CN108746177A - 一种用于土壤修复的热脱附装置及其方法 - Google Patents

一种用于土壤修复的热脱附装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于土壤修复的热脱附装置,包括热油加热炉单元和热脱附单元;所述热油加热炉单元内部设置有吸热螺旋管;所述热脱附单元内部设置有放热螺旋管;所述吸热螺旋管的热油出油端通过第一导油管与所述放热螺旋管的热油进油端连通连接;所述放热螺旋管的冷油出油端通过第二导油管与所述吸热螺旋管的进油端连通连接;所述第二导油管上设置有循环泵;本发明的结构简单,炉腔中的燃烧均匀,同时采用放热螺旋管对土源加热平稳均匀,温度控制方便,避免了直接采用火焰的方式对土壤热脱附腔中的土源进行强烈高温加热。

Description

一种用于土壤修复的热脱附装置及其方法
技术领域
本发明属于土壤净化领域,尤其涉及一种用于土壤修复的热脱附装置及其方法。
背景技术
现有的土壤热脱附往往直接采用火焰的方式对土壤热脱附腔中的土源进行强烈高温加热,这样容易造成土源中由于温度过高产生挥发脱附之外的额外的氧化、分解等化学反应,造成二次污染。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种加热均匀,不带来第二次污染的一种用于土壤修复的热脱附装置及其方法。
技术方案:为实现上述目的,本发明的一种用于土壤修复的热脱附装置,包括热油加热炉单元和热脱附单元;
所述热油加热炉单元内部设置有吸热螺旋管;所述热脱附单元内部设置有放热螺旋管;所述吸热螺旋管的热油出油端通过第一导油管与所述放热螺旋管的热油进油端连通连接;所述放热螺旋管的冷油出油端通过第二导油管与所述吸热螺旋管的进油端连通连接;所述第二导油管上设置有循环泵。
进一步的,所述热脱附单元柱形密闭容器结构,所述热脱附单元的内腔为土壤热脱附腔,所述土壤热脱附腔的下端为尖端朝下的锥腔,所述热脱附单元下端同轴心设置有出料管;出料管上端连通所述锥腔;
还包括土源供给管,所述土源供给管的出料端连通所述土壤热脱附腔的上端;所述放热螺旋管呈螺旋状盘旋设置于所述土壤热脱附腔内壁,所述放热螺旋管的螺旋上端连通所述第二导油管,所述放热螺旋管的螺旋下端连通所述第一导油管;
还包括负压吸气管,所述负压吸气管的吸气端伸入所述所述土壤热脱附腔的上端;
所述土源供给管上设置有入口封闭阀门,所述出料管下端设置有出口封闭阀门;所述土壤热脱附腔中还包括搅拌均质单元。
进一步的,搅拌均质单元包括搅拌转轴和搅拌电机;所述搅拌电机安装于所述热脱附单元顶部,所述搅拌转轴同轴心于所述土壤热脱附腔中,所述搅拌电机与所述搅拌转轴驱动连接,所述搅拌转轴的下端伸入所述出料管中;
所述搅拌转轴的下端轴壁上呈螺旋状盘旋设置有蛟龙下料叶片,所述蛟龙下料叶片的上端延伸至锥腔中;
所述搅拌转轴的轴壁上还分别设置有上搅拌横棒、梳齿状散土叶片、下搅拌横棒、竖向搅拌棒;
若干所述竖向搅拌棒呈圆周阵列分布于所述蛟龙下料叶片上侧,且各所述竖向搅拌棒的末端向下伸入所述锥腔中;若干所述下搅拌横棒呈圆周阵列分布于所述竖向搅拌棒上侧;若干所述梳齿状散土叶片呈圆周阵列分布于所述下搅拌横棒上侧;若干所述上搅拌横棒呈圆周阵列分布于所述梳齿状散土叶片上侧。
进一步的,所述热油加热炉单元为竖向姿态的柱形空腔结构;所述吸热螺旋管呈螺旋状盘旋设置于所述热油加热炉单元的炉腔内壁;所述吸热螺旋管的螺旋上端连通连接第二导油管,所述吸热螺旋管的螺旋下端连通连接第一导油管;所述吸热螺旋管螺旋内侧同轴心设置有加热炉芯;
所述加热炉芯包括进气圆盘和蓄气圆盘,所述进气圆盘同轴心于所述蓄气圆盘下方;所述进气圆盘的内部同轴心设置有圆盘状进气腔;所述蓄气圆盘的内部同轴心设置有环柱状蓄气腔;
还包括至少一根硬质燃气换热管,所述硬质燃气换热管竖向设置,且所述硬质燃气换热管上下两端分别固定连接进气圆盘和蓄气圆盘,且所述硬质燃气换热管上端与蓄气腔连通,硬质燃气换热管下端与所述进气腔连通;还包括燃气供给管,所述燃气供给管的出气端连通连接所述进气腔;所述燃气供给管的另一端连接燃气供给装置;
