CN101712042B - 直接热解析设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直接热解析设备，其中，加热部分包括一次加热部分与二次加热部分，送料部分及辅助部分均与一次加热部分相连接，除尘部分包括一次除尘部分与二次除尘部分，排放部分包括气体排放装置与土壤排放装置；一次加热部分依次与一次除尘部分、二次加热部分、急冷部分、二次除尘部分、洗涤部分以及气体排放装置相连接，一次加热部分还与土壤排放装置相连接，上述组件还分别与监控部分相连接，其中，洗涤部分为洗涤塔，其末端与气体排放装置相连接。本发明具有处理量大、能耗低、处理费用低和保持土壤理化性质等优点，能够有效地将有机物从污染土壤中分离出来并进行处理。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复领域，特别是一种热解析设备，尤其是一种直接热解析设备。
背景技术
热解析技术是一个重要的污染土壤修复技术，可对已经被有机物污染的场地土壤进行修复，并且能够达到良好的修复效果。它是采用加热方式将被有机物污染的土壤加热至有机物的沸点以上，使吸附于土壤中的有机物挥发成气态后再进行分离处理。热解析技术可有效去除易挥发性的有机物，例如，芳香烃等，也可以有效移除例如PCBs、DDT、Dioxins、含氯农药等低挥发性、难分解的有机污染物，并且对于含有多种不同沸点的有机污染物可以一次加热处理以达到修复目标值。
热解析技术在国内污染治理工程上尚未使用，而在发达国家运用广泛并达到良好的修复效果。在我国，危险废弃物和污染土壤的高温处理绝大多数是采用焚烧技术。由于焚烧处理温度高达1000-2000℃，会直接破坏土壤的理化性质，使土壤失去原有的性能和功用，对土壤这种不可再生的资源进行直接的破坏；而且焚烧处理过程难以控制自身二次污染的产生。总之，焚烧技术处理成本高，对环境不友好。对于多数有机物污染土壤的修复来说，热解析技术是焚烧技术的一个良好的替代技术。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种处理量大、能耗低，能够有效地将有机物从污染土壤中分离、处理，并且可保持土壤理化性质的一种直接热解析设备。
为实现上述目的，本发明提供一种直接热解析设备，包括送料部分、加热部分、除尘部分、急冷部分、洗涤部分、排放部分、空气导入装置以及燃料供应装置；所述加热部分包括一次加热部分与二次加热部分；所述送料部分及所述辅助部分均与所述一次加热部分相连接；所述除尘部分包括一次除尘部分与二次除尘部分；所述排放部分包括气体排放装置与土壤排放装置，所述一次加热部分依次与所述一次除尘部分、所述二次加热部分、所述急冷部分、所述二次除尘部分、所述洗涤部分以及所述气体排放装置相连接，所述一次加热部分还与所述土壤排放装置相连接，所述洗涤部分为洗涤塔，所述洗涤塔的末端与所述气体排放装置相连接。
所述一次除尘部分为旋风除尘器，所述旋风除尘器的两端分别与所述一次加热部分及所述二次加热部分相连接。
所述二次除尘部分为布袋除尘器，所述布袋除尘器的两端分别与所述急冷部分及所述洗涤塔相连接。
所述一次加热部分为加热回转窑，所述加热回转窑与所述一次除尘部分相连接，所述加热回转窑的窑内耐火砖上设有搅拌板；所述加热回转窑的末端通过排放漏斗与所述土壤排放装置相连接。
所述二次加热部分为补燃器，所述补燃器由耐高温燃烧室、催化燃烧燃器、空气导入装置、燃料供应装置构成，所述催化燃烧燃器分别与所述空气导入装置及所述燃料供应装置相连接，并且设置于所述高温燃烧室的内部。
所述急冷部分由喷淋头、循环水泵构成，所述喷淋头能形成超细水雾，在极短时间内冷却高温气体，在冷却器的下端还设有沉降粉尘排放口。
所述监控部分的控制方式可包括手动控制方式与自动控制方式。
