CN103990645A - 一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法 - Google Patents

Abstract

一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，抽取锅炉省煤器前高温烟气，进入回转窑热脱附设备，污染土壤预处理后逆向进入回转窑热脱附设备，烟气与预处理后土壤逆流充分接触，使土壤中有机物脱附出来，通过引风机使窑内形成负压，使形成的气态有机物随烟气再次回流到锅炉炉膛，有机物在炉膛内高温燃烧彻底分解实现无害化，同时燃烧放热补充引出烟气的热量损失，热脱附处理后的高温土壤用来加热冷却水，产生水蒸气用于污染土壤预处理阶段干燥土壤。本发明可以有效解决有机物污染土壤的污染问题，能够稳定、连续、高效地进行热脱附处理，适用不同污染类型、浓度的有机污染土壤的治理。

Description

一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法

技术领域

本发明属于有机污染土壤治理与修复技术领域，涉及一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的重要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工矿业的迅速发展，土壤污染已日益严重。大批高污企业的搬迁，已产生了大量高污染风险土壤。土壤中有机污染物会改变土壤理化性质，破坏局部生态系统，给区域内动植物带来直接和间接的毒性作用，并通过生物链的富集给人类造成危害风险，并严重影响土地使用功能。

土壤修复一直是国际上的难点和热点研究课题。目前常用的修复技术可分为物理、化学、生物或联合修复技术等。通常填埋和焚烧技术费用昂贵，存在二次污染风险；生物技术处理周期长，效果不理想。热脱附技术是一种已认可的有效技术之一，但是目前热脱附工艺主要受限于能耗较高、尾气处理困难，虽然已有部分专利提出解决方法，但对处理设备要求高、配套工艺复杂、操作难度高，仍然无法实现有效利用和推广。

发明专利(CN102218446A)公布了一种污染土的热脱附方法，利用土壤中热脱附出来的有机气体燃烧供热，由于土壤中污染物含量低，其燃烧可供应热量少，无法保证系统连续和稳定运行，且燃烧后气体需要后续处理设备。

发明专利(CN102029287A)公开了一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，采用热油燃烧作为热源，系统复杂能耗高，可操作性不强。

发明专利(CN103203355A)公开了一种污染土壤的异位热脱附处理方法，主要处理温度窗口为400℃以下，处理范围受限。

发明专利(CN103272838A)公开了持久性有机污染物污染土壤修复方法及装置，采用间接加热方式处理有机污染土壤，脱附气体需单独处理，整套工艺流程复杂，投资运行成本高，对核心设备(授权公告号CN203265252U)要求高，不利于技术推广。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术缺点，更好发挥热脱附技术优势，提出一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，合理利用现有锅炉热源，通过极小部分改造，对有机污染土壤实现稳定、连续、高效的热脱附处理，可适用不同污染类型、浓度的有机污染土壤的治理。

本发明提出一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其技术方案是：抽取锅炉省煤器前高温烟气，进入回转窑热脱附设备，污染土壤预处理后逆向进入回转窑热脱附设备，烟气与预处理后土壤逆流充分接触，使土壤中有机物脱附出来，通过引风机使窑内形成负压，使形成的气态有机物随烟气再次回流到锅炉炉膛，有机物在炉膛内高温燃烧彻底分解实现无害化，同时燃烧放热补充引出烟气的热量损失，热脱附处理后的高温土壤用来加热冷却水，产生水蒸气用于污染土壤预处理阶段干燥土壤。

所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述抽取高温烟气温度为600～900℃，抽取量为总烟气量的3～5％。

所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述土壤预处理为常规破碎、筛分、干燥工艺步骤组成。

所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述回转窑热脱附设备为常规回转窑或改进或特制设备，处理温度由污染物中沸点最大值确定，处理量由加热温度和烟气量确定。

所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述冷却水利用土壤余热间接加热形成>150℃水蒸汽，用于换热干燥进窑土壤，使土壤温度>110℃，除去水份，冷却水循环使用。

本发明一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法的优点在于，利用少量锅炉热烟气作为热源，在保证锅炉热效率的前提下能够减少传统热脱附工艺中的外加热源投资和能耗，同时利用锅炉炉膛内高温实现对污染物的有效处理，微量未完全分解或生成有害物可通过锅炉后续净化装置二次处理，减少额外投资和提升效率。由于锅炉热量稳定，能够保证热脱附供热稳定，与传统工艺相比，可不受脱附出有机气体的热量(热值、浓度)影响。

