CN106077068A - 一种移动式多功能模块热脱附系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动式多功能模块热脱附系统。所述系统的设备分成三个模块；所述模块一，包括热脱附回转窑1；所述模块二，包括旋风除尘器2、补燃室3、换热器4、喷雾冷却塔5、碱液吸收塔7、自动控制系统13、汽水分离器14；所述模块三，包括袋式除尘器6、活性炭吸附器8、生物滤池9、引风机10、排气装置11、增压风机12；所述模块一、模块二、模块三的设备分别设置在可移动设备上。本系统适用于高浓度、重毒性有机物污染场地、一般性含挥发性/半挥发性有机物污染场地、含较多酸性有机物污染场地、有机硫化物、氨氮化物有机物污染场地四种工艺路线；能准确、有效地针对不同有机物污染场地来提供不同的工艺路线和设备，减少设计技术路线的时间，方便运输，现场装卸十分方便。

Description

一种移动式多功能模块热脱附系统

技术领域

本发明涉及一种移动式多功能模块热脱附系统，通过多种工艺路线的备选来应对场地有机污染物脱附，达到净化烟气和土壤的系统。

背景技术

目前，国内的场地修复行业还处于初步发展阶段，对于体制的建设和场地修复技术的认识也比较粗略，没有具体的规范和技术标准提供参考，技术相对来说还不够成熟。随着我国经济的大力发展，国家对环境问题日益重视，特别是生态文明建设已经提到国家发展的日程上面来。很多工业场地由于各种原因搬迁或者历史遗留下来的污染土壤，尤其是有机物污染土壤需要经过净化处理后才能重新使用。对于异位的有机污染土壤技术，热脱附回转窑逐渐成为一种主要的修复技术。热脱附技术主要是通过物理方法使有机污染介质温度升高加快分子的热运动，在土壤内部结构表层解吸，由于浓度差有机烟气在内部孔道扩散，通过空气的对流传质，最后逐渐扩散到加热空气介质中，达到气固分离的目的。

专利申请号为200910030305.6的发明专利公开了一种土壤污染热脱附修复处理系统属于土壤修复处理系统。其包括进料系统、热源系统和控制系统，其特征在于还包括热脱附系统和尾气处理装置，其中热脱附系统有风机和热提转炉组成，尾气处理装置由除尘器和碱液吸收塔组成。

专利申请号为201110393983.6的发明专利公开了一种有机污染土壤热脱附方法，将污染土壤逆向地与热风接触进行热脱附，使污染土壤中的挥发性/半挥发性有机物分离出来并由热风带出，热脱附时产生的尾气进入水泥窑内焚烧净化排放；经热脱附后的土壤冷却加湿。

专利申请号为201110118860.1的发明专利公开了一种污染土的热脱附方法，包括：将污染土在400～650 ℃下进行热脱附；将由所述热脱附步骤排出的包含气体污染物的烟气在750～1200 ℃下进行焚烧；以及对经过焚烧后的所述烟气进行余热利用和尾气处理。

专利申请号为201320687239.1的发明专利公开了一种环保节能的有机污染土壤热脱附修复处理系统，该内容包括进料系统、热脱附系统、土壤出料系统、燃烧及尾气处理系统、烟气控温系统、尾气降温除尘系统和尾气排放系统，所述进料系统通向所述热脱附系统，所述热脱附系统分别通向土壤出料系统和说书燃烧及尾气处理系统，所述燃烧及尾气处理系统通向所述烟气控温系统，所述烟气控温系统通向所述热脱附系统，所述热脱附系统通向尾气降温除尘系统，所述尾气降温除尘系统通向尾气排放系统。

以上四种均只提到了单一技术的热脱附方法，虽然能对某一种污染土壤有较好的净化效果，但是缺少足够的模块来对尾气进行全面整体系统的处理，对污染物种类和成分不一样的土壤不适用，均缺少多功能选择性和可移动式模块，尤其是在处理其他类型的污染场地时，会出现设备的漏选或者多选，能耗问题突出，会造成资源的浪费。

