CN108817062A - 用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，包括内筒和外筒，内筒固定支撑设置于外筒内，内筒中具有用于干燥土壤的推送腔，所述内筒前端固定连接进料管，内筒后端固定连接出料管，内筒中横向设置有转轴，转轴上设置有若干个推料刮板；内筒外壁与外筒内壁之间形成加热母腔，加热母腔内设置有至少1个隔板，各隔板将加热母腔分成多个独立的子加热腔，每个子加热腔对应的外筒上分别设置有燃烧器和燃烧烟气出管，每个子加热腔对应内筒上分别设置有气体采集管。本发明用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置使污染土壤受热更均匀，热脱附产生的气体可以分段收集，同时也使有机污染土壤修复更节能、环保、高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置。
背景技术
随着社会工业化进程的进一步加深，工业污染越来越严重，其中特别是有机污染土壤。处理有机污染土壤的方式是热脱附，而传统的热脱附是采用水泥回转窑焚烧装置，这样不仅需要消耗大量的天然气，还造成有机污染土壤粘附于回转窑受热不均，脱附性差，能耗高，同时也较容易造成二次污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，解决以往水泥回转窑焚烧装置热脱附受热不均，脱附性差，能耗高的缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，包括内筒和外筒，所述内筒固定支撑设置于外筒内，所述内筒中具有用于干燥土壤的推送腔，所述内筒前端固定连接进料管，所述内筒后端固定连接出料管，所述内筒中横向设置有转轴，所述转轴上设置有若干个推料刮板；
所述内筒外壁与外筒内壁之间形成加热母腔，所述加热母腔内设置有至少1个隔板，各隔板将加热母腔分成多个独立的子加热腔，每个子加热腔对应的外筒上分别设置有燃烧器和燃烧烟气出管，每个子加热腔对应内筒上分别设置有气体采集管，各个气体采集管分别从外筒中伸出。
进一步的所述用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，还包括燃烧烟气处理系统，所述燃烧烟气处理系统包括空气热交换器、除尘装置以及活性炭吸附装置，所述空气热交换器热气进口分别与各个燃烧烟气出管连接，所述空气热交换器热气出口与除尘装置管道连接，所述除尘装置与活性炭吸附装置连接。
进一步的所述用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，还包括污染土壤破碎干化系统，所述污染土壤破碎干化系统包括密闭大棚，所述密闭大棚内堆有待处理污染土壤和破碎机，污染土壤和破碎机之间设置有第一螺旋输送机，所述破碎机出料口设置第二螺旋输送机，所述进料管进口端位于密闭大棚内，所述第二螺旋输送机出料端连接进料管。
进一步的所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，所述密闭大棚上开设有干燥气体进口，所述干燥气体进口经管道与空气热交换器的换热气体出口连接，所述密闭大棚上设置有负压风机，所述负压风机与燃烧器进风口之间形成管道连接。
进一步的所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，所述内筒前部的各个气体采集管经管道连接喷淋装置进气口，所述喷淋装置的气体口与燃烧器进气口形成管路连接，所述喷淋装置与燃烧器进风口之间的管路上设置有引风机；
所述内筒后部的各个气体采集管经管道连接冷凝器，所述冷凝器出口连接用于收集高浓度有机物的采集罐。
进一步的所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，还包括生物质颗粒燃料加工系统，所述生物质颗粒燃料加工系统包括生物质破碎机、生物质粉碎机、换热出渣机以及生物质挤压成型机；
所述换热出渣机包括出渣筒，所述出渣筒内设置有螺旋推料组件，所述出渣筒进口与内筒的出料管连接；所述出渣筒外壁连接有生物质换热筒，所述生物质换热筒内设置有用于输送破碎后的生物质材料的输送履带；
所述燃烧器为生物质颗粒燃烧器。
进一步的所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，所述进料管和出料管上分别设置有锁气器。
