑刮鬯杏袡C(jī)體也能被氧化的反應(yīng)溫度T2。
另外，在一種特別有利的形式中，可燃混合物中包含一種可燃物質(zhì)和一種氧化劑，相對于可燃物質(zhì)，氧化劑的化學(xué)比例量是不足的，按照這樣的設(shè)計(jì)，當(dāng)可燃混合物處于中間溫度T1時(shí)，根據(jù)一個(gè)能產(chǎn)生熱量的氧化反應(yīng)關(guān)系，所有的氧化劑與部分的可燃物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而其余部分的可燃物質(zhì)仍被留下，以便于在后來被氧化。
當(dāng)然，在部分可燃物質(zhì)與氧化劑發(fā)生反應(yīng)之后，可燃混合物中將含有氧化產(chǎn)物—特別是二氧化碳?xì)怏w。在本說明書中，可燃混合物還被用來指那些其中的可燃物質(zhì)已被部分或全部地氧化、并含有氧化產(chǎn)物的可燃混合物。
根據(jù)一種特定的實(shí)施方式，可燃混合物是一種混合液，其中含有一種有機(jī)化合物，其構(gòu)成了所述的可燃物質(zhì)，該化合物的濃度小于其在所述混合液中的溶解度，混合液中還含有一種氧化劑，其也可溶入到混合液中，該氧化劑例如是過氧化氫。所述有機(jī)化合物必須具有很高的氧化焓，例如大于一個(gè)絕對值—3兆焦/摩爾化合物分子，從而可在混合液中釋放出大量的熱能。
另外，該有機(jī)化合物/氧化劑混合物的激發(fā)能量必須要足夠地低，例如小于1千焦/摩爾所述有機(jī)化合物，以便于能在所述溫度T1上就可以發(fā)生反應(yīng)。優(yōu)選地是，激發(fā)能量基本上等于0.81千焦/摩爾。
在一種特別有利的形式中，可燃混合物基本上包括65％的水、30％的過氧化氫、以及5％的葡萄糖。這樣，該混合物的反應(yīng)焓為3.6MJ/摩爾，而活化能為0.807kJ/mol。
下文將再參見圖1，總體上對根據(jù)本發(fā)明的、用于對系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)的方法進(jìn)行描述，對系統(tǒng)的啟動(dòng)發(fā)生在正常工作之前。
在該啟動(dòng)階段內(nèi)，首先將可混合物以起始溫度Ti和壓力P1獨(dú)自注入到位于預(yù)熱裝置34、36上游的第一區(qū)域16內(nèi)，并將電熱裝置36打開，以便于向流經(jīng)管狀體10和電熱裝置36的可燃混合物提供第一數(shù)量的熱能Q1。按照這樣的方式，可燃混合物達(dá)到了圖線44所示的溫度T1，然后，由于可燃物質(zhì)在溫度T1上發(fā)生了氧化反應(yīng)，從而會(huì)產(chǎn)生出熱量Q2，所以混合物而后達(dá)到了圖線46所示的溫度T2。
當(dāng)可燃混合物到達(dá)第一區(qū)域16的末端48時(shí)，其溫度為T2，而且，盡管利用注入裝置24注入了第一部分氧化合成物、使得可燃物質(zhì)其余部分中的第一份發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生出熱能，也僅是部分可燃物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)。按照這樣的方式，可燃混合物可達(dá)到圖線50所示的溫度T3，然后，如果注入一第二部分氧化合成物，則這部分氧化合成物可將其余部分可燃物質(zhì)中的第二份氧化，從而達(dá)到圖線52所示的溫度T4，當(dāng)?shù)趎部分的氧化合成物被注入時(shí)，這部分氧化合成物可將可燃物質(zhì)中其余部分的第n份氧化，從而達(dá)到圖線54所示的溫度Tn，如果管狀體10出口14處的溫度達(dá)到了Tn，且換熱器30的第二端34能向可燃混合物提供足夠量的熱能、以將其從起始溫度Ti升溫到反應(yīng)溫度T2，則在系統(tǒng)中就基本上達(dá)到了熱平衡，從而可關(guān)閉電熱裝置36，含有機(jī)體的污水被注入到管狀體10的入口10中，且停止注入可燃混合物。
下面將概括性地描述根據(jù)本發(fā)明的、對系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)的方法，下文參照圖2，針對一特定實(shí)施方式對在系統(tǒng)中達(dá)到熱平衡之前、啟動(dòng)過程的各個(gè)階段進(jìn)行描述。
圖2表示出一管狀元件10，分別儲存在罐槽22和40中的污水和/或可燃化合物從其入口12注入到該元件10中。與此相逆地，換熱器具有控制裝置60，其被設(shè)計(jì)成可對輸送給管狀體10中靠近入口12的第一區(qū)域16的熱能部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，只為氧化合成物設(shè)置了三個(gè)注入裝置24、26、28。