本发明合理利用现有锅炉热源，通过极小部分改造，对有机污染土壤实现稳定、连续、高效的热脱附处理，可适用不同污染类型、浓度的有机污染土壤的治理。

附图说明

图1一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法的工艺流程图

图中1-土壤预处理装置，2-土地干燥换热系统，3-回转窑热脱附反应器，4-土壤冷却换热系统，5-引风机，6-锅炉主体，7-省煤器→烟气环路

---→土壤环路

-.→冷却水环路

具体实施方式

结合图1，具体实施工艺流程：

烟气流程：由锅炉主体6尾部及省煤器7前端引出高温烟气(>600℃)，为保证锅炉热效率，引出烟气量宜小于总烟气量5％，高温烟气通过引风机5进入回转窑热脱附反应器3中，确保窑内负压状态避免污染气体泄露，高温烟气与污染土壤直接进行逆流换热，反应器尺寸及处理量根据污染土壤性质与污染物类型结合烟气量确定，其中加热土壤温度宜大于有机污染物中最高沸点。烟气带出气态有机物混合进入锅炉主体6中，利用锅炉内高温实现对有机物的高温分解和燃烧净化，有机物释放热量补充引出烟气热损失。

土壤流程：污染土壤经过土壤预处理装置1破碎、筛分后，进入土壤干燥换热系统2，与高温水蒸汽进行间接换热，使土壤升温至120℃以上，保证土壤中水分排出实现干燥，之后土壤进入回转窑热脱附反应器3实现热脱附处理，处理净化后土壤排入土壤冷却换热系统4中加热冷却水冷却后排出，可回填或用于路基等。

冷却水流程：补充冷却水进入土壤冷却换热系统4中，与高温土壤间接换热，升温至150℃以上，形成水蒸气，进入土壤干燥换热系统2中，间接干燥土壤，温度降低后再次冷却土壤实现升温，循环利用。

实施案例：

研究采用某化工场搬迁土壤，受污染有机化合物类型为苯胺、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘和茚并(1，2，3-cd)芘，各污染物污染浓度见下表1。

表1土壤中有机污染物含量    单位mg/kg

序号	项目	含量
			1	苯胺	210.3
2	苯并(a)蒽	29.5
			3	苯并(b)荧蒽	1.3
4	苯并(a)芘	2.2
			5	茚并(1，2，3-cd)芘	3.7

参考《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)土壤环境质量评价标准限值，见表2。

表2土壤环境质量评价标准限值    单位mg/kg

序号	项目	A级	B级
				1	苯胺	5.8	56
2	苯并(a)蒽	0.9	4
				3	苯并(b)荧蒽	0.9	4
4	苯并(a)芘	0.3	0.66
				5	茚并(1，2，3-cd)芘	0.9	4

对比表1和表2数据，各污染因素均超过A级标准，且苯胺、苯并(a)蒽、苯并(a)芘含量均超过行动值B级标准，该土壤需要进行修复。

各污染物沸点见表3。

表3土壤中有机污染物沸点    单位℃

序号	项目	沸点
			1	苯胺	184.4
2	苯并(a)蒽	437
			3	苯并(b)荧蒽	467.5
4	苯并(a)芘	495
			5	茚并(1，2，3-cd)芘	497.1

项目中抽取锅炉烟气温度为800℃，按照以上操作步骤，处理后土壤中污染物浓度见表4。

表4处理后土壤污染物浓度值

各实验结果显示均满足表2中A级限值，达到修复要求。

Claims (5)

1.一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于：抽取锅炉省煤器前高温烟气，进入回转窑热脱附设备，污染土壤预处理后逆向进入回转窑热脱附设备，烟气与预处理后土壤逆流充分接触，使土壤中有机物脱附出来，通过引风机使窑内形成负压，使形成的气态有机物随烟气再次回流到锅炉炉膛，有机物在炉膛内高温燃烧彻底分解实现无害化，同时燃烧放热补充引出烟气的热量损失，热脱附处理后的高温土壤用来加热冷却水，产生水蒸气用于污染土壤预处理阶段干燥土壤。

2.如权利要求1所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述抽取高温烟气温度为600～900℃，抽取量为总烟气量的3～5％。

3.如权利要求1所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述土壤预处理为常规破碎、筛分、干燥工艺步骤组成。

4.如权利要求1所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述回转窑热脱附设备为常规回转窑，处理温度由污染物中沸点最大值确定，处理量由加热温度和烟气量确定。

5.如权利要求1所述的一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附方法，其特征在于，所述冷却水利用土壤余热间接加热形成>150℃水蒸汽，用于换热干燥进窑土壤，使土壤温度>110℃，除去水份，冷却水循环使用。