还包括助燃空气导入管,所述助燃空气导入管为硬质导管结构;所述助燃空气导入管同轴心穿过所述蓄气圆盘;助燃空气导入管上下端封闭,所述助燃空气导入管的下端与所述进气圆盘的上端面间距设置;
还包括出烟换热管,所述烟换热管为贯通硬质管体结构,所述换热烟管同轴心于所述助燃空气导入管内腔,所述助燃空气导入管与所述换热烟管之间形成助燃空气通道;
所述换热烟管的上端出烟端从所述助燃空气导入管的上端穿出,所述换热烟管下端为进烟口,所述进烟口所在高度与所述助燃空气导入管下端所在高度相平;
位于蓄气圆盘下方的助燃空气导入管为助燃空气导入下管;所述助燃空气导入下管的壁面呈圆周阵均布有若干镂空孔,所述助燃空气通道中的助燃空气可通过各所述镂空孔排出;
还包括助燃空气供给管,所述助燃空气供给管的出气端连通所述助燃空气通道上端。
进一步的,还包括至少四根竖向设置的燃气喷管;四根燃气喷管分别为第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管;第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的上端固定连接蓄气圆盘,且第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的上端共同连通所述蓄气腔;所述第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管沿所述蓄气圆盘轴线呈圆周阵列分布;所述助燃空气导入下管的管长与所述第四燃气喷管的管长相等;所述第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的管长分别L1、L2、L3、L4;满足2×L1=L2、3×L1=L3、4×L1=L4;
所述第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管下端喷口的正下方分别水平同轴心设置有第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘;所述第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘的下端面分别连接四根竖向设置的硬质支撑直杆的上端;各所述硬质支撑直杆的下端固定连接所述进气圆盘的上端面;
所述助燃空气导入下管的下端部外壁同轴心一体化设置有环形平台;所述热油加热炉单元的炉腔中设置有电子打火装置。
进一步的,一种用于土壤修复的热脱附装置的热脱附方法:
土壤热脱附整体过程:土源供给管向土壤热脱附腔中导入适量待热脱附的土源,然后同时关闭入口封闭阀门和出口封闭阀门;并启动搅拌电机,进而土壤热脱附腔中的土源在上搅拌横棒、梳齿状散土叶片、下搅拌横棒和竖向搅拌棒的联合搅拌作用下连续翻滚和散料,进而让整个土壤热脱附腔中的土源在进行加热时受热更加均匀;
热油加热炉单元的炉腔中的燃烧火焰对吸热螺旋管进行加热,进而对吸热螺旋管中的导热油进行持续加热,在循环泵的作用下吸热螺旋管中被加热好的导热油连续通过第一导油管流出至放热螺旋管中,进而放热螺旋管连续向土壤热脱附腔中放出稳定的热量,进而土壤热脱附腔中土壤中的的挥发有机物逐渐挥发至土壤热脱附腔中,然后负压吸气管将挥发至土壤热脱附腔中的气体吸走至废气处理装置中,特别对PCBs这类含氯有机物,这种非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二恶英生成,采用放热螺旋管对土源加热平稳均匀,温度控制方便,避免了直接采用火焰的方式对土壤热脱附腔中的土源进行强烈高温加热,避免造成土源中由于温度过高产生挥发脱附之外的额外的氧化、分解等化学反应,造成二次污染;待土壤热脱附腔中的土源热脱附结束后,打开出口封闭阀门,在蛟龙下料叶片的旋转下料作用下,土壤热脱附腔中的被热脱附好的土源从出料管排出;进而完成了一个土壤热脱附循环;
