CN102284473A - 滚筒式土壤热解吸修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滚筒式土壤热解吸修复系统，所述滚筒式土壤热解吸修复系统包括位于滚筒前端的进料装置、位于滚筒后端的出料装置、炉膛、设置在炉膛周围的炉膛保温层、穿设于炉膛的滚筒、设置在炉膛底部的加热元件、用于带动滚筒转动的传动装置、和用于处理尾气的尾气处理单元。本发明的系统能快速有效地去除土壤中的挥发性污染物质，且挥发出的污染物被尾气处理装置吸附，避免污染大气。本发明的系统结构简单，操作简单、安全，成本低，可移动，适用范围广。

Description

滚筒式土壤热解吸修复系统

技术领域

本发明属于污染土壤的修复技术领域，具体地说，涉及一种滚筒式土壤热解吸修复系统。

背景技术

随着社会的发展和工业化的逐渐加剧，工业污染场地逐渐增多，为了保证生态环境和人体的健康，污染场地中污染土壤的修复已变成必然趋势。目前国内外应用的土壤修复技术包括焚烧、热解吸、土壤淋洗、异位固定化/稳定化技术及生物降解等。其中，我国在处理危险废物和污染土壤时大多采用焚烧技术，可较好的去处土壤中的污染物。但焚烧直接破坏了土壤本身的性质使其丧失原有的功能，且能耗较高，易产生二次污染。相比焚烧技术的局限性，采用热解吸技术，通过加热方式分离土壤中污染物的方式已得到人们重视。

目前，热解吸技术在国内土壤污染治理工程上应用较少，已有的热解吸设备存在装置复杂、不宜拆卸、能源消耗多等问题，如有的需要空气预热系统或安装布袋除尘器、吸附塔等，在成本及应用的方便性上存在不足。同时，某些设备存在加热温度相对较低的问题，对于处理土壤中熔沸点相差较大的污染物的能力不足，且尾气燃烧设备可能造成二次污染。

本发明针对上述问题，提出了一种便于搬运的小型滚筒式热解吸修复系统，各处理单元方便更换实现便捷安装，有助于降低成本，提高污染土壤的处理效率，方便应用，并具有节约能源，适用广泛等优点。

发明内容

本发明提供了一种滚筒式土壤热解吸修复系统，特别适用于去除土壤中挥发性污染物的实验室研究或相对较小规模的实际应用。所述滚筒式土壤热解吸修复系统包括热解吸单元和尾气处理单元；所述热解吸单元包括位于滚筒前端的进料装置、位于滚筒后端的出料装置、炉膛、设置在炉膛周围的炉膛保温层、穿设于炉膛的滚筒、设置在炉膛底部的加热元件、和用于带动滚筒转动的传动装置；所述尾气处理单元包括烟道、冷凝器、粗纤维过滤装置、活性炭吸附装置、计量计和真空泵。

优选地，所述进料装置包括加料斗和斜溜管，并通过闸板阀控制给料量；所述加料斗设置有一螺旋弹簧下料器，以保证顺利进料；所述出料装置设置有出料孔和闸板阀，以根据物料出料情况调整开度，并避免进入大量冷风。

优选地，所述出料装置的表面还设置有观察孔、热电偶孔和气氛孔，所述气氛孔带有阀门和联接法兰，以根据工艺通入氮气气体。

优选地，所述加热元件为多个合金炉丝，所述合金炉丝均匀地分布在滚筒下端。

优选地，所述炉膛和滚筒内分别设有至少一测温元件，以显示炉膛和滚筒内的温度，该测温元件为K型热电偶。

优选地，所述滚筒的前端和后端分别由支撑滚圈支撑；所述滚筒的内腔设置有螺旋导料板和翻料板，以保证均匀加热物料；所述滚筒的外壁镶嵌有传动齿轮圈，所述传动齿轮圈由减速电机和传动小齿轮驱动。滚筒采用耐热不锈钢材料，外部加热炉炉膛为耐火纤维结构，蓄散热量少，节能。所述滚筒的外壁镶嵌有传动齿轮圈，所述传动齿轮圈由减速电机和传动小齿轮驱动。电机变频调速，调速范围0.3-2.4r/min，滚筒倾角0.5～3.5°。可针对不同污染物的性质通过改变滚筒的转速及倾角调节物料在滚筒内的停留时间，提高处理效率。

更优选地，所述滚筒还设置有手动装置，以避免意外停电时不能正常工作并避免滚筒高温下损坏。

从土壤中挥发出来的污染物及处理过程中产生的粉尘经过冷凝、过滤除尘、活性炭吸附等过程进行后续处理，使污染物滞留在装置中，避免污染物逃逸而造成的二次污染。

更优选地，所述冷凝器的内部由多个冷凝管构成，所述冷凝器的外部由循环水冷却；所述粗纤维过滤装置为高分子纤维过滤装置；所述活性炭吸附装置与高分子纤维过滤装置形成串联，同时在两者连接之间设置有直接排气管，以便在无污染物的情况下提高排气效率。冷凝器选用循环水进行冷凝，水可回收利用，节约环保；所选冷凝器内有多个毛细管柱承载气体，可分散高温气体，提高冷凝效率；除尘装置采用高分子纤维过滤的方法，除尘效果好，使用方便简洁；尾气污染物的净化采用活性炭颗粒等，吸附效果好且容易更换，节约成本。