下面將參照沿管狀元件10的四條熱力學(xué)圖形P1、P2、P3、P4對根據(jù)該實(shí)施方式的啟動(dòng)過程的四個(gè)主要階段進(jìn)行描述。
當(dāng)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，管狀體10和換熱器30處于環(huán)境溫度下，污水和可燃混合物處于起始溫度Ti上，該溫度基本上等于環(huán)境溫度。
在根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)方法的第一臨時(shí)階段中，只有可燃混合物以一定的壓力被注入到管狀體10的入口12中，該壓力至少等于P1，并將電熱裝置打開，從而向流經(jīng)第一區(qū)域16的流體提供熱量Q1。而此時(shí)用于注入氧化合成物的裝置則未被激活。因而，參見圖線P1，由電熱裝置36提供的熱量Q1能將可燃混合物的溫度從起始時(shí)的Ti沿圖線段62升高到溫度T1。然后，利用熱量Q1使可燃物質(zhì)中的第一部分發(fā)生氧化，該氧化反應(yīng)將會(huì)如圖線段63所示那樣將可燃混合物的溫度升高到T2。在該第一階段內(nèi)，由于所有的氧化劑均已被消耗掉，且不注入氧化合成物，所以在管狀體的第二區(qū)域內(nèi)，熱力學(xué)圖形基本上是沒有變化的。
在第一階段之后的第二階段中，系統(tǒng)的熱力學(xué)圖形對應(yīng)于圖線P2，此時(shí)，只使用了前方的兩個(gè)注入裝置24、26，用于注入氧化合成物。按照這樣的方式，由于缺乏氧化劑而未在第一區(qū)域16中被氧化的第二部分可燃物質(zhì)被兩部分氧化合成物部分地氧化，其中的兩部分氧化合成物對應(yīng)于所使用的兩個(gè)注入裝置24、26，從而由氧化產(chǎn)生的熱量可升高可燃混合物的溫度，首先如圖線段64所示那樣將溫度升高到T3，然后再如圖線段65所示那樣將溫度升高到T4。在反應(yīng)器第二區(qū)域18的末段，溫度保持不變。
在第一階段與第二階段之間的過渡過程中，管狀體10第一區(qū)域16的熱力學(xué)圖形基本上完全相同的，而在第三階段中，第一區(qū)域16的熱力學(xué)圖形P3就不同了。
由于在第二階段內(nèi)可燃混合物與氧化合成物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生出熱量，所以換熱器30的第二端34可輸出與熱量Q1相當(dāng)?shù)囊恍崮?，以便于如圖線段66所示那樣將可燃混合物的溫度從起始溫度Ti升高到中間溫度T1。很顯然，這些熱量還可使第一部分可燃物質(zhì)發(fā)生氧化，從而如圖線段67所示那樣，將可燃混合物的溫度升高到溫度T2。因而，此時(shí)可將電熱裝置36關(guān)斷。與第二階段進(jìn)行比較，管狀體10第二區(qū)域18的熱力學(xué)圖形基本上沒有變化。
最后一個(gè)階段對應(yīng)于熱力學(xué)圖形P4，該階段是兩個(gè)過程之間的一個(gè)過渡階段，這兩個(gè)過程即為注入可燃混合物的過程、以及注入含有機(jī)體的污水的過程，而其中的有機(jī)體是要被進(jìn)行氧化的。在該階段內(nèi)，為氧化合成物所設(shè)置的最后一個(gè)注入裝置28被激活，從而對可燃混合物中所含的最后一部分可燃物質(zhì)進(jìn)行氧化，因而，所產(chǎn)生的熱量可將所述混合物的溫度如圖線段68所示那樣升高到溫度T5。這樣，換熱器30第二端34所提供的熱量就足以將可燃混合物的溫度如圖線段69所示那樣直接從起始溫度Ti升高到反應(yīng)溫度T2，在該溫度T2上，可燃物質(zhì)可被氧化合成物所氧化。
按照這樣的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)就可以達(dá)到熱平衡，從而就可以從注入可燃混合物的階段切換到注入污水的階段。
可以理解在各個(gè)階段之間，管狀體10熱力學(xué)圖形的變化并非是以不連續(xù)的方式進(jìn)行的。與此相反，可按照要么全有要么全無的方式來對注入裝置或電熱裝置施加控制。
在一種特別有利的方式中，為系統(tǒng)所設(shè)的啟動(dòng)單元包括用于測量管狀體10溫度的裝置、以及控制裝置，從而可自動(dòng)地控制根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)方法。
為此，管狀體10包括一第一溫度傳感器，其位于入口12和換熱器30的第二端之間；一第二傳感器，其位于所述第二端34與電熱裝置34之間；以及一第三傳感器，其位于電熱裝置34與第一位置點(diǎn)之間，在該第一點(diǎn)處，注入裝置24將氧化合成物注入，且在為注入氧化合成物所設(shè)的各個(gè)注入點(diǎn)之后設(shè)置了第四、第五、以及第六傳感器。
另外，控制裝置包括比較裝置，其用于對傳感器測得的溫度與控制裝置進(jìn)行比較，以便于對各個(gè)注入裝置和電熱裝置進(jìn)行控制。
