CN105537258A - 热脱附炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热脱附炉，包括：炉体，炉体上设有进料口和出料口，炉体内具有热脱附区和干燥区，干燥区位于进料口和热脱附区之间，炉体的横截面形成为环形；布料板，布料板可水平转动地设在炉体内；第一辐射管燃烧器，第一辐射管燃烧器设在炉体的侧壁上以对热脱附区内的土壤提供热脱附热量，炉体对应热脱附区的位置设有挥发性气体出口；第二辐射管燃烧器，第二辐射管燃烧器设在炉体的侧壁上以对干燥区内的土壤提供干燥热量，炉体对应干燥区的位置设有水蒸气出口；驱动器，驱动器设在炉体内且与布料板相连以驱动布料板转动。根据本发明的热脱附炉，减少了炉体内的灰尘及烟气，同时还可以避免产生二噁英等二次污染物。

Description

热脱附炉

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是涉及一种热脱附炉。

背景技术

随着经济升级、产业转移和转型，大批的钢铁、化工等工业用地、固体废物堆放场、军事基地等从城市中心地带向其他地区或者郊区搬迁，留下了大批受污染的场地。土壤中的污染物主要为总石油烃、多环芳烃等有机物，有些土壤还有汞、砷等重金属的污染物，受污染的土壤难以恢复，对农产品和人体健康造成危害。相关土壤修复技术中，热脱附技术具有一定的优势，但是大部分热脱附技术采用直接加热的方法，不仅在加热的过程中容易形成二噁英等二次污染物，而且烟气量大，灰分多。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种热脱附炉，所述热脱附炉具有修复污染小、粉尘少的优点。

根据本发明实施例的热脱附炉，包括：炉体，所述炉体上设有进料口和出料口，所述炉体内具有热脱附区和干燥区，所述干燥区位于所述进料口和所述热脱附区之间，所述炉体的横截面形成为环形；布料板，所述布料板可水平转动地设在所述炉体内；第一辐射管燃烧器，所述第一辐射管燃烧器设在所述炉体的侧壁上以对所述热脱附区内的土壤提供热脱附热量，所述炉体对应所述热脱附区的位置设有挥发性气体出口；第二辐射管燃烧器，所述第二辐射管燃烧器设在所述炉体的侧壁上以对所述干燥区内的土壤提供干燥热量，所述炉体对应所述干燥区的位置设有水蒸气出口；驱动器，所述驱动器设在所述炉体内且与所述布料板相连以驱动所述布料板转动。

根据本发明实施例的热脱附炉，通过在炉体内设置可水平转动的布料板，并在炉体的侧壁上设置第一辐射管燃烧器和第二辐射管燃烧器，可以实现土壤与布料板的相对静止，减少了对土壤的扰动，从而减少了炉体内的灰尘，以及实现了土壤的间接加热，避免了直接加热烟气量大的问题，降低了尾气处理的负担，同时还可以避免产生二噁英等二次污染物，不仅实现了对土壤的有效修复，而且还达到了保护环境的目的。

根据本发明的一些实施例，所述第一辐射管燃烧器的燃气入口与所述挥发性气体出口连通。

根据本发明的一些实施例，所述第二辐射管燃烧器的燃气入口与所述挥发性气体出口连通。

根据本发明的一些实施例，所述热脱附炉还包括用于排出所述炉体内的经过热脱附后的土壤的出料装置。

可选地，所述热脱附炉还包括对从所述出料口排出的土壤进行冷却的冷却系统。

进一步地，所述出料装置包括位于所述炉体内的一级出料机和位于所述炉体外的二级螺旋出料装置，所述二级螺旋出料装置包括壳体和螺旋轴，所述壳体具有土壤进口和土壤出口，所述螺旋轴可转动地设在所述壳体内，所述土壤出口与所述一级出料机的排放口连通，所述冷却系统包括设在所述螺旋轴内的第一冷却水路。

更进一步地，所述冷却系统还包括设在所述壳体的周壁内的第二冷却水路。

根据本发明的一些实施例，所述第一辐射管燃烧器为蓄热式辐射管燃烧器。

根据本发明的一些实施例，所述第二辐射管燃烧器为蓄热式辐射管燃烧器。

在本发明的一些实施例中，所述炉体的内周壁上设有保温层。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的热脱附炉的剖面图；

图2是图1中所示的热脱附炉的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的热脱附炉的工艺流程图。

附图标记：

热脱附炉100，

炉体1，进料口11，出料口12，

热脱附区13，挥发性气体出口131，

干燥区14，水蒸气出口141，保温层15，

布料板2，第一辐射管燃烧器3，驱动器4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的热脱附炉100。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的热脱附炉100，包括：炉体1、布料板2、第一辐射管燃烧器3、第二辐射管燃烧器和驱动器4。