优选地，所述滚筒式土壤热解吸修复系统还包括设置在炉膛外的控制柜，用以调节和控制滚筒温度、转速、真空度的参数。该控制柜通过人工智能温控仪和晶闸管模块进行调功控制，该人工智能温控仪具有超温报警功能，以避免滚筒超温烧坏。

优选地，所述滚筒和所述烟道、冷凝器、粗纤维过滤装置、活性炭吸附装置和真空泵均由耐热不锈钢材料制成，所述炉膛为耐火纤维结构。

本发明的有益效果在于能快速有效地去除土壤中的挥发性污染物质，且挥发出的污染物被尾气处理装置吸附，避免污染大气。本发明的系统结构简单，操作简单、安全，成本低，可移动，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的滚筒式土壤热解吸修复系统的示意图。

附图标记说明如下：

进料装置1、烟道2、加热炉保温层3、滚筒4、出料装置5、传动装置6、加热元件7、冷凝器8、粗纤维过滤装置9、活性炭吸附装置10、计量计11、真空泵12、炉膛13。

具体实施方式

为了能进一步了解本发明的结构、特征及其它目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

图1为本发明的滚筒式土壤热解吸修复系统的示意图。如图1所示，本发明的滚筒式土壤热解吸修复系统由热解吸单元I和尾气处理单元II构成。所述热解吸单元I包括位于滚筒前端的进料装置1、位于滚筒后端的出料装置5、设置在炉膛周围的炉膛保温层3、穿设于炉膛的滚筒4、设置在炉膛底部的加热元件7、用于带动滚筒转动的传动装置6、炉膛13。所述尾气处理单元II包括烟道2、冷凝器8、粗纤维过滤装置9、活性炭吸附装置10、计量计11和真空泵12。

下面结合图1对本发明的滚筒式土壤热解吸修复系统的工作过程作进一步阐述。打开电源，传动装置6开始运转，带动滚筒转动起来，含挥发性污染物的土壤从进料装置1进入到滚筒4内，随滚筒转动及翻料板翻动，物料向前传动，加热元件4通电加热，均匀地分布在炉膛(其中，炉膛内长度为900mm，炉膛内设计温度为1000℃)底部，使物料经过炉膛时，保证物料能够加热均匀(物料最高焙烧温度为950℃)。物料继续向前，从出料装置5轴向出料，尾气经烟道2排向尾气处理装置的冷凝器8下端的进气口，自然冷却后的气体从上端的出气口排放至粗纤维过滤装置9，在此气体中的粉尘被吸附，尾气经过滤装置下端排出，若尾气无需活性炭吸附，则可通过管道直接从真空泵左端排向大气；若尾气需进一步处理，则气体从活性炭吸附装置10下端进入，挥发性污染物被吸附，干净的气体从上端排出，经气体流量计11，最终从真空泵12右端排入大气。

其中，在滚筒的前端设有包括加料斗和斜溜管的进料装置1加料，闸板阀控制给料量，采用不锈钢制作。在滚筒的后端设有出料装置5，出料装置5设置有出料口和闸板阀，可根据物料出料情况调整开度，避免进入大量冷风。出料装置的表面设置有观察孔、热电偶孔及气氛孔，气氛孔带有阀门及联接法兰，可根据工艺通入氮气等气体(但不能通入氢气等具有爆炸性气体)。出料装置与滚筒采用接触密封，密封效果好。

炉膛和滚筒内分别设有至少一测温元件，以显示炉膛和滚筒内的温度，该测温元件为K型热电偶。由滚筒侧壁插入一个K型热电偶，用于监测滚筒实际温度。

该系统还包括设置在炉膛外的控制柜，用以调节和控制滚筒温度、转速、真空度的参数。该控制柜通过人工智能温控仪和晶闸管模块进行调功控制，该人工智能温控仪具有超温报警功能，以避免滚筒超温烧坏。

滚筒4前端和后端分别由支撑滚圈支撑，所述滚筒的内腔设置有螺旋导料板和翻料板，以保证均匀加热物料。所述滚筒的外壁镶嵌有传动齿轮圈，所述传动齿轮圈由减速电机和传动小齿轮驱动。该减速电机可以变频调速，滚筒转速为0.3-2.4r/min，滚筒倾角可以调整为0.5～3.5度。若滚筒无倾角，无论如何调节滚筒转速，土壤都不会从滚筒中转出；倾角过大，土壤在滚筒中无法停留便从直接装置中滚出。调节物料在滚筒内停留时间可改变滚筒转速及滚筒倾角完成。滚筒设置有手动装置，可以人工转动滚筒，以避免滚筒高温下损坏。