专利申请号为201410748089.X的发明专利公开了一种撬装式土壤热分离设备。该系统包括有进料撬由搅拌机、筛分机、皮带输送机和进料斗构成；热解吸撬前端与进料撬相连，后端与出料撬相连，由助燃风机、燃烧装置、燃烧室、螺旋间接热解炉、烟囱构成；气处理撬由旋风除尘器、喷淋冷凝塔、活性炭床构成，将热解撬产生的有机蒸汽和水蒸气进行冷凝；冷凝液在水处理撬中进行油水分离和水处理；热交换撬将循环水冷却并未喷淋冷凝塔提供冷却水；整套设备铜鼓控制系统撬进行系统控制。

该专利文献虽然也是一体化的撬装设备，但是设备较为单一，只能针对某一类型的场地，缺少多功能选择性，应用范围狭窄，不具有普适性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种移动式多功能模块热脱附系统。该系统基于不同种类有机物污染土壤的处理方式和装置，避免了遇到不同污染物需要重新进行整套设备的设计，尾气处理技术的不完全适用性，设备移动性差，不同装置需要调试的时间过长而引起的延误工期等缺点，将不同模块的装置通过一体化设计，采用多功能、可移动的设备，实现操作简单，快速、准确针对不同污染物处理的一项高效、普适性强的绿色环保场地修复技术。

一种移动式多功能模块热脱附系统，包括热脱附回转窑、旋风除尘器、补燃室、换热器、喷雾冷却塔、袋式除尘器、碱液吸收塔、活性炭吸附器、生物滤池、引风机、排气装置、增压风机、自动控制系统、汽水分离器；所述系统的设备分成三个模块；

所述模块一，包括热脱附回转窑；

所述模块二，包括旋风除尘器、补燃室、换热器、喷雾冷却塔、碱液吸收塔、自动控制系统、汽水分离器；

所述模块三，包括袋式除尘器、活性炭吸附器、生物滤池、引风机、排气装置、增压风机；

所述模块一、模块二、模块三的设备分别设置在可移动设备上；

通过选择运行模块中的全部或部分设备，并通过切换管道和阀门，现场组成一整套适用该污染场地的热脱附系统；针对不同的场地，系统适用于以下四种工艺路线；

工艺路线一，适用于高浓度、重毒性有机物污染场地；

工艺路线二，适用于一般性含挥发性/半挥发性有机物污染场地；

工艺路线三，适用于含较多酸性有机物污染场地；

工艺路线四，适用于有机硫化物、氨氮化物有机物污染场地。

根据本发明实施例，工艺路线一的系统是：热脱附回转窑通过管道连接补燃室，补燃室依次通过管道连接换热器、喷雾冷却塔、碱液吸收塔、汽水分离器、袋式除尘器、活性炭吸附器、引风机、排气装置。

根据本发明实施例，工艺路线二的系统是：热脱附回转窑通过管道连接旋风除尘器，旋风除尘器依次通过管道连接换热器、袋式除尘器、活性炭吸附器、引风机、排气装置。

根据本发明实施例，工艺路线三的系统是：热脱附回转窑通过管道连接旋风除尘器，旋风除尘器依次通过管道连接换热器、袋式除尘器、碱液吸收塔、活性炭吸附器、引风机、排气装置。

根据本发明实施例，工艺路线四的系统是：热脱附回转窑通过管道连接旋风除尘器，旋风除尘器依次通过管道连接换热器、袋式除尘器、引风机、生物滤池、排气装置。

根据本发明实施例，所述工艺路线一~四任一系统的设备与自动控制系统连接；利于工程的自动化管理，同时了解工况是否正常运行并及时调整设备参数。

根据本发明实施例，所述引风机、增压风机是变频调节；有利于克服阻力大的工况，并且起到节能的效果。

根据本发明实施例，所述增压风机连接在系统中负压不够的设备后面，以便于提供足够的动力支持。

根据本发明实施例，所述换热器用于新鲜空气与加热尾气的换热。目的是提高进入热脱附回转窑1载气的温度，余热利用。

根据本发明实施例，所述热脱附回转窑用于通过加热使污染土壤中的有机物解吸出来，跟着载气进入下一段工序的处理；所述热脱附回转窑热脱附的时间为20 min～40min；所述热脱附回转窑热脱附的处理量为5 t/h～20 t/h ；所述热脱附回转窑前面工序需经过土壤的破碎、筛分、表面预处理。

