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(gè)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(shí)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(shí)，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(shí)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