超臨界水氧化能量轉(zhuǎn)換供熱站系統(tǒng)設(shè)計(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.pdf

1、目前，人類正面臨環(huán)境污染與能源危機(jī)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，有機(jī)廢物處理與資源化利用越來越受到重視，而且對污染物排放要求也日益嚴(yán)格，超臨界水氧化技術(shù)就是在這樣的背景下提出的。 在超臨界水氧化過程中，有機(jī)物同氧化劑（通常是氧氣）在均一相中發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2和H2O；N元素被轉(zhuǎn)化為N2和少量的N2O；雜元素如Cl、S、P分別轉(zhuǎn)化成其對應(yīng)酸；在較短的反應(yīng)停留時間內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的完全轉(zhuǎn)化；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在一定的有機(jī)物濃度下可實(shí)現(xiàn)自熱，

2、節(jié)約能源，并適于有毒、有害廢物和高濃度難降解有機(jī)廢水的處理。水膜反應(yīng)器是緩解超臨界水氧化反應(yīng)設(shè)備腐蝕和堵塞的重要方式。此外，回收超臨界水氧化反應(yīng)產(chǎn)生的能量和CO2，不僅可以提高處理過程的經(jīng)濟(jì)性，還可以實(shí)現(xiàn)廢物處理產(chǎn)物的資源化利用。 參考國內(nèi)外超臨界水氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并結(jié)合本課題試驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)建造了廢液處理量為20L/h的水膜反應(yīng)器超臨界水氧化反應(yīng)能量轉(zhuǎn)換供熱站系統(tǒng)。設(shè)計(jì)過程中選擇的模擬待處理廢液為濃度為2-10wt％的葡萄糖溶液

3、，其在反應(yīng)器入口溫度選擇在300-350℃；系統(tǒng)壓力選擇為23-30MPa；反應(yīng)停留時間30-150s；三路蒸發(fā)水的溫度分別為350/150/20℃，其流量比為R1：R2：R3=4：3：3；系統(tǒng)氧化劑為氧氣，在反應(yīng)器的入口溫度為常溫，氧氣過量系數(shù)在1-3之間；反應(yīng)器出口溫度為300℃。供熱站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算建立在物質(zhì)平衡和能量平衡基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括反應(yīng)器、增壓泵、換熱器、電加熱器、閥門、測量裝置、能量回收以及其它部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和選型。

4、 對廢液處理量為300m3/d的利用水膜反應(yīng)器的超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng)處理有機(jī)廢液的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。通過對系統(tǒng)物質(zhì)和能量的平衡計(jì)算，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性計(jì)算的基本理論，得到系統(tǒng)有效能量利用率可達(dá)到65.4％，廢液處理成本為33.05元/t，其中氧氣的費(fèi)用消耗約占總消耗的71.8％。處理工藝的改進(jìn)以及氧氣生產(chǎn)成本降低或?qū)ふ业叫碌难趸瘎┘笆褂梅绞?，均可以在一定程度上降低有機(jī)廢液的處理成本。 對于一套給定的超臨界水氧化系統(tǒng)，在諸多的運(yùn)

5、行參數(shù)中，對廢液處理費(fèi)用影響最明顯的因素是過量氧氣系數(shù)，隨著過量氧氣系數(shù)的增加，系統(tǒng)能量利用率下降，廢液處理費(fèi)用快速增長；其次為廢液中有機(jī)物的濃度，隨廢液COD值升高，系統(tǒng)的能量利用率和廢液的處理費(fèi)用均增大，但單位COD的處理費(fèi)用減??；廢液處理量增加，系統(tǒng)能量利用率不發(fā)生變化，但廢液處理費(fèi)用降低；壓力增加，廢液處理費(fèi)用也將增加；停留時間延長，將會加大系統(tǒng)設(shè)備的體積，從而增加設(shè)備的投入。綜上所述，在有機(jī)廢液的超臨界水氧化技術(shù)處理過程中，在