进一步的所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，所述隔板的数量为1个，该隔板将加热母腔分成2个子加热腔，两个子加热腔分别连接气体采集管，分别为第一气体采集管和第二气体采集管，所述第一气体采集管连接在内筒前部，所述第二气体采集管连接在内筒后部。
进一步的所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，所述转轴上还设置有若干个碎料刀片。
进一步的所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，所述推料刮板前段呈锯齿状设置。
本发明的有益效果是：本发明用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置使污染土壤受热更均匀，热脱附产生的气体可以分段收集，同时也使有机污染土壤修复更节能、环保、高效。
本发明的间接热脱附装置，采用间接热脱附，有机污染物在密闭、无氧的内筒中从土壤中解析、裂解，避免了二噁英的生成。
本发明的间接热脱附装置，采用间接热脱附，热脱附产生的水蒸气和有机物气体与烟气分流，大大减轻了后续尾气处理的负荷。
多个子加热腔的设计，隔板采用耐火材料隔离，各段分别布设燃烧器，便于控制各段炉膛的温度，实现不同沸点有机物及水蒸气的分段收集。
采用转轴带动推料刮板推动土壤在内壳内移动，不使用由传统内壳转动带动土壤前进的方式，现在内壳固定，可在上方开口，为有机污染物的分段收集提供了条件。刮板前段呈锯齿状，避免了土壤粘附于炉管内壁上，且转轴上还装有刀片，用于土壤的进一步破碎，使土壤受热更均匀。
用热脱附产生的高温烟气经空气热交换器预热空气，用于前段污染土壤的加热干化，工艺大大优化且环保节能高效，代替了传统热脱附系统中污染土壤烘干机。
前段污染土壤破碎、干化集中于一密闭空间内处置，避免破碎干化过程中挥发性有机气体污染周围大气环境，密闭空间采用紧密温室大棚的形式，充分利用太阳热能，并实现良好的保温效果。
本发明采用生物质燃烧器，用于加热腔加热。生物质来源于周边的农林废弃物，农林废弃物经粉碎后、利用热脱附处理后的高温土壤余热干燥、挤压成型后用于燃烧器燃烧，燃烧后的草木灰用于给修复后土壤施肥，提高土壤肥力。降低能耗的同时，实现了农林废弃物的资源化利用。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置结构示意图；
图2是污染土壤破碎干化系统结构示意图；
图3是换热出渣机结构示意图；
其中，1、内筒，2、外筒，3、转轴，4、推料刮板，5、隔板，6、燃烧器，7、燃烧烟气出管，8、气体采集管，9、空气热交换器，10、除尘装置，11、活性炭吸附装置，12、密闭大棚，13、破碎机，14、第一螺旋输送机，15、第二螺旋输送机，16、干燥气体进口，17、负压风机，18、喷淋装置，19、引风机，20、冷凝器，21、生物质破碎机，22、生物质粉碎机，23、换热出渣机，24、生物质挤压成型机，25、锁气器，26、出渣筒，27、螺旋推料组件，28、生物质换热筒。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1至3所示，一种用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，包括内筒1和外筒2，内筒1固定支撑设置于外筒2内，内筒1中具有用于干燥土壤的推送腔，内筒1前端固定连接进料管，内筒1后端固定连接出料管，内筒1中横向设置有转轴3，转轴3上设置有若干个推料刮板4，转轴3的外端连接电机，电机固定设置，电动机带动转轴旋转。
内筒1外壁与外筒2内壁之间形成加热母腔，加热母腔内设置有1个隔板5，隔板5采用耐火材料；隔板5将加热母腔分成2个独立的子加热腔，2个子加热腔对应的外筒2上分别设置有燃烧器6和燃烧烟气出管7，外筒2上对应燃烧器6的位置需开设有便于燃烧器6加热内筒1的槽口，本实施例中的燃烧器6配有鼓风机，依靠鼓风机助燃；2个子加热腔对应内筒1上分别设置有气体采集管8，前端的为第一气体采集管，后端的第一气体采集管，2个气体采集管8分别从外筒2中伸出。
对于隔板5的数量并不局限于1个，根据实际修复土壤的需要可以是多个，多个隔板5将加热母腔分成多个子加热腔，各个子加热腔在内筒1外壁由前至后依次排列，从而对内筒1进行分段加热，对土壤挥发的气体进行分段采集。