在滚筒中部的下端设置有电加热炉(即，加热元件)，加热区长度为0.9米，加热元件设于滚筒下端，以便滚筒在转动，完全能够保证物料加热均匀。加热元件为多个合金炉丝(额定功率为24kw)。炉膛13内衬为耐火全纤维结构，蓄散热量少，升温快。加热炉外壳为型钢钢板结构，外形美观。

滚筒4材料选用耐热不锈钢310S(Cr25Ni20)，滚筒规格为φ219*2000mm，壁厚6mm，其最高使用温度达1030℃，能够抵抗一般酸碱腐蚀，满足物料最高焙烧温度要求。滚筒4与物料直接接触，滚筒4的内腔设置有螺旋导料板和翻料板，以加热均匀。物料出炉膛后在滚筒冷却段自然冷却出料。

物料在焙烧过程中产生的废气由加料端的尾气处理单元排出，所述尾气处理单元包括烟道、冷凝器、粗纤维过滤装置、活性炭吸附装置、计量计和真空泵。所述冷凝器的内部由多个冷凝管构成，所述冷凝器的外部由循环水冷却；所述粗纤维过滤装置为高分子纤维过滤装置；所述活性炭吸附装置与高分子纤维过滤装置形成串联，同时在两者连接之间设置有直接排气管，以便在无污染物的情况下提高排气效率。所述烟道、冷凝器、粗纤维过滤装置和活性炭吸附装置可以采用不锈钢制作，一般所述烟道为￠76管、长度2.5米，并带有1对联接法兰。现场用户需将排废气管引出室外或处理后排放。所述烟道上还设置有微压传感器和压力仪表。

本发明的滚筒式土壤热解吸修复系统适用于有机氯农药污染土壤，特别适用于处理初始浓度分别为119.64mg/kg和32.64mg/kg的含DDTs和HCHs的有机氯农药污染土壤。当采用解吸温度280℃，停留时间12min时，DDTs和HCHs去除率均达到了90％；当选用解吸温度400℃，停留时间为12min时，DDTs及HCHs总量分别为0.384mg/kg，0.098mg/kg，均低于国家土壤环境质量标准二级标准(0.5mg/kg)。处理后的污染土壤基本上对农作物及环境不造成影响，且修复后对土壤有机质、pH、阳离子交换量、全氮等理化性质的影响较小，而速效磷显著增加。说明热解吸技术对土壤自然肥力破坏较小，使得处理后土壤可恢复耕作。本发明的滚筒式土壤热解吸修复系统能快速有效地去除土壤中的挥发性污染物质，且挥发出的污染物被尾气处理装置吸附，避免污染大气。本发明的系统结构简单，操作简单、安全，成本低，可移动，适用范围广。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述滚筒式土壤热解吸修复系统包括热解吸单元和尾气处理单元；所述热解吸单元包括位于滚筒前端的进料装置、位于滚筒后端的出料装置、炉膛、设置在炉膛周围的炉膛保温层、穿设于炉膛的滚筒、设置在炉膛底部的加热元件、和用于带动滚筒转动的传动装置；所述尾气处理单元包括烟道、冷凝器、粗纤维过滤装置、活性炭吸附装置、计量计和真空泵。

2.如权利要求1所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述进料装置包括加料斗和斜溜管，并通过闸板阀控制给料量；所述加料斗设置有一螺旋弹簧下料器；所述出料装置设置有出料口和闸板阀。

3.如权利要求2所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述出料装置的表面还设置有观察孔、热电偶探头和气氛孔，所述气氛孔带有阀门和联接法兰。

4.如权利要求1所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述加热元件为多个合金炉丝，所述合金炉丝均匀地分布在滚筒下端。

5.如权利要求1所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述炉膛和滚筒内分别设有至少一测温元件，该测温元件为K型热电偶。

6.如权利要求5所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述滚筒的前端和后端分别由支撑滚圈支撑；所述滚筒的内腔设置有翻料板；所述滚筒的外壁镶嵌有传动齿轮装置，所述传动齿轮装置由减速电机和传动小齿轮驱动；滚筒转速为0.3-2.4r/min，滚筒倾角为0.5～3.5度。

7.如权利要求6所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述滚筒还设置有手动装置。

8.如权利要求1所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述冷凝器的内部由多个冷凝管构成，所述冷凝器的外部由循环水冷却；所述粗纤维过滤装置为高分子纤维过滤装置；所述活性炭吸附装置与高分子纤维过滤装置形成串联，同时在两者连接之间设置有直接排气管。

9.如权利要求1～8任一所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，还包括设置在炉膛外的控制柜；该控制柜通过人工智能温控仪和晶闸管模块进行调功控制，该人工智能温控仪具有超温报警功能。

10.如权利要求1所述的滚筒式土壤热解吸修复系统，其特征在于，所述滚筒和所述烟道、冷凝器、粗纤维过滤装置、活性炭吸附装置和真空泵均由耐热不锈钢材料制成，所述炉膛为耐火纤维结构。

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