根据本发明实施例，所述补燃室在1073 K～1473K温度下焚烧污染物的气体。

本发明的有益效果是：本系统由多种模块的设备基于可移动的设备上，能准确地、有效地针对不同有机物污染场地来提供不同的工艺路线和设备，减少设计技术路线的时间，方便运输，现场装卸十分方便。

本系统结合了不同工种的热脱附技术和设备，并采用移动式模块来设计整套多功能热脱附系统。在处理含高毒性、重毒性污染场地、一般性含挥发性/半挥发性气体污染场地、含酸性气体污染场地和有机硫化物、氨氮化物气体污染场地时效果显著：该系统的多功能模块的可供选择性，降低了整体设备成本，不需要进行二次设计；热脱附效率高；与传统固定设备相比较，该系统的可移动性增加了设备的运输能力，降低了土壤运输过程的成本；能快速的现场安装或装卸，并且调试期短，这样提高了现场施工的效率；处理尾气的方式具有多选择性，能根据不同种类有机烟气设计不同工艺，达到净化效果，同时避免了产生二次污染；处理后的土壤能没有破坏其理化性质，能再次利用。

附图说明

图1是本系统模块一的结构示意图。

图2是本系统模块二的结构示意图。

图3是本系统模块三的结构示意图。

图4是本系统现场工作时的结构示意图。

图5是本系统四种工艺流程图。

图中：1-热脱附回转窑；2-旋风除尘器；3-补燃室；4-换热器；5-喷雾冷却塔；6-袋式除尘器；7-碱液吸收塔；8-活性炭吸附器；9-生物滤池；10-引风机；11-排气装置；12-增压风机；13-自动控制系统；14-汽水分离器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的阐述，在本发明技术方案的前提下，给出具体的实施方案，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

一种移动式多功能模块热脱附系统，包括热脱附回转窑1、旋风除尘器2、补燃室3、换热器4、喷雾冷却塔5、袋式除尘器6、碱液吸收塔7、活性炭吸附器8、生物滤池9、引风机10、排气装置11、增压风机12、自动控制系统13、汽水分离器14；其特征在于所述系统的设备分成三个模块；

所述模块一，包括热脱附回转窑1；

所述模块二，包括旋风除尘器2、补燃室3、换热器4、喷雾冷却塔5、碱液吸收塔7、自动控制系统13、汽水分离器14；

所述模块三，包括袋式除尘器6、活性炭吸附器8、生物滤池9、引风机10、排气装置11、增压风机12；

所述模块一、模块二、模块三的设备分别设置在可移动设备上；

通过选择运行模块中的全部或部分设备，并通过切换管道和阀门，现场组成一整套适用该污染场地的热脱附系统；针对不同的场地，系统适用于以下四种工艺路线；

工艺路线一，适用于高浓度、重毒性有机物污染场地；

工艺路线二，适用于一般性含挥发性/半挥发性有机物污染场地；

工艺路线三，适用于含较多酸性有机物污染场地；

工艺路线四，适用于有机硫化物、氨氮化物有机物污染场地。

将整套系统运送到现场，然后将热脱附回转窑1、旋风除尘器2、喷雾冷却塔5、碱液吸收塔7、排气装置11和汽水分离器14竖立起来。针对特定的场地修复需要选择适合的设备和管道连接。自动控制系统13与整套系统都连接，增压风机12在需要的时候连入系统中。