所述洗涤塔的接气管为L型管路，所述L型管路的竖直方向的管路内设有上、中、下三组洗涤喷头；所述洗涤塔的塔体内部的上半部还设有多组不同朝向的喷头组和填料；所述洗涤塔设有洗涤液循环装置；所述洗涤塔的上端设有出气口。
所述出气口处设有除雾器，出气口与气体排放装置相连接。
所述送料部分由振动干燥筛、板式输送机、磁选器、计量器以及控制装置构成，所述振动干燥筛与所述板式输送机相连接，所述计量器、所述磁选器以及所述控制装置分别与所述板式输送机相连接。
所述送料部分、所述辅助部分、所述一次加热部分、所述一次除尘部分、所述二次加热部分、所述急冷部分、所述二次除尘部分、所述洗涤部分、所述气体排放装置以及所述土壤排放装置均与监控部分相连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种直接热解析设备，其中，加热部分包括一次加热部分与二次加热部分，送料部分及辅助部分均与一次加热部分相连接，除尘部分包括一次除尘部分与二次除尘部分，排放部分包括气体排放装置与土壤排放装置；一次加热部分依次与一次除尘部分、二次加热部分、急冷部分、二次除尘部分、洗涤部分以及气体排放装置相连接，一次加热部分还与土壤排放装置相连接，上述组件还分别与监控部分相连接，另外，洗涤部分为洗涤塔，其末端与气体排放装置相连接。本发明设计结构合理，其整套系统结构完善，半智能进料系统可在线监控，回转窑及其加热系统的高效处理能力，过程气体的二次除尘、燃烧破坏、冷却、洗涤，保证整体系统运行的效率。本发明具有处理量大、能耗低、处理费低和保持土壤理化性质等优点，能够有效地将有机物从污染土壤中分离出来并进行处理；有效解决了现有有机物污染土壤场地修复处理技术的能耗高，会破坏土壤理化性质等缺点。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的实施例结构框图；
图3为本发明的原理图。
主要元件符号说明如下：
1送料部分 2辅助部分 3一次加热部分
4一次除尘部分 5二次加热部分 6急冷部分
7二次除尘部分 8洗涤部分 9气体排放装置
10土壤排放装置 11监控部分 12加热回转窑
13旋风除尘器 14补燃器 15布袋除尘器
16洗涤塔 17空气导入装置 18燃料供应装置
具体实施方式
图1为本发明的结构框图，本发明提供一种直接热解析设备，包括送料部分1、辅助部分2、加热部分、除尘部分、急冷部分6、洗涤部分8与排放部分，其中，加热部分包括一次加热部分3与二次加热部分5，送料部分1及辅助部分2均与一次加热部分3相连接；除尘部分包括一次除尘部分4与二次除尘部分7，排放部分包括气体排放装置9与土壤排放装置10。一次加热部分3依次与一次除尘部分4、二次加热部分5、急冷部分6、二次除尘部分7、洗涤部分8以及气体排放装置9相连接，另外，一次加热部分3还与土壤排放装置10相连接。送料部分、辅助部分、一次加热部分、一次除尘部分、二次加热部分、急冷部分、二次除尘部分、洗涤部分、气体排放装置以及土壤排放装置均与监控部分11相连接。送料部分1由振动干燥筛、板式输送机、磁选器、计量器以及控制装置构成，振动干燥筛与板式输送机相连接，所述计量器、所述磁选器以及所述控制装置分别与所述板式输送机相连接。监控部分11通过电脑可全程监控设备的运行状态，可根据故障进行报警或自动应急，其控制方式可包括手动控制方式与自动控制方式。