热油加热炉单元中的燃气流向:燃气供给管将燃气连续导入至进气腔中,随着进气腔中燃气的累积产生高压气体,进而进气腔中的燃气通过硬质燃气换热管进入到蓄气腔,进而蓄气腔中的高温高压燃气分别从第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的四个燃气喷口喷出,进而四个燃气喷口喷出高温燃气分别垂直高速喷向第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘上,进而喷向第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘上的燃气分别呈水波状向外迅速扩散并与助燃空气迅速混合交融;
热油加热炉单元中的助燃空气流向:助燃空气供给管将助燃空气连续导入到助燃空气通道中,进而助燃空气通道中的助燃空气通过呈圆周阵列均布的镂空孔呈发散状向外排出至炉腔中,进而呈发散状散开的助燃空气充分与呈水波状向外迅速扩散发生强烈交融;
燃烧过程:启动炉腔中的电子打火装置;第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘处的四个呈水波状向外迅速扩散的四个燃气散开区域最先发生燃烧,形成四个呈波浪状迅速扩开的火焰,由于第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的管长是逐次加长的特点,因此第一散火盘、第二散火盘、第三散火盘和第四散火盘的四个呈波浪状散开燃气区域均不在同一高度处,而是均匀的分布在四个纵向空间中,促使整个炉腔中的燃气与助燃空气相互交融均匀,最终火焰均匀充满整个炉腔,进而炉腔中产生稳定持续的高温均匀火焰,进而对吸热螺旋管进行加热;炉腔中稳定持续的高温均匀火焰同时也连续向硬质燃气换热管进行高温加热,进而对硬质燃气换热管中的燃气进行持续的加温,进而蓄气腔中形成高温高压燃气,进而从从第一燃气喷管、第二燃气喷管、第三燃气喷管和第四燃气喷管的四个燃气喷口喷出的燃气为已经是达到着火点的高温燃气,因而喷出的高温燃气遇到炉腔中的氧气会迅速发生燃烧,进而提高燃烧率。
热油加热炉单元中的烟气流向:炉腔中的火焰燃烧产生的高压烟气通过进烟口进入到出烟换热管中,进而从烟换热管顶端出烟口排出;高温烟气经过出烟换热管过程中,出烟换热管受到高温烟气加热,进而烟换热管利用自身热量对助燃空气通道中流过的助燃空气进行持续加热,因此通过呈圆周阵列均布的镂空孔呈发散状向外排出至炉腔中的助燃空气也是经过预热后的高温助燃空气,进而进一步提高了炉内的燃烧剧烈程度和燃烧效率。
有益效果:本发明的结构简单,炉腔中的燃烧均匀,同时采用放热螺旋管对土源加热平稳均匀,温度控制方便,避免了直接采用火焰的方式对土壤热脱附腔中的土源进行强烈高温加热,避免造成土源中由于温度过高产生挥发脱附之外的额外的氧化、分解等化学反应,造成二次污染;特别对PCBs这类含氯有机物,这种非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二恶英生成。
附图说明
附图1为本发明整体第一示意图;
附图2为本发明整体第二示意图;
附图3为热脱附单元立体剖视图;
附图4为搅拌转轴和搅拌电机结构示意图;
附图5为热油加热炉单元整体结构示意图;
附图6为热油加热炉单元整体内部剖开示意图;
附图7为热油加热炉单元隐去外部燃烧炉体后的结构示意图;
附图8为附图7的立体剖视图;
附图9为加热炉芯第一结构示意图;
附图10为加热炉芯第二结构示意图;
附图11为附图10的立体剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至11所示的一种用于土壤修复的热脱附装置,包括热油加热炉单元22和热脱附单元47;
所述热油加热炉单元22内部设置有吸热螺旋管28;所述热脱附单元47内部设置有放热螺旋管62;所述吸热螺旋管28的热油出油端通过第一导油管23与所述放热螺旋管62的热油进油端连通连接;所述放热螺旋管62的冷油出油端通过第二导油管24与所述吸热螺旋管28的进油端连通连接;所述第二导油管24上设置有循环泵50。
所述热脱附单元47柱形密闭容器结构,所述热脱附单元47的内腔为土壤热脱附腔60,所述土壤热脱附腔60的下端为尖端朝下的锥腔61,所述热脱附单元47下端同轴心设置有出料管46;出料管46上端连通所述锥腔61;