在一種特定的實(shí)施方式中，在利用電熱裝置36對可燃混合物預(yù)熱之后，所測得的溫度T1值在80℃到120℃之間—例如在100℃上，而在第一部分的可燃物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)之后，所測得的中間溫度T2在230℃到270℃之間—例如為250℃。根據(jù)該實(shí)施方式，在首次注入氧化合成物之后所測得的溫度值在280℃到320℃之間—例如為300℃，而在第二次注入之后，溫度是在380℃到420℃之間—例如為400℃，在第三次注入之后，溫度在530℃到570℃之間—例如為550℃。
這樣，可以看出，如將污水看作可與水相當(dāng)，則在第二次注入之后，污水就達(dá)到了超臨界狀況。
本發(fā)明并不僅局限于上述的實(shí)施方式，具體而言，可考慮在一定的條件下同時(shí)注入污水和可燃混合物，其中的一定條件例如是污水中有機(jī)體濃度會(huì)在處理過程中發(fā)生變化的情況，在此情況下，就必須要保持系統(tǒng)的熱平衡。
另外，可設(shè)想出這樣的系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，管狀體具有擴(kuò)大的區(qū)域，以便于延長反應(yīng)混合物的存留時(shí)間。
權(quán)利要求
1.用于啟動(dòng)一處理系統(tǒng)的方法，所述處理系統(tǒng)用于對污水中的有機(jī)體執(zhí)行氧化，所述系統(tǒng)包括-管狀體(10)，所述污水在壓力P1作用下被注入到所述管狀體的入口(12)中，壓力P1至少與所述污水的臨界壓力相對應(yīng)，所述管狀體(10)具有一第一區(qū)域(16)，其延伸向所述入口(12)；一第二區(qū)域(18)，氧化性的合成物被注入到該第二區(qū)域中；以及一出口(14)，所述啟動(dòng)方法的特征在于包括如下的階段-向所述管狀體(10)的所述第一區(qū)域(16)輸送第一數(shù)量的熱能Q1，此熱量能將流經(jīng)所述管狀體(10)的流體溫度從一個(gè)起始溫度升高到一個(gè)較高的中間溫度T1；以及-在所述管狀體(10)的所述入口(12)與所述第一區(qū)域(16)之間，以所述壓力P1將有限量的某種可燃混合物注入到所述管狀體(10)內(nèi)，所述可燃混合物能在低于有機(jī)體氧化溫度的溫度上發(fā)生反應(yīng)，該混合物中至少一第一部分可在所述中間溫度T1上進(jìn)行反應(yīng)，從而產(chǎn)生出第二數(shù)量的熱能Q2，該熱量可將所述流體的溫度升高到一反應(yīng)溫度T2上，按照這樣的方式，如將所述氧化合成物注入到所述第二區(qū)域(18)內(nèi)，則至少會(huì)使所述可燃混合物中一第二部分發(fā)生反應(yīng)，從而在所述管狀體(10)的所述出口(14)處產(chǎn)生出第三數(shù)量的熱能Q3，所述第三熱量Q3中的一部分能被輸送到所述管狀體(10)的所述第一區(qū)域(16)處，由此將流經(jīng)該區(qū)域的流體的溫度從所述起始溫度至少升高到所述中間溫度T1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于當(dāng)所述第三熱量Q3的所述部分至少與Q1相等時(shí)，停止向所述管狀體(10)的所述第一區(qū)域(16)提供所述第一熱量Q1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于當(dāng)所述第三熱量Q3的所述部分至少等于Q1和Q2之和、從而可將流經(jīng)所述管狀體(10)的流體溫度從所述起始溫度升高到所述反應(yīng)溫度T2時(shí)，停止向所述管狀體(10)內(nèi)注入所述可燃混合物，并將所述污水注入到所述管狀體的入口(12)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于所述可燃混合物包括一種可燃物質(zhì)和一種氧化劑，氧化劑的化學(xué)比例是不足量的，因此，當(dāng)所述可燃混合物被加熱到所述溫度T1時(shí)，所述可燃物質(zhì)中的第一部分與所述氧化劑發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生出所述第二熱量Q2，而所述可燃物質(zhì)的第二部分則與所述氧化合成物發(fā)生反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于所述可燃物質(zhì)與所述氧化劑可釋放出大于3兆焦/摩爾可燃物質(zhì)分子的熱量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于所述可燃物質(zhì)的活化能小于1千焦/摩爾可燃物質(zhì)分子。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6之一所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于所述氧化劑是過氧化氫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于所述可燃物質(zhì)包含葡萄糖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于所述可燃混合物所能提供的所述第二熱量Q2在Q1與Q2之和中所占的比例在40％到80％之間，