如图2与图3所示，辅助部分由空气导入装置17与燃料供应装置18构成，该空气导入装置17和燃料供应装置18安装有监控探头(图中未描述)，监控探头与监控部分连接。送料部分由振动干燥筛、板式输送机、磁选器、计量器和控制装置(图中未描述)构成。一次加热部分为加热回转窑12，该空气导入装置17和燃料供应装置18均与加热回转窑12相连接，在加热回转窑12的末端设有排放漏斗分别与土壤排放装置10及一次除尘部分4相连接。二次加热部分为补燃器14，该补燃器14由耐高温燃烧室、催化燃烧燃器、空气导入装置、燃料供应装置构成，催化燃烧燃器分别与空气导入装置及燃料供应装置相连接，并且设置于高温燃烧室的内部。该补燃器14的末端与急冷部分6相连接，补燃器的处理温度可达1200℃左右，停留时间为1-2s，破坏效率为99.9999％以上。急冷部分6由喷淋头、循环水泵构成，所述喷淋头能形成超细水雾，在极短时间内冷却高温气体。一次除尘部分为旋风除尘器13，旋风除尘器13的两端分别与加热回转窑12及补燃器14相连接。二次除尘部分为布袋除尘器15，该布袋除尘器15的两端分别与急冷部分6及洗涤塔16相连接。洗涤部分为洗涤塔16，该洗涤塔的接气管为L型管路，L型管路的竖直方向的管路内设有上、中、下三组洗涤喷头；洗涤塔的塔体内部的上半部还设有多组不同朝向的喷头组和填料；洗涤塔设有洗涤液循环装置；洗涤塔的上端设有出气口，出气口处设有除雾器，出气口与气体排放装置9相连接。
燃料供应装置可控制燃料的供应速度，从而控制燃器的火力大小；加热回转窑内的空气状态可由空气导入装置控制，可保证窑内氧气的充足供应；加热回转窑可控制旋转速率，从而控制物料在加热回转窑内的处理停留时间；加热回转窑的末端设有排放漏斗，土壤从排放漏斗的下端排放至土壤排放装置，过程气体从排放漏斗顶部被引送到旋风除尘器。土壤排放装置可降低处理后土壤温度，并控制粉尘排放。
过程气体经旋风除尘器除去其中颗粒直径较大的颗粒物后被输送至补燃器进行高温焚毁处理，再被输送到急冷部分进行瞬间冷却，防止二噁英的再生成，再被输送到布袋除尘器进行二次除尘，可除去直径大于0.1-2μm的小颗粒物。从布袋除尘器出来的过程气体通过洗涤塔进行碱性溶液洗涤，可除去燃烧产生的HCl、Cl2、SO2等酸性气体和更细微颗粒物，最后通过气体排放装置排放到大气，气体排放装置安装有排放废气质量在线监控探头。整个过程有全程监控部分，与各个设备的监控探头和传感器连接，通过电脑控制，监测设备运行状态与运行质量，若出现故障可自动报警、排查与控制。
送料部分先进行物料颗粒大小的筛选和去掉磁性固体(铁)，控制进料颗粒的大小，保障物料受热导热的良好性能；进料过程是连续不间断的，并且有自动在线监测进料流量装置，如系统发生故障，该送料部分还可以自动停止物料输送。空气导入装置根据回转窑内空气氧气含量自动控制，保障燃料燃烧充分。
加热回转窑加热系统根据进料量、土壤性质和污染物质的理化性质可自动控制或手动控制系统火力大小，从而控制窑内温度，使处理温度达到土壤污染物沸点以上，使污染物从土壤中解析(蒸发)出来；回转窑温度可设置在150℃-800℃之间，在该温度范围内可处理石油碳氢化合物，如PAH、BTEX、汽油、柴油或煤油污染等，或难分解的含氯有机物，如dioxins/furans、PCBs、杀虫剂等；通过控制回转窑的转速，从而控制污染土壤在窑内的停留时间，停留时间是根据进料量和物料物理化性质而设定；特殊的结构设计加强了土壤搅拌作用，促进窑内土壤的热传递；窑内废气通过引气通道输送到旋风除尘器；处理后的土壤经过输出装置输送到窑外土壤排放装置的土壤搅拌器，进行水雾化、搅拌、降温处理，最后通过传输带进行堆放。本热解析系统的处理量可达至20-100t/h。
除尘部分包括二次除尘装置，一次除尘部分为旋风除尘器，设置在加热回转窑与补燃器之间，可去除从加热回转窑排放出来的较大颗粒的粉尘；二次除尘部分为布袋除尘器，设置在急冷部分与洗涤塔之间，可除去直径为0.1-2μm的小颗粒物。
急冷部分是利用喷淋头所能形成的超细水雾在极短时间内冷却高温废气，可以防止二噁英物质的再次生成。
补燃器用于催化燃烧破坏废气里的污染物，温度可达到1200℃，停留时间≥2s，清除效率＞99.9999％。