还包括土源供给管48,所述土源供给管48的出料端连通所述土壤热脱附腔60的上端;所述放热螺旋管62呈螺旋状盘旋设置于所述土壤热脱附腔60内壁,所述放热螺旋管62的螺旋上端连通所述第二导油管24,所述放热螺旋管62的螺旋下端连通所述第一导油管23;
还包括负压吸气管49,所述负压吸气管49的吸气端伸入所述所述土壤热脱附腔60的上端;
所述土源供给管48上设置有入口封闭阀门51,所述出料管46下端设置有出口封闭阀门45;所述土壤热脱附腔60中还包括搅拌均质单元。
搅拌均质单元包括搅拌转轴59和搅拌电机52;所述搅拌电机52安装于所述热脱附单元47顶部,所述搅拌转轴59同轴心于所述土壤热脱附腔60中,所述搅拌电机52与所述搅拌转轴59驱动连接,所述搅拌转轴59的下端伸入所述出料管46中;
所述搅拌转轴59的下端轴壁上呈螺旋状盘旋设置有蛟龙下料叶片54,所述蛟龙下料叶片54的上端延伸至锥腔61中;
所述搅拌转轴59的轴壁上还分别设置有上搅拌横棒58、梳齿状散土叶片57、下搅拌横棒56、竖向搅拌棒55;
若干所述竖向搅拌棒55呈圆周阵列分布于所述蛟龙下料叶片54上侧,且各所述竖向搅拌棒55的末端向下伸入所述锥腔61中;若干所述下搅拌横棒56呈圆周阵列分布于所述竖向搅拌棒55上侧;若干所述梳齿状散土叶片57呈圆周阵列分布于所述下搅拌横棒56上侧;若干所述上搅拌横棒58呈圆周阵列分布于所述梳齿状散土叶片57上侧。
所述热油加热炉单元22为竖向姿态的柱形空腔结构;所述吸热螺旋管28呈螺旋状盘旋设置于所述热油加热炉单元22的炉腔内壁;所述吸热螺旋管28的螺旋上端连通连接第二导油管24,所述吸热螺旋管28的螺旋下端连通连接第一导油管23;所述吸热螺旋管28螺旋内侧同轴心设置有加热炉芯27;
所述加热炉芯27包括进气圆盘3和蓄气圆盘10,所述进气圆盘3同轴心于所述蓄气圆盘10下方;所述进气圆盘3的内部同轴心设置有圆盘状进气腔18;所述蓄气圆盘10的内部同轴心设置有环柱状蓄气腔19;
还包括至少一根硬质燃气换热管29,所述硬质燃气换热管29竖向设置,且所述硬质燃气换热管29上下两端分别固定连接进气圆盘3和蓄气圆盘10,且所述硬质燃气换热管29上端与蓄气腔19连通,硬质燃气换热管29下端与所述进气腔18连通;还包括燃气供给管1,所述燃气供给管1的出气端连通连接所述进气腔18;所述燃气供给管1的另一端连接燃气供给装置;
还包括助燃空气导入管11,所述助燃空气导入管11为硬质导管结构;所述助燃空气导入管11同轴心穿过所述蓄气圆盘10;助燃空气导入管11上下端封闭,所述助燃空气导入管11的下端与所述进气圆盘3的上端面间距设置;
还包括出烟换热管25,所述烟换热管25为贯通硬质管体结构,所述换热烟管25同轴心于所述助燃空气导入管11内腔,所述助燃空气导入管11与所述换热烟管25之间形成助燃空气通道21;
所述换热烟管25的上端出烟端从所述助燃空气导入管11的上端穿出,所述换热烟管25下端为进烟口2,所述进烟口2所在高度与所述助燃空气导入管11下端所在高度相平;
位于蓄气圆盘10下方的助燃空气导入管11为助燃空气导入下管16;所述助燃空气导入下管16的壁面呈圆周阵均布有若干镂空孔17,所述助燃空气通道21中的助燃空气可通过各所述镂空孔17排出;
还包括助燃空气供给管26,所述助燃空气供给管26的出气端连通所述助燃空气通道21上端。
还包括至少四根竖向设置的燃气喷管;四根燃气喷管分别为第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14;第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的上端固定连接蓄气圆盘10,且第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的上端共同连通所述蓄气腔19;所述第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14沿所述蓄气圆盘10轴线呈圆周阵列分布;所述助燃空气导入下管16的管长与所述第四燃气喷管14的管长相等;所述第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的管长分别L1、L2、L3、L4;满足2×L1=L2、3×L1=L3、4×L1=L4;