具体而言，炉体1上设有进料口11和出料口12，炉体1内具有热脱附区13和干燥区14，干燥区14位于进料口11和热脱附区13之间，炉体1的横截面形成为环形，布料板2可水平转动地设在炉体1内，第一辐射管燃烧器3设在炉体1的侧壁上以对热脱附区13内的土壤提供热脱附热量，炉体1对应热脱附区13的位置设有挥发性气体出口131，第二辐射管燃烧器设在炉体1的侧壁上以对干燥区14内的土壤提供干燥热量，炉体1对应干燥区14的位置设有水蒸气出口141，驱动器4设在炉体1内且与布料板2相连以驱动布料板2转动。

由此，污染土壤可以经过炉体1上的进料口11进入炉体1内的布料板2上，驱动器4驱动布料板2转动，首先将污染土壤转动到炉体1内的干燥区14，设在炉体1侧壁上的第二辐射管燃烧器对污染土壤提供干燥热量以将污染土壤烘干，干燥区14的温度可以为80-100℃，烘干污染土壤产生的水蒸气经过干燥区14的水蒸气出口141排出；烘干后的土壤再通过布料板2转动到炉体1内的热脱附区13进行热脱附处理，设在炉体1侧壁上的第一辐射管燃烧器3对污染土壤提供热脱附热量以将污染土壤中的挥发性气体脱附出，热脱附区13的温度可以为500-850℃，从污染土壤中热脱附出的挥发性气体经过热脱附区13的挥发性气体出口131排出；经过热脱附处理后的土壤从炉体1的出料口12排出。

污染土壤在炉体1内处理的过程中，第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器内的烟气与炉体1内的环境隔绝，炉体1内处于高温绝氧环境，污染土壤在完全绝氧的条件下进行热脱附处理，不会产生二噁英等二次污染物。且土壤与布料板2相对静止，无扰动，可以减少炉体1内的灰尘，避免灰尘堵塞管道。

根据本发明实施例的热脱附炉100，通过在炉体1内设置可水平转动的布料板2，并在炉体1的侧壁上设置第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器，可以实现土壤与布料板2的相对静止，减少了对土壤的扰动，从而减少了炉体1内的灰尘，以及实现了土壤的间接加热，避免了直接加热烟气量大的问题，降低了尾气处理的负担，同时还可以避免产生二噁英等二次污染物，不仅实现了对土壤的有效修复，而且还达到了保护环境的目的。

在本发明的一些实施例中，第一辐射管燃烧器3的燃气入口与挥发性气体出口131连通。由此炉体1内的挥发性气体可以进入第一辐射管燃烧器3内进行燃烧处理，无需增设尾气处理系统进行处理，不但节省了第一辐射管燃烧器3内的燃料，而且还可以避免采用尾气处理系统对挥发性气体进行处理，节省尾气处理系统的成本以及燃料成本。

在本发明的一些实施例中，第二辐射管燃烧器的燃气入口与挥发性气体出口131连通。由此炉体1内的挥发性气体可以进入第二辐射管燃烧器内进行燃烧处理，无需增设尾气处理系统进行处理，不但节省了第二辐射管燃烧器内的燃料，而且还可以避免采用尾气处理系统对挥发性气体进行处理，节省尾气处理系统的成本以及燃料成本。

在本发明的一些实施例中，热脱附炉100还包括用于排出炉体1内的经过热脱附后的土壤的出料装置。由此在炉体1内经过热脱附处理的土壤可以从出料口12经过出料装置输送到炉体1外部，处理完成的土壤可以回填或外运，实现土壤的重复利用。从而可以提高热脱附炉100的自动化程度。可以理解的是，出料装置可以形成为任何结构，只要可以用于输送土壤即可，例如出料装置可以为双螺旋出料装置或者单螺旋出料装置。

可选地，热脱附炉100还包括对从出料口12排出的土壤进行冷却的冷却系统。由于土壤在进行热脱附处理的过程中，为了将土壤中的挥发性气体脱附出，第一辐射管燃烧器3对土壤进行加热，加热温度可以达到500到850℃，而冷却系统可以降低从出料口12排出的土壤的温度，从而便于土壤的运输。

