CN103506378B - 用于有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环保领域，旨在提供一种用于有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置。该装置的间热式热脱附器为夹套式加热炉；外筒上设有土壤进料口、出土器、第一多热源入口、第一多热源出口；在内筒设有载气入口、载气出口；由外轴套和中空内轴套构成夹套式结构的中空有轴式回转轴，设有分别与外轴套或内轴套相接的第二多热源出口和第二多热源入口；本发明可对有机污染物污染土壤进行有效处理，特别适用于高浓度、多组分有机污染物污染土壤场地修复；对多种热源适应性良好，提高了热源的综合利用效率；单位时间土壤处理能力大，且特别适用于砂质污染土壤。对于有机污染物污染土壤，本装置可实现99.9%以上的有机污染物去除效率。<!--1-->

Description

用于有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置

技术领域

本发明涉及一套有机污染物污染土壤修复装置，通过间热式热脱附系统，将土壤中有机污染物脱附出来，属环保领域。

背景技术

我国有大量土壤遭受了有机污染物污染，污染物种类包括农业生产使用的杀虫剂、电力行业使用的多氯联苯、以及石油行业事故泄油等。随着公众对有机污染物环境和健康危害的逐步认识，迫切的需要经济而有效方法处理这些毒性物质。

主要的有机污染物污染土壤的修复技术有生物修复、化学修复、物理修复等。生物修复多为原位修复，其投资小、运行成本低、操作条件温和、对环境干扰小，但生物修复周期长，且受限于植物或微生物种类，仅能处理某些特定种类的有机污染物，且只能应用于较低浓度条件下；物理修复或化学修复多为异位修复，初始投资大、运行成本较高，但修复周期短，且适用于各种类型的有机污染物以及高浓度污染场地。比较而言，物理修复或化学修复有着更广泛的适用性，特别适用于高浓度、多组分有机污染污染场地。

在众多的物理修复或化学修复技术中，热脱附是公认处理有机物污染土壤的成熟可靠技术，是最广泛的应用于有机物污染场地修复技术之一。热脱附技术对不同有机污染物种类及浓度有着良好的适应性，同时修复速度快，周期短。按照加热方式，热脱附技术可分为直热式和间热式两类。直热式技术热源和污染土壤直接接触，传热效率高，处理能力大，但产生大量需进一步处理的有害气体；间热式技术热源不和污染物料直接接触，传热效率较低，但需处理的有害气体量少，特别适用于高毒性有机物污染土壤处理。

但是，目前的间接热脱附技术仍存在以下缺陷：热脱附器结构复杂，建造成本高，操作运行不便；传热效率低，能源利用效率低；对多种热源适应性不佳，不能充分利用低品味能源。对不同质地的土壤适应性差，热脱附过程中易发生土壤粘结现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置，包括热脱附器；该热脱附器是间热式热脱附器，为夹套式加热炉；

间热式热脱附器包括水平方向布置的内筒和外筒，内筒的外壁上布置肋片用于促进传热；在外筒前端的上部设有接入至内筒中的土壤进料口、在内筒后端的下部设有出土器；在外筒后端的上部设有用于通入热量载体的第一多热源入口、在外筒前端的下部设有第一多热源出口；在内筒前端的下部设有用于通入载气的载气入口、在内筒后端的上部设有载气出口；热量载体在内筒外夹套中的流通路径与内筒中的土壤运动方向相反，载气在内筒中的流通路径均与内筒中的土壤运动方向相同；

在内筒的中心线上设有空心转动轴，是由外轴套和中空内轴套构成夹套式结构的中空有轴式回转轴；在空心转动轴的一端设有第二多热源出口和用于通入热量载体的第二多热源入口；第二多热源出口和第二多热源入口分别与外轴套或内轴套相接，其安装方式的选择使得热量载体在外轴套中的流向与内筒中的土壤运动方向相反。