所述第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14下端喷口的正下方分别水平同轴心设置有第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12;所述第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12的下端面分别连接四根竖向设置的硬质支撑直杆5的上端;各所述硬质支撑直杆5的下端固定连接所述进气圆盘3的上端面;
所述助燃空气导入下管16的下端部外壁同轴心一体化设置有环形平台4;所述热油加热炉单元22的炉腔中设置有电子打火装置。
本方案的方法、过程、以及技术进步整理如下:
土壤热脱附整体过程:土源供给管48向土壤热脱附腔60中导入适量待热脱附的土源,然后同时关闭入口封闭阀门51和出口封闭阀门45;并启动搅拌电机52,进而土壤热脱附腔60中的土源在上搅拌横棒58、梳齿状散土叶片57、下搅拌横棒56和竖向搅拌棒55的联合搅拌作用下连续翻滚和散料,进而让整个土壤热脱附腔60中的土源在进行加热时受热更加均匀;
热油加热炉单元22的炉腔中的燃烧火焰对吸热螺旋管28进行加热,进而对吸热螺旋管28中的导热油进行持续加热,在循环泵50的作用下吸热螺旋管28中被加热好的导热油连续通过第一导油管23流出至放热螺旋管62中,进而放热螺旋管62连续向土壤热脱附腔60中放出稳定的热量,进而土壤热脱附腔60中土壤中的的挥发有机物逐渐挥发至土壤热脱附腔60中,然后负压吸气管49将挥发至土壤热脱附腔60中的气体吸走至废气处理装置中,特别对PCBs这类含氯有机物,这种非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二恶英生成,采用放热螺旋管对土源加热平稳均匀,温度控制方便,避免了直接采用火焰的方式对土壤热脱附腔60中的土源进行强烈高温加热,避免造成土源中由于温度过高产生挥发脱附之外的额外的氧化、分解等化学反应,造成二次污染;待土壤热脱附腔60中的土源热脱附结束后,打开出口封闭阀门45,在蛟龙下料叶片54的旋转下料作用下,土壤热脱附腔60中的被热脱附好的土源从出料管46排出;进而完成了一个土壤热脱附循环;
热油加热炉单元22中的燃气流向:燃气供给管1将燃气连续导入至进气腔18中,随着进气腔18中燃气的累积产生高压气体,进而进气腔18中的燃气通过硬质燃气换热管29进入到蓄气腔19,进而蓄气腔19中的高温高压燃气分别从第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的四个燃气喷口喷出,进而四个燃气喷口喷出高温燃气分别垂直高速喷向第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12上,进而喷向第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12上的燃气分别呈水波状向外迅速扩散并与助燃空气迅速混合交融;
热油加热炉单元22中的助燃空气流向:助燃空气供给管26将助燃空气连续导入到助燃空气通道21中,进而助燃空气通道21中的助燃空气通过呈圆周阵列均布的镂空孔17呈发散状向外排出至炉腔中,进而呈发散状散开的助燃空气充分与呈水波状向外迅速扩散发生强烈交融;
燃烧过程:启动炉腔中的电子打火装置;第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12处的四个呈水波状向外迅速扩散的四个燃气散开区域最先发生燃烧,形成四个呈波浪状迅速扩开的火焰,由于第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的管长是逐次加长的特点,因此第一散火盘8、第二散火盘6、第三散火盘13和第四散火盘12的四个呈波浪状散开燃气区域均不在同一高度处,而是均匀的分布在四个纵向空间中,促使整个炉腔中的燃气与助燃空气相互交融均匀,最终火焰均匀充满整个炉腔,进而炉腔中产生稳定持续的高温均匀火焰,进而对吸热螺旋管28进行加热;炉腔中稳定持续的高温均匀火焰同时也连续向硬质燃气换热管29进行高温加热,进而对硬质燃气换热管29中的燃气进行持续的加温,进而蓄气腔19中形成高温高压燃气,进而从从第一燃气喷管9、第二燃气喷管7、第三燃气喷管15和第四燃气喷管14的四个燃气喷口喷出的燃气为已经是达到着火点的高温燃气,因而喷出的高温燃气遇到炉腔中的氧气会迅速发生燃烧,进而提高燃烧率。