热脱附回转窑1的进口分别连接着解吸有机烟气的出口和土壤的进料斗。进入料斗的土壤需要经过破碎、筛分，达到20mm的粒径，然后通过表面预处理以提高回转窑的热脱附效率。热脱附回转窑1的出口分别连接着加热空气的进口和出料螺旋输送装置。

热脱附回转窑1的处理量为5 t/h～20 t/h，能保证有足够的能力处理大批量的土壤。热脱附的温度一般为673 K～873 K，时间控制在20 min～40 min，有利于气固能有足够的时间分离开来，完成热脱附过程，达到净化土壤的效果。

本移动式多功能模块热脱附系统有主要四条工艺路线。

工艺路线一：预处理过后的土壤经过回转窑1热脱附处理，然后通过螺旋输送装置排出，冷却后加入适量的水保湿。解吸出来的有机挥发尾气进入补燃室3进行高温燃烧，然后经过换热器4初次降温，喷雾冷却塔5再降温至200℃，最大可能减少二噁英的产生。换热器主要是新鲜空气与有机挥发尾气进行热交换，达到余热利用的目的。冷却后的气体经过碱液吸收塔7除去酸性气体，再经过汽水分离器14过滤气体中的水分，然后进入袋式除尘器6捕集细小、干燥粉尘。再进入活性炭吸附器8除去99%的有机气体，使气体达到净化标准。后面再连接引风机10来给回转窑提供负压，最后通过排气装置11将符合标准的洁净空气排空。

工艺路线二：预处理过后的土壤经过回转窑1热脱附处理，然后通过螺旋输送装置排出，冷却后加入适量的水保湿。解吸出来的有机挥发尾气首先经过旋风除尘器2除去大颗粒粉尘，然后经过换热器4降温。换热器主要是新鲜空气与有机挥发尾气进行热交换，达到余热利用的目的。冷却后的气体进袋式除尘器6捕集细小、干燥粉尘。再进入活性炭吸附器8除去99%的有机气体，使气体达到净化标准。后面再连接引风机10来给回转窑提供负压，最后通过排气装置11将符合标准的洁净空气排空。

工艺路线三：预处理过后的土壤经过回转窑1热脱附处理，然后通过螺旋输送装置排出，冷却后加入适量的水保湿。解吸出来的有机挥发尾气首先经过旋风除尘器2除去大颗粒粉尘，然后经过换热器4降温。换热器主要是新鲜空气与有机挥发尾气进行热交换，达到余热利用的目的。冷却后的气体进袋式除尘器6捕集细小、干燥粉尘。经过碱液吸收塔7除去其中的酸性气体，再进入活性炭吸附器8除去99%的有机气体，使气体达到净化标准。后面再连接引风机10来给回转窑提供负压，最后通过排气装置11将符合标准的洁净空气排空。

工艺路线四：预处理过后的土壤经过回转窑1热脱附处理，然后通过螺旋输送装置排出，冷却后加入适量的水保湿。解吸出来的有机挥发尾气首先经过旋风除尘器2除去大颗粒粉尘，出来的尾气进入换热器4降温。换热器主要是新鲜空气与有机挥发尾气进行热交换，达到余热利用的目的。冷却后的气体进袋式除尘器6捕集细小、干燥粉尘。再进入活性炭吸附器8除去部分的有机气体，使气体达到净化标准。后面再连接引风机10来给回转窑提供负压，然后经过生物滤池9除去有机硫化物和氨氮化物气体，最后通过排气装置11将符合标准的洁净空气排空。

增压风机12连接在工段中负压不够的设备后面，以便于提供足够的动力支持。由于不同地方的土壤土质不同，可能由于尘堵塞滤袋引起动力不足的状况，所以可以在适当的工段添加增压风机，给增压风机前面的设备提供负压，给增压风机后面的设备提供动力。防止因为动力不足，热脱附回转窑1内为正压操作，造成烟气系统污染外泄。