本发明中，所述出土器的下端设置输送器，输送器的上方设增湿器。

本发明中，所述多热源入口接至燃油高温烟气出口、余热锅炉废气出口或电厂锅炉废气出口。

本发明进一步提供了利用前述装置实现有机物污染土壤修复的方法，包括以下步骤：

有机物污染土壤从土壤进料口以固定速率进入内筒；

自第一多热源入口引入300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气至内筒和外筒之间的夹套中，热量载体在夹套中的流通路径与内筒中的土壤运动方向相反；从载气入口引入惰性气体进入内筒，载气在内筒中的流通路径与内筒中的土壤运动方向相同；自第二多热源入口引入300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气至空心转动轴中，热量载体在外轴套中的流向与内筒中的土壤运动方向相反；

土壤在内筒中被加热至220～600℃，所含有机污染物被脱附出来并由惰性气体携带；经热脱附处理后，99.9%以上的有机污染物被脱附出来，清洁的土壤由出土器排出，并经增湿器喷水增湿后排放；

热量载体离开多热源有轴间热式热脱附装置后，进入余热利用装置回收余热或直接排放；携带着有机污染物的惰性气体进入尾气处理设施进行处理；

所述第一多热源、第二多热源分别是300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气中的任意一种；第一多热源和第二多热源消耗量的总和与土壤处理量之间的关系用下述公式表示：

其中，M_多热源为第一多热源和第二多热源的每小时消耗量，M_土为每小时多热源无轴间热式热脱附装置处理土壤量，C_土为土壤比热容，ΔT_土为土壤在间热式热脱附装置内升高的温度值，Q_多热源为每千克多热源的热值，η_热为多热源向土壤的综合传热效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的用于有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置，通过间接加热对土壤进行热脱附，可对有机污染物污染土壤进行有效处理，特别适用于高浓度、多组分有机污染物污染土壤场地修复；对多种热源适应性良好，且可根据目标有机污染物的理化性质，选择适宜的热源，提高了热源的综合利用效率；采用间热式热脱附装置，减少了需处理的烟气量；采用具有肋片的内筒外壁结构设计，同时多热源与土壤异向运动，促进了多热源和土壤的换热，增加了传热效率；采用有轴式旋转轴，单位时间土壤处理能力大，且特别适用于砂质污染土壤。对于有机污染物污染土壤，本装置可实现99.9%以上的有机污染物去除效率。本发明的有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置，其需处理烟气量少、有机污染物去除彻底、运行成本较焚烧等技术低30～60%，能经济有效的处理有机污染物污染土壤。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中附图标记：1土壤进料口，2外筒，3内筒，4电机，5空心转动轴，6第一多热源入口，7第一多热源出口，8载气入口，9载气出口，10出土器，11输送器，12增湿器，13肋片，14第二多热源入口，15第二多热源出口。

具体实施方式

参照上述附图，对本发明的技术内容做一详细说明。

用于有机物污染土壤修复的多热源有轴间热式热脱附装置，包括热脱附器；该热脱附器是间热式热脱附器，为夹套式加热炉；

间热式热脱附器包括水平方向布置的内筒3和外筒2，内筒3的外壁上布置肋片13用于促进传热；在外筒2前端的上部设有接入至内筒3中的土壤进料口1、在外筒2后端的下部设有出土器10；出土器10的下端设置输送器11，输送器11的上方设增湿器12。

在外筒2后端的上部设有用于通入热量载体的第一多热源入口6、在外筒2前端的下部设有第一多热源出口7；在内筒3前端的下部设有用于通入载气的载气入口8、在内筒3后端的上部设有载气出口9；热量载体在内筒3外夹套中的流通路径与内筒3中的土壤运动方向相反，载气在内筒3中的流通路径与内筒3中的土壤运动方向相同。

在内筒3的中心线上设有空心转动轴5，是由外轴套和中空内轴套构成夹套式结构的中空有轴式回转轴；在空心转动轴5的一端设有第二多热源出口15和用于通入热量载体的第二多热源入口14；第二多热源出口15和第二多热源入口14分别与外轴套或内轴套相接，其安装方式的选择使得热量载体在外轴套中的流向与内筒中的土壤运动方向相反。

第一多热源入口6和第二多热源入口14分别接至燃油高温烟气出口、余热锅炉废气出口或电厂锅炉废气出口。

本发明中，利用前述装置实现有机物污染土壤修复的方法，包括以下步骤：

有机物污染土壤从土壤进料口1以固定速率进入内筒3；

自多热源入口6引入300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气至内筒3和外筒2之间的夹套中，热量载体在夹套中的流通路径与内筒3中的土壤运动方向相反；从载气入口8引入惰性气体进入内筒3，载气在内筒3中的流通路径与内筒3中的土壤运动方向相同；自第二多热源入口14引入300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气至空心转动轴5中，热量载体在外轴套中的流向与内筒中的土壤运动方向相反；