热油加热炉单元22中的烟气流向:炉腔中的火焰燃烧产生的高压烟气通过进烟口2进入到出烟换热管25中,进而从烟换热管25顶端出烟口排出;高温烟气经过出烟换热管25过程中,出烟换热管25受到高温烟气加热,进而烟换热管25利用自身热量对助燃空气通道21中流过的助燃空气进行持续加热,因此通过呈圆周阵列均布的镂空孔17呈发散状向外排出至炉腔中的助燃空气也是经过预热后的高温助燃空气,进而进一步提高了炉内的燃烧剧烈程度和燃烧效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于土壤修复的热脱附装置,其特征在于:包括热油加热炉单元(22)和热脱附单元(47);
所述热油加热炉单元(22)内部设置有吸热螺旋管(28);所述热脱附单元(47)内部设置有放热螺旋管(62);所述吸热螺旋管(28)的热油出油端通过第一导油管(23)与所述放热螺旋管(62)的热油进油端连通连接;所述放热螺旋管(62)的冷油出油端通过第二导油管(24)与所述吸热螺旋管(28)的进油端连通连接;所述第二导油管(24)上设置有循环泵(50)。
2.根据权利要求1所述的一种用于土壤修复的热脱附装置,其特征在于:所述热脱附单元(47)柱形密闭容器结构,所述热脱附单元(47)的内腔为土壤热脱附腔(60),所述土壤热脱附腔(60)的下端为尖端朝下的锥腔(61),所述热脱附单元(47)下端同轴心设置有出料管(46);出料管(46)上端连通所述锥腔(61);
还包括土源供给管(48),所述土源供给管(48)的出料端连通所述土壤热脱附腔(60)的上端;所述放热螺旋管(62)呈螺旋状盘旋设置于所述土壤热脱附腔(60)内壁,所述放热螺旋管(62)的螺旋上端连通所述第二导油管(24),所述放热螺旋管(62)的螺旋下端连通所述第一导油管(23);
还包括负压吸气管(49),所述负压吸气管(49)的吸气端伸入所述所述土壤热脱附腔(60)的上端;
所述土源供给管(48)上设置有入口封闭阀门(51),所述出料管(46)下端设置有出口封闭阀门(45);所述土壤热脱附腔(60)中还包括搅拌均质单元。
3.根据权利要求1所述的一种用于土壤修复的热脱附装置,其特征在于:搅拌均质单元包括搅拌转轴(59)和搅拌电机(52);所述搅拌电机(52)安装于所述热脱附单元(47)顶部,所述搅拌转轴(59)同轴心于所述土壤热脱附腔(60)中,所述搅拌电机(52)与所述搅拌转轴(59)驱动连接,所述搅拌转轴(59)的下端伸入所述出料管(46)中;
所述搅拌转轴(59)的下端轴壁上呈螺旋状盘旋设置有蛟龙下料叶片(54),所述蛟龙下料叶片(54)的上端延伸至锥腔(61)中;
所述搅拌转轴(59)的轴壁上还分别设置有上搅拌横棒(58)、梳齿状散土叶片(57)、下搅拌横棒(56)、竖向搅拌棒(55);
若干所述竖向搅拌棒(55)呈圆周阵列分布于所述蛟龙下料叶片(54)上侧,且各所述竖向搅拌棒(55)的末端向下伸入所述锥腔(61)中;若干所述下搅拌横棒(56)呈圆周阵列分布于所述竖向搅拌棒(55)上侧;若干所述梳齿状散土叶片(57)呈圆周阵列分布于所述下搅拌横棒(56)上侧;若干所述上搅拌横棒(58)呈圆周阵列分布于所述梳齿状散土叶片(57)上侧。
4.根据权利要求3所述的一种用于土壤修复的热脱附装置,其特征在于:所述热油加热炉单元(22)为竖向姿态的柱形空腔结构;所述吸热螺旋管(28)呈螺旋状盘旋设置于所述热油加热炉单元(22)的炉腔内壁;所述吸热螺旋管(28)的螺旋上端连通连接第二导油管(24),所述吸热螺旋管(28)的螺旋下端连通连接第一导油管(23);所述吸热螺旋管(28)螺旋内侧同轴心设置有加热炉芯(27);
