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能量回收及废水零排放超临界水气化系统和方法

摘要

一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统,包括:超临界水气化制氢单元,包括提质调浆罐、高压输送泵、浆料预热器和内热型气化反应器;气体分离单元,包括调温器、调压器和高压气体分离器;废料处理单元,包括高压气体分离器,废料增压泵,补热器和超临界水氧化反应器;余能回用单元,包括超临界水氧化反应器,回热器,压能回收装置,调压器,高压三相分离器和流量分配器。本发明能够提高煤的成浆率进而增大其气化率和产氢率,同时充分利用系统剩余的热能、压能和水资源,降低系统能耗和运行成本,提高系统经济性,实现污染物零排放,有助于超临界水气化制氢技术的推广及应用。

权利要求书

1.一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统,其特征在于,包括:

超临界水气化制氢单元,包括提质调浆罐(1),提质调浆罐(1)有三个入口,分别为高压回用水入口、气化原料入口和补水入口,其出口通过浆料高压输送泵(2)连接浆料预热器(3)的冷侧入口,浆料预热器(3)的冷侧出口连接内热型气化反应器(4)的入口;

气体分离单元,包括调温器(5),调温器(5)的热侧入口连接内热型气化反应器(4)的出口,热侧出口连接调压器(6)的入口,调压器(6)的出口连接高压气体分离器(7)的入口;

废料处理单元,包括补热器(9),高压气体分离器(7)的浆料出口通过废料增压泵(8)连接补热器(9)的冷侧入口,补热器(9)的冷侧出口连接超临界水氧化反应器(10)的入口;

余能回用单元,包括回热器(11),回热器(11)的热侧入口连接超临界水氧化反应器(10)的出口,热侧出口连接压能回收装置(12)的入口,压能回收装置(12)的出口通过调压器(13)连接高压三相分离器(14)的入口,高压三相分离器(14)的液相出口连接提质调浆罐(1)的高压回用水入口;回热器(11)的冷侧入口连接调温器(5)的冷侧出口,调温器(5)的冷侧入口为高压冷却水的入口,回热器(11)的冷侧出口连接补热器(9)的热侧入口,补热器(9)的热侧出口连接流量分配器(15)的入口,流量分配器(15)有2个出口,其中一个出口通过阀门V1连接提质调浆罐(1)的补水入口。

2.根据权利要求1所述能量回收及废水零排放的超临界水气化系统,其特征在于,所述提质调浆罐(1)中保持高温高压的水热提质运行条件。

3.根据权利要求1所述能量回收及零排放的超临界水气化系统,其特征在于,所述提质调浆罐(1)内部设置搅拌器,搅拌器形式为桨式、涡轮式、锚式或螺带式。

4.根据权利要求1所述能量回收及废水零排放的超临界水气化系统,其特征在于,所述高压气体分离器(7)是高压高温容器,其入口为经调温调压后的气化产物,出口为气相产物和气相分离后的浆料;所述高压三相分离器(14)是高压高温容器,其入口为经超临界水氧化处理后的产物,出口为气相产物、固相产物和液相产物,所述浆料预热器(3)、调温器(6)、补热器(9)、回热器(11)均采用两侧高压的换热器,所述浆料高压输送泵(2)和浆料增压泵(8)均采用含固高压泵,所述调压器(5),调压器(13)采用减压阀、背压阀和节流元件中的单一或组合装置,所述压能回收装置(12)选用液力透平或活塞式压能回收机。

5.根据权利要求1所述能量回收及废水零排放的超临界水气化系统,其特征在于,所述流量分配器(15)的另一个出口作为其他工业应用出口,并在该出口的管线上设置阀门V2。

6.基于权利要求1所述能量回收及废水零排放的超临界水气化系统的方法,其特征在于,包括:

超临界水气化制氢:提质调浆罐(1)保持高温高压的水热提质条件,使原料与水在其中形成均匀浆料,浆料高压输送泵(2)将所述浆料升压至超临界压力,经浆料预热器(3)加热至超临界温度后送至内热型气化反应器(4)中开始超临界水气化制氢反应;