土壤在内筒3中被加热至220～600℃，所含有机污染物被脱附出来并由惰性气体携带；经热脱附处理后，99.9%以上的有机污染物被脱附出来，清洁的土壤由出土器10排出，并经增湿器12喷水增湿后由输送器11排放；

热量载体离开多热源有轴间热式热脱附装置后，进入余热利用装置回收余热或直接排放；携带着有机污染物的惰性气体进入尾气处理设施进行处理；

所述第一多热源、第二多热源分别是300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气中的任意一种；第一多热源和第二多热源消耗量的总和与土壤处理量之间的关系用下述公式表示：

其中，M_多热源为第一多热源和第二多热源的每小时消耗量，M_土为每小时多热源无轴间热式热脱附装置处理土壤量，C_土为土壤比热容，ΔT_土为土壤在间热式热脱附装置内升高的温度值，Q_多热源为每千克多热源的热值，η_热为多热源向土壤的综合传热效率。

经以上过程后，土壤中有机污染物均得到有效控制，达到良好的土壤修复效果。

最后，还需注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想出的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用多热源有轴间热式热脱附装置实现有机物污染土壤修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：

有机物污染土壤从土壤进料口以固定速率进入内筒；

自第一多热源入口引入300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气至内筒和外筒之间的夹套中，热量载体在夹套中的流通路径与内筒中的土壤运动方向相反；从载气入口引入惰性气体进入内筒，载气在内筒中的流通路径与内筒中的土壤运动方向相同；自第二多热源入口引入300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气至空心转动轴中，热量载体在外轴套中的流向与内筒中的土壤运动方向相反；

土壤在内筒中被加热至220～600℃，所含有机污染物被脱附出来并由惰性气体携带；经热脱附处理后，99.9％以上的有机污染物被脱附出来，清洁的土壤由出土器排出，并经增湿器喷水增湿后排放；

热量载体离开间热式热脱附装置后，进入余热利用装置回收余热或直接排放；携带着有机污染物的惰性气体进入尾气处理设施进行处理；

所述第一多热源、第二多热源分别是300～1300℃的高温烟气、余热锅炉废气或电厂锅炉废气中的任意一种；第一多热源和第二多热源消耗量的总和与土壤处理量之间的关系用下述公式表示：

其中，M_多热源为第一多热源和第二多热源的每小时消耗量，M_土为间热式热脱附装置每小时处理土壤量，C_土为土壤比热容，ΔT_土为土壤在间热式热脱附装置内升高的温度值，Q_多热源为每千克多热源的热值，η_热为多热源向土壤的综合传热效率；

所述多热源有轴间热式热脱附装置，包括热脱附器，该热脱附器是间热式热脱附器，为夹套式加热炉；

该间热式热脱附器包括水平方向布置的内筒和外筒，内筒的外壁上布置肋片用于促进传热；在外筒前端的上部设有接入至内筒中的土壤进料口、在内筒后端的下部设有出土器；在外筒后端的上部设有用于通入热量载体的第一多热源入口、在外筒前端的下部设有第一多热源出口；在内筒前端的下部设有用于通入载气的载气入口、在内筒后端的上部设有载气出口；热量载体在内筒外夹套中的流通路径与内筒中的土壤运动方向相反，载气在内筒中的流通路径均与内筒中的土壤运动方向相同；

在内筒的中心线上设有空心转动轴，是由外轴套和中空内轴套构成夹套式结构的中空有轴式回转轴；在空心转动轴的一端设有第二多热源出口和用于通入热量载体的第二多热源入口；第二多热源出口和第二多热源入口分别与外轴套或内轴套相接，其安装方式的选择使得热量载体在外轴套中的流向与内筒中的土壤运动方向相反；

所述出土器的下端设置输送器，输送器的上方设增湿器；

所述第一多热源入口和第二多热源入口分别接至燃油高温烟气出口、余热锅炉废气出口或电厂锅炉废气出口。