所述加热炉芯(27)包括进气圆盘(3)和蓄气圆盘(10),所述进气圆盘(3)同轴心于所述蓄气圆盘(10)下方;所述进气圆盘(3)的内部同轴心设置有圆盘状进气腔(18);所述蓄气圆盘(10)的内部同轴心设置有环柱状蓄气腔(19);
还包括至少一根硬质燃气换热管(29),所述硬质燃气换热管(29)竖向设置,且所述硬质燃气换热管(29)上下两端分别固定连接进气圆盘(3)和蓄气圆盘(10),且所述硬质燃气换热管(29)上端与蓄气腔(19)连通,硬质燃气换热管(29)下端与所述进气腔(18)连通;还包括燃气供给管(1),所述燃气供给管(1)的出气端连通连接所述进气腔(18);所述燃气供给管(1)的另一端连接燃气供给装置;
还包括助燃空气导入管(11),所述助燃空气导入管(11)为硬质导管结构;所述助燃空气导入管(11)同轴心穿过所述蓄气圆盘(10);助燃空气导入管(11)上下端封闭,所述助燃空气导入管(11)的下端与所述进气圆盘(3)的上端面间距设置;
还包括出烟换热管(25),所述烟换热管(25)为贯通硬质管体结构,所述换热烟管(25)同轴心于所述助燃空气导入管(11)内腔,所述助燃空气导入管(11)与所述换热烟管(25)之间形成助燃空气通道(21);
所述换热烟管(25)的上端出烟端从所述助燃空气导入管(11)的上端穿出,所述换热烟管(25)下端为进烟口(2),所述进烟口(2)所在高度与所述助燃空气导入管(11)下端所在高度相平;
位于蓄气圆盘(10)下方的助燃空气导入管(11)为助燃空气导入下管(16);所述助燃空气导入下管(16)的壁面呈圆周阵均布有若干镂空孔(17),所述助燃空气通道(21)中的助燃空气可通过各所述镂空孔(17)排出;
还包括助燃空气供给管(26),所述助燃空气供给管(26)的出气端连通所述助燃空气通道(21)上端。
5.根据权利要求4所述的一种用于土壤修复的热脱附装置,其特征在于:还包括至少四根竖向设置的燃气喷管;四根燃气喷管分别为第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14);第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)的上端固定连接蓄气圆盘(10),且第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)的上端共同连通所述蓄气腔(19);所述第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)沿所述蓄气圆盘(10)轴线呈圆周阵列分布;所述助燃空气导入下管(16)的管长与所述第四燃气喷管(14)的管长相等;所述第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)的管长分别L1、L2、L3、L4;满足2×L1=L2、3×L1=L3、4×L1=L4;
所述第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)下端喷口的正下方分别水平同轴心设置有第一散火盘(8)、第二散火盘(6)、第三散火盘(13)和第四散火盘(12);所述第一散火盘(8)、第二散火盘(6)、第三散火盘(13)和第四散火盘(12)的下端面分别连接四根竖向设置的硬质支撑直杆(5)的上端;各所述硬质支撑直杆(5)的下端固定连接所述进气圆盘(3)的上端面;
所述助燃空气导入下管(16)的下端部外壁同轴心一体化设置有环形平台(4);所述热油加热炉单元(22)的炉腔中设置有电子打火装置。
6.根据权利要求5所示的一种用于土壤修复的热脱附装置的热脱附方法,其特征在于:
土壤热脱附整体过程:土源供给管(48)向土壤热脱附腔(60)中导入适量待热脱附的土源,然后同时关闭入口封闭阀门(51)和出口封闭阀门(45);并启动搅拌电机(52),进而土壤热脱附腔(60)中的土源在上搅拌横棒(58)、梳齿状散土叶片(57)、下搅拌横棒(56)和竖向搅拌棒(55)的联合搅拌作用下连续翻滚和散料,进而让整个土壤热脱附腔(60)中的土源在进行加热时受热更加均匀;