洗涤塔是通过NaOH溶液对废气里的SO2、HCl、氮氧化物等有害废气进行洗涤，洗涤溶液循环利用，通过监控洗涤后溶液的pH值自动控制NaOH溶液浓度，保证有效洗涤和清洁废气排放。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，举凡熟悉此项技艺的专业人士.在了解本发明的技术手段之后，自然能依据实际的需要，在本发明的教导下加以变化。因此凡依本发明申请专利范围所作的同等变化与修饰，曾应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种直接热解析设备，包括送料部分、加热部分、除尘部分、急冷部分、洗涤部分、排放部分、空气导入装置以及燃料供应装置，所述加热部分包括一次加热部分与二次加热部分，所述送料部分、所述空气导入装置以及所述燃料供应装置均与所述一次加热部分相连接，所述除尘部分包括一次除尘部分与二次除尘部分，所述排放部分包括气体排放装置与土壤排放装置，其特征在于，所述一次加热部分依次与所述一次除尘部分、所述二次加热部分、所述急冷部分、所述二次除尘部分、所述洗涤部分以及所述气体排放装置相连接，所述一次加热部分还与所述土壤排放装置相连接，所述洗涤部分为洗涤塔，所述洗涤塔的末端与所述气体排放装置相连接。
2.如权利要求1所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述一次除尘部分为旋风除尘器，所述旋风除尘器的两端分别与所述一次加热部分及所述二次加热部分相连接。
3.如权利要求1所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述二次除尘部分为布袋除尘器，所述布袋除尘器的两端分别与所述急冷部分及所述洗涤塔相连接。
4.如权利要求1或2所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述一次加热部分为加热回转窑，所述加热回转窑与所述一次除尘部分相连接，所述加热回转窑的窑内耐火砖上设有搅拌板，所述加热回转窑的末端通过排放漏斗与所述土壤排放装置相连接。
5.如权利要求1所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述二次加热部分为补燃器，所述补燃器由耐高温燃烧室、催化燃烧燃器、空气导入装置、燃料供应装置构成，所述催化燃烧燃器分别与所述空气导入装置及所述燃料供应装置相连接。
6.如权利要求1所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述急冷部分由喷淋头、循环水泵构成，所述喷淋头能形成超细水雾，在极短时间内冷却高温气体，在冷却器的下端还设有沉降粉尘排放口。
7.如权利要求1所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述洗涤塔的接气管为L型管路，所述L型管路的竖直方向的管路内设有上、中、下三组洗涤喷头；所述洗涤塔的塔体内部的上半部还设有多组不同朝向的喷头组和填料；所述洗涤塔设有洗涤液循环装置；所述洗涤塔的上端设有出气口。
8.如权利要求1所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述送料部分由振动干燥筛、板式输送机、磁选器、计量器以及控制装置构成，所述振动干燥筛与所述板式输送机相连接，所述计量器、所述磁选器以及所述控制装置也分别与所述板式输送机相连接。
9.如权利要求1所述的一种直接热解析设备，其特征在于，所述送料部分、所述辅助部分、所述一次加热部分、所述一次除尘部分、所述二次加热部分、所述急冷部分、所述二次除尘部分、所述洗涤部分、所述气体排放装置以及所述土壤排放装置均与监控部分相连接。
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