进一步地，出料装置包括位于炉体1内的一级出料机和位于炉体1外的二级螺旋出料装置，二级螺旋出料装置包括壳体和螺旋轴，壳体具有土壤进口和土壤出口，螺旋轴可转动地设在壳体内，土壤进口与一级出料机的排放口连通，冷却系统包括设在螺旋轴内的第一冷却水路。由此炉体1内的土壤热脱附结束后先通过炉体1内的一级出料机，再由一级出料机的排放口排出进入二级螺旋出料装置的土壤进口，通过壳体内的螺旋轴将土壤输送至土壤出口，土壤在二级螺旋出料装置的输送过程中，可以通过第一冷却水路进行冷却以降低土壤的温度，从而可以提高土壤的冷却效率，便于土壤的运输、回填或外运。

更进一步地，冷却系统还包括设在壳体的周壁内的第二冷却水路。由此当土壤在二级螺旋出料装置的输送过程时，可以进一步地提高土壤的冷却效率，便于土壤的运输、回填或外运。

在本发明的一些实施例中，第一辐射管燃烧器3为蓄热式辐射管燃烧器。可选地，第二辐射管燃烧器为蓄热式辐射管燃烧器。蓄热式辐射管燃烧器主要以煤气为燃料，在特制的密封套管内燃烧，通过受热的套管表面以热辐射的形式把热量传递给被加热物体，燃烧产物不与被加热物体接触，且通过蓄热体的设置利用管内燃烧烟气的显热来预热助燃空气或燃气，具有燃烧热效率高、运行稳定、设备可靠性高等特点。第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器可以使用大于700kcal的低品质燃料。

可选地，第一辐射管燃烧器3可以为直线型、U型以及W型，和/或第二辐射管燃烧器可以为直线型、U型以及W型，由此可以根据炉体1的需求选择适合形状的第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器以达到最佳的土壤修复效果。

在本发明的一些实施例中，炉体1的内周壁上设有保温层15。由此可以避免炉体1内的温度的散失，避免热量的浪费，从而提高土壤修复的效果。可选地，热脱附炉100的炉体1采用动密封的形式密封，由此可以简化结构。

下面参考图1-图3描述根据本发明一个具体实施例的热脱附炉100。下述描述只是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图3所示，热脱附炉100包括炉体1、布料板2、第一辐射管燃烧器3、第二辐射管燃烧器和驱动器4。炉体1的横截面形成为环形，布料板2可水平转动地设在炉体1内，驱动器4设在炉体1内且与布料板2相连以驱动布料板2转动。炉体1上设有进料口11和出料口12，炉体1内具有沿布料板2旋转方向依次分布的干燥区14(80℃-100℃)和热脱附区13(500℃-850℃)，炉体1内的加热温度为80-850℃，干燥区14邻近进料口11设置，热脱附区13邻近出料口12设置。第一辐射管燃烧器3设在炉体1的侧壁上以对热脱附区13内的土壤提供热脱附热量，炉体1顶部对应热脱附区13的位置设有挥发性气体出口131，经过热脱附处理后，土壤中的挥发性有机物脱附出并通过挥发性气体出口131排出。第二辐射管燃烧器设在炉体1的侧壁上以对干燥区14内的土壤提供干燥热量，炉体1顶部对应干燥区14的位置设有水蒸气出口141，经过烘干的土壤中的水蒸气可以通过水蒸气出口141排出。

其中，第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器可以为蓄热式辐射管，可以采用大于700kcal的低品质燃料，第一辐射管燃烧器3与第二辐射管燃烧器可以为直线型、U型以及W型。第一辐射管燃烧器3的燃气入口和第二辐射管燃烧器的燃气入口均与挥发性气体出口131连通，由此炉体1内的挥发性气体可以进入第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器内进行燃烧处理，无需增设尾气处理系统进行处理，不但节省了燃料，而且还可以避免采用尾气处理系统对挥发性气体进行处理，节省尾气处理系统的成本以及燃料成本。同时，炉体1的内周壁上设有保温层15。由此可以避免炉体1内的温度的散失，避免热量的浪费，从而提高土壤修复的效果。

另外，热脱附炉100还包括出料装置和冷却系统，出料装置可以将经过热脱附后的土壤排出炉体1内，出料装置包括位于炉体1内的一级出料机和位于炉体1外的二级螺旋出料装置，二级螺旋出料装置为双螺旋出料装置，二级螺旋出料装置包括壳体和螺旋轴，壳体具有土壤进口和土壤出口，螺旋轴可转动地设在壳体内，土壤进口与一级出料机的排放口连通，由此可以将炉体1内的土壤输送到炉体1外部。冷却系统可以对从出料口12排出的土壤进行冷却，冷却系统包括第一冷却水路和第二冷却水路，第一冷却水路设在螺旋轴内，第二冷却水路设在壳体的周壁内，由此可以提高对土壤的冷却效率，冷却完成的土壤可以回填或外运。