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9之一所述的、用于啟動(dòng)處理系統(tǒng)的方法，其特征在于所述可燃混合物被注入到所述管狀體(10)的入口(12)中。
11.一種用于某種處理系統(tǒng)的啟動(dòng)單元，所述處理系統(tǒng)用于對污水中的有機(jī)體執(zhí)行氧化，所述處理系統(tǒng)包括一管狀體(10)，所述污水能在壓力P1作用下被注入到所述管狀體的入口(12)中，壓力P1至少與所述污水的臨界壓力相對應(yīng)，所述管狀體(10)具有一第一區(qū)域(16)，其延伸向所述入口(12)；一第二區(qū)域(18)，氧化性的合成物被注入到該第二區(qū)域中；以及一出口(14)，該啟動(dòng)單元的特征在于包括用于向所述管狀體(10)的所述第一區(qū)域(16)中輸入一第一數(shù)量熱能Q1的裝置(36、34)，該第一熱量可將流經(jīng)所述管狀體(10)的流體的溫度從一個(gè)起始溫度升高到一個(gè)較高的中間溫度T1上；以及以所述壓力P1將有限量的可燃混合物在所述管狀體(10)的所述入口(12)與所述第一區(qū)域(16)之間注入到所述管狀體(10)中的裝置，該可燃混合物中的至少第一部分能在所述中間溫度T1上發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生出一第二熱量Q2，該熱量將所述流體的溫度升高到一個(gè)反應(yīng)溫度T2上，按照這樣的方式，通過將所述氧化合成物注入到所述第二區(qū)域(18)內(nèi)，可使所述可燃混合物中的至少第二部分發(fā)生反應(yīng)，從而在所述管狀體(10)的所述出口(14)處輸出一第三熱量Q3，所述第三熱量Q3的一部分能被輸送到所述管狀體(10)的所述第一區(qū)域(16)處，用于將流經(jīng)管狀體的流體溫度從所述起始溫度至少升高到所述中間溫度T1。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的、為處理系統(tǒng)所設(shè)的啟動(dòng)單元，其特征在于用于注入有限量可燃混合物的所述裝置包括用于調(diào)節(jié)所述可燃混合物流量的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的、為處理系統(tǒng)所設(shè)的啟動(dòng)單元，其特征在于向所述污水提供所述第一熱量Q1的所述裝置包括一熱電發(fā)生器(36)，其是所述管狀體(10)所帶的一個(gè)器件。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13之一所述的、為處理系統(tǒng)所設(shè)的啟動(dòng)單元，其特征在于該啟動(dòng)單元包括一換熱器(30)，其用于吸取所述第三熱量Q3的所述部分，并將這部分熱能施加到所述管狀體(10)的所述第一區(qū)域(16)處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對有機(jī)體氧化系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)的方法。所述氧化系統(tǒng)包括一管狀體(10)，水體在壓力P1作用下被注入到該管狀體的入口(12)中，所述管狀體(10)具有一第一區(qū)域(16)，其延伸向所述入口(12)；一第二區(qū)域(18)，氧化性的化合物被注入到該第二區(qū)域中；以及出口(14)。本發(fā)明的方法包括如下的步驟向第一區(qū)域(16)輸送第一數(shù)量的熱能Q1，此熱量能將流經(jīng)所述管狀體(10)的液體溫度從一個(gè)起始溫度升高到一個(gè)較高溫度T1；以及注入確定量的某種可燃混合物，該可燃混合物可在所述中間溫度T1上發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生出第二數(shù)量的熱能Q2，該熱量可將所述液體的溫度升高到一反應(yīng)溫度T2。
文檔編號C02F11/08GK1543441SQ02815893
公開日2004年11月3日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者弗朗索瓦·康賽爾, 曼努埃爾·博特羅, 爾 博特羅, 弗朗索瓦 康賽爾 申請人:國家科研中心