热油加热炉单元(22)的炉腔中的燃烧火焰对吸热螺旋管(28)进行加热,进而对吸热螺旋管(28)中的导热油进行持续加热,在循环泵(50)的作用下吸热螺旋管(28)中被加热好的导热油连续通过第一导油管(23)流出至放热螺旋管(62)中,进而放热螺旋管(62)连续向土壤热脱附腔(60)中放出稳定的热量,进而土壤热脱附腔(60)中土壤中的的挥发有机物逐渐挥发至土壤热脱附腔(60)中,然后负压吸气管(49)将挥发至土壤热脱附腔(60)中的气体吸走至废气处理装置中,特别对PCBs这类含氯有机物,这种非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二恶英生成,采用放热螺旋管对土源加热平稳均匀,温度控制方便,避免了直接采用火焰的方式对土壤热脱附腔(60)中的土源进行强烈高温加热,避免造成土源中由于温度过高产生挥发脱附之外的额外的氧化、分解等化学反应,造成二次污染;待土壤热脱附腔(60)中的土源热脱附结束后,打开出口封闭阀门(45),在蛟龙下料叶片(54)的旋转下料作用下,土壤热脱附腔(60)中的被热脱附好的土源从出料管(46)排出;进而完成了一个土壤热脱附循环;
热油加热炉单元(22)中的燃气流向:燃气供给管(1)将燃气连续导入至进气腔(18)中,随着进气腔(18)中燃气的累积产生高压气体,进而进气腔(18)中的燃气通过硬质燃气换热管(29)进入到蓄气腔(19),进而蓄气腔(19)中的高温高压燃气分别从第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)的四个燃气喷口喷出,进而四个燃气喷口喷出高温燃气分别垂直高速喷向第一散火盘(8)、第二散火盘(6)、第三散火盘(13)和第四散火盘(12)上,进而喷向第一散火盘(8)、第二散火盘(6)、第三散火盘(13)和第四散火盘(12)上的燃气分别呈水波状向外迅速扩散并与助燃空气迅速混合交融;
热油加热炉单元(22)中的助燃空气流向:助燃空气供给管(26)将助燃空气连续导入到助燃空气通道(21)中,进而助燃空气通道(21)中的助燃空气通过呈圆周阵列均布的镂空孔(17)呈发散状向外排出至炉腔中,进而呈发散状散开的助燃空气充分与呈水波状向外迅速扩散发生强烈交融;
燃烧过程:启动炉腔中的电子打火装置;第一散火盘(8)、第二散火盘(6)、第三散火盘(13)和第四散火盘(12)处的四个呈水波状向外迅速扩散的四个燃气散开区域最先发生燃烧,形成四个呈波浪状迅速扩开的火焰,由于第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)的管长是逐次加长的特点,因此第一散火盘(8)、第二散火盘(6)、第三散火盘(13)和第四散火盘(12)的四个呈波浪状散开燃气区域均不在同一高度处,而是均匀的分布在四个纵向空间中,促使整个炉腔中的燃气与助燃空气相互交融均匀,最终火焰均匀充满整个炉腔,进而炉腔中产生稳定持续的高温均匀火焰,进而对吸热螺旋管(28)进行加热;炉腔中稳定持续的高温均匀火焰同时也连续向硬质燃气换热管(29)进行高温加热,进而对硬质燃气换热管(29)中的燃气进行持续的加温,进而蓄气腔(19)中形成高温高压燃气,进而从从第一燃气喷管(9)、第二燃气喷管(7)、第三燃气喷管(15)和第四燃气喷管(14)的四个燃气喷口喷出的燃气为已经是达到着火点的高温燃气,因而喷出的高温燃气遇到炉腔中的氧气会迅速发生燃烧,进而提高燃烧率。
热油加热炉单元(22)中的烟气流向:炉腔中的火焰燃烧产生的高压烟气通过进烟口(2)进入到出烟换热管(25)中,进而从烟换热管(25)顶端出烟口排出;高温烟气经过出烟换热管(25)过程中,出烟换热管(25)受到高温烟气加热,进而烟换热管(25)利用自身热量对助燃空气通道(21)中流过的助燃空气进行持续加热,因此通过呈圆周阵列均布的镂空孔(17)呈发散状向外排出至炉腔中的助燃空气也是经过预热后的高温助燃空气,进而进一步提高了炉内的燃烧剧烈程度和燃烧效率。
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