热脱附炉100的进料口处可以设置破碎分选系统，破碎分选系统包括破碎机和振动筛，在土壤传送方向上，破碎机位于振动筛的上游。破碎机可以对土壤进行破碎，振动筛可以分选出非土壤物件(例如砖头、石块、大件玻璃金属制品等)，破碎分选系统的物料出口与进料口11连通，由此便于土壤的热脱附处理。

采用根据本发明实施例的热脱附炉100进行土壤修复的土壤修复方法包括如下步骤：

S1：污染土壤的破碎：将进厂污染土壤经过破碎分选系统进行破碎，同时筛选拣出其中的大块无机物，如砖头、石块、大件玻璃金属制品等；

S2：污染土壤热脱附修复：将待处理的土壤通过进料口11输送到布料板2上，布料板2水平转动；

S3：第二辐射管燃烧器工作以提供干燥热量，布料板2上的待处理的土壤转动到干燥区14内进行烘干，烘干产生的水蒸气通过水蒸气出口141排出；

S4：第一辐射管燃烧器3工作以提供热脱附热量，布料板2上的待处理的土壤转动到热脱附区13内进行热脱附，热脱附产生的挥发性气体从挥发性气体出口131排出到第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器内进行燃烧处理；

S5：土壤输送和冷却：布料板2上的热脱附后的土壤采用出料装置输出，同时在土壤的输送过程中，对土壤进行冷却，经间接冷却至常温，进入土壤出料场，或回填或外运。

经验证，采用处理量为20t/d、热脱附温度为500℃、热脱附时间为60min的热脱附炉100的处理结果见表1。

表1土壤热脱附试验

由表1可知，苯并蒽(DDT)去除率为：99％；苯并芘的去除率为：99％。

综上所述，根据本发明实施例的热脱附炉100，热脱附炉100内的第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器内的烟气与炉体1内热脱附气氛(挥发性气体)隔绝，污染土壤在完全绝氧条件下热解，不会产生二噁英污染等二次污染物，且第一辐射管燃烧器3和第二辐射管燃烧器为蓄热式辐射管，蓄热式燃烧可以采用大于700kcal/Nm³低热值的燃气，同时，土壤与布料板2相对静止，无扰动，粉尘少。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种热脱附炉，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体上设有进料口和出料口，所述炉体内具有热脱附区和干燥区，所述干燥区位于所述进料口和所述热脱附区之间，所述炉体的横截面形成为环形；

布料板，所述布料板可水平转动地设在所述炉体内；

第一辐射管燃烧器，所述第一辐射管燃烧器设在所述炉体的侧壁上以对所述热脱附区内的土壤提供热脱附热量，所述炉体对应所述热脱附区的位置设有挥发性气体出口；

第二辐射管燃烧器，所述第二辐射管燃烧器设在所述炉体的侧壁上以对所述干燥区内的土壤提供干燥热量，所述炉体对应所述干燥区的位置设有水蒸气出口；

驱动器，所述驱动器设在所述炉体内且与所述布料板相连以驱动所述布料板转动。

2.根据权利要求1所述的热脱附炉，其特征在于，所述第一辐射管燃烧器的燃气入口与所述挥发性气体出口连通。

3.根据权利要求1所述的热脱附炉，其特征在于，所述第二辐射管燃烧器的燃气入口与所述挥发性气体出口连通。

4.根据权利要求1所述的热脱附炉，其特征在于，还包括用于排出所述炉体内的经过热脱附后的土壤的出料装置。

5.根据权利要求4所述的热脱附炉，其特征在于，还包括对从所述出料口排出的土壤进行冷却的冷却系统。

6.根据权利要求5所述的热脱附炉，其特征在于，所述出料装置包括位于所述炉体内的一级出料机和位于所述炉体外的二级螺旋出料装置，所述二级螺旋出料装置包括壳体和螺旋轴，所述壳体具有土壤进口和土壤出口，所述螺旋轴可转动地设在所述壳体内，所述土壤出口与所述一级出料机的排放口连通，所述冷却系统包括设在所述螺旋轴内的第一冷却水路。

7.根据权利要求6所述的热脱附炉，其特征在于，所述冷却系统还包括设在所述壳体的周壁内的第二冷却水路。

8.根据权利要求1所述的热脱附炉，其特征在于，所述第一辐射管燃烧器为蓄热式辐射管燃烧器。

9.根据权利要求1所述的热脱附炉，其特征在于，所述第二辐射管燃烧器为蓄热式辐射管燃烧器。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的热脱附炉，其特征在于，所述炉体的内周壁上设有保温层。