引风机10和增压风机12均属于变频调节，有利于克服阻力大的工况，并且起到节能的效果。

所有的工艺路线均要添加自动控制系统，利于工程的自动化管理，同时了解工况是否正常运行并及时调整设备参数。

本系统采用的燃料为天然气、丙烷或柴油，不会引起二次污染，符合环保理念。该系统是移动式、多功能模块的热脱附系统，整体设计布局合理，结构简单，操作方便，现场调试效率高，装卸一体化，运输较为灵活，具有普适性，适合在土壤异位修复技术中广泛应用。

综上所述，这些具体的实施方式都是基于本发明的设计思路之下实现的不同方式，但本发明的保护范围并不局限与此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可联想发散或者变化，都涵盖与此发明的保护范围内。故，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种移动式多功能模块热脱附系统，包括热脱附回转窑（1）、旋风除尘器（2）、补燃室（3）、换热器（4）、喷雾冷却塔（5）、袋式除尘器（6）、碱液吸收塔（7）、活性炭吸附器（8）、生物滤池（9）、引风机（10）、排气装置（11）、增压风机（12）、自动控制系统（13）、汽水分离器（14）；其特征在于所述系统的设备分成三个模块；

所述模块一，包括热脱附回转窑（1）；

所述模块二，包括旋风除尘器（2）、补燃室（3）、换热器（4）、喷雾冷却塔（5）、碱液吸收塔（7）、自动控制系统（13）、汽水分离器（14）；

所述模块三，包括袋式除尘器（6）、活性炭吸附器（8）、生物滤池（9）、引风机（10）、排气装置（11）、增压风机（12）；

所述模块一、模块二、模块三的设备分别设置在可移动设备上；

通过选择运行模块中的全部或部分设备，并通过切换管道和阀门，现场组成一整套适用该污染场地的热脱附系统；针对不同的场地，系统适用于以下四种工艺路线；

工艺路线一，适用于高浓度、重毒性有机物污染场地；

工艺路线二，适用于一般性含挥发性/半挥发性有机物污染场地；

工艺路线三，适用于含较多酸性有机物污染场地；

工艺路线四，适用于有机硫化物、氨氮化物有机物污染场地。

2.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于工艺路线一的系统是：热脱附回转窑（1）通过管道连接补燃室（3），补燃室（3）依次通过管道连接换热器（4）、喷雾冷却塔（5）、碱液吸收塔（7）、汽水分离器（14）、袋式除尘器（6）、活性炭吸附器（8）、引风机（10）、排气装置（11）。

3.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于工艺路线二的系统是：热脱附回转窑（1）通过管道连接旋风除尘器（2），旋风除尘器（2）依次通过管道连接换热器（4）、袋式除尘器（6）、活性炭吸附器（8）、引风机（10）、排气装置（11）。

4.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于工艺路线三的系统是：热脱附回转窑（1）通过管道连接旋风除尘器（2），旋风除尘器（2）依次通过管道连接换热器（4）、袋式除尘器（6）、碱液吸收塔（7）、活性炭吸附器（8）、引风机（10）、排气装置（11）。

5.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于工艺路线四的系统是：热脱附回转窑（1）通过管道连接旋风除尘器（2），旋风除尘器（2）依次通过管道连接换热器（4）、袋式除尘器（6）、引风机（10）、生物滤池（9）、排气装置（11）。

6.根据权利要求2-5任一项所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于所述系统设备与自动控制系统（13）连接。

7.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于所述引风机（10）、增压风机（12）是变频调节。

8.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于所述增压风机（12）连接在系统中负压不够的设备后面。

9.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于所述换热器（4）用于新鲜空气与加热尾气的换热。

10.根据权利要求1所述的一种移动式多功能模块热脱附系统，其特征在于所述热脱附回转窑（1）用于通过加热使污染土壤中的有机物解吸出来，跟着载气进入下一段工序的处理；所述热脱附回转窑（1）热脱附的时间为20 min～40 min；所述热脱附回转窑1热脱附的处理量为5 t/h～20 t/h。