为了使有机污染土壤热脱附更加的环保，燃烧器6为生物质颗粒燃烧器。
为了防止有机气体在热脱附过程中泄露造成二次污染，进料管和出料管上分别设置有锁气器25。为了使燃烧烟气得到有效的处理，防止环境污染，本发明的间接热脱附装置，还包括燃烧烟气处理系统，燃烧烟气处理系统包括空气热交换器9、除尘装置10以及活性炭吸附装置11，空气热交换器9热气进口分别与各个燃烧烟气出管7连接，空气热交换器9热气出口与除尘装置10管道连接，除尘装置10与活性炭吸附装置11连接。然后之后的高温烟气经空气热交换器9换热降温，然后经除尘装置10进行除尘，最后在经过活性炭吸附装置11吸附空气中的杂质。
为了使有机污染土壤更好的进行热脱附，用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，还包括污染土壤破碎干化系统，污染土壤破碎干化系统包括密闭大棚12，密闭大棚12采用PC阳光板或者双层充气薄膜制成，采光好，可以充分利用太阳光照射。密闭大棚12内堆有待处理污染土壤和破碎机13，污染土壤和破碎机13之间设置有第一螺旋输送机14，破碎机13出料口设置第二螺旋输送机15，进料管进口端位于密闭大棚12内，第二螺旋输送机15出料端连接进料管。
为了使有机污染土壤更加干燥，并且有效的利用破碎干化产生的有机气体，密闭大棚12上开设有干燥气体进口16，干燥气体进口16经管道与空气热交换器9的换热气体出口连接，密闭大棚12上设置有负压风机17，负压风机17与燃烧器6进风口之间形成管道连接。
为了有效处理内筒前段热脱附产生的水蒸气和低沸点有机物，内筒1前部的各个气体采集管8经管道连接喷淋装置18进气口，喷淋装置18的气体口与燃烧器6进气口形成管路连接，喷淋装置18与燃烧器6进风口之间的管路上设置有引风机19；
为了采集有机污染土壤热脱附产生的高浓度有机物，内筒1后部的各个气体采集管8经管道连接冷凝器20，冷凝器20出口连接用于收集高浓度有机物的采集罐。
为了使有机污染土壤加热更节能环保，还包括生物质颗粒燃料加工系统，生物质颗粒燃料加工系统包括生物质破碎机21、生物质粉碎机22、换热出渣机23以及生物质挤压成型机24；换热出渣机包括出渣筒26，出渣筒26内设置有螺旋推料组件27，螺旋推料组件27包括一个旋转轴和一个螺旋推料板，通过螺旋推料组件27带动修复之后的土壤排出。出渣筒26进口与内筒1的出料管连接；出渣筒26外壁连接有生物质换热筒28，生物质换热筒28内设置有用于输送破碎后的生物质材料的输送履带，热脱附后的土壤通过生物质换热筒28将热量用于干燥生物质材料。出渣筒26与生物质换热筒28贴合，这样一来便可以将出渣筒26的热量传递给生物质换热筒28，从而实现对生物质换热筒28内生物质材料的干燥，从而利用修复后土壤的热量。
为了使有机污染土壤进一步破碎，转轴3上还设置有若干个碎料刀片。为了避免有机污染土壤在热脱附过程中粘附在内筒1上，推料刮板4前段呈锯齿状设置。
作业时，将待修复的有机污染土壤至于密闭大棚12内，通过破碎机13对土壤进行破碎，然后输送至内筒1中，内筒1中的土壤经推料刮板4推动向后移动；前后两个燃烧器6分别对前后两个子加热腔中的内筒1外壁进行喷火加热，前后两个燃烧器6的加热温度不同，前端子加热腔加热温度低于后端子加热腔的加热温度，前端的子加热腔对内筒1前端的污染土壤进行加热，该段内筒1中的土壤中挥发出水蒸气和低沸点有机物，这部分气体从前端的气体采集管8排出，然后进入喷淋装置18进行去水蒸气，剩余的低沸点有机物从新引入燃烧器6进行燃烧，实现低沸点有机物零排放。
后端的子加热腔对内筒1后端的污染土壤进行加热，此段的加热温度高于前段，从而使后段内筒1中的土壤中挥发出高浓度有机物气体，从后端的气体采集管8排出，然后进入冷凝器20进行冷凝，将冷凝之后的液态有机物装入采集罐中。
两个子加热腔内燃烧之后的高温烟气依次经过空气热交换器9、除尘装置10以及活性炭吸附装置11排出，经空气热交换器9换热之后的空气可以通入密闭大棚12内进行土壤干燥。
内筒1中的土壤进行高温热脱附之后从后端料管排出，排出的高温土壤再与生物质换热筒28之间进行换热，对生物质换热筒28内的生物质材料进行预热干燥，充分利用修复之后泥土的热量。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范。
Claims (10)
1.一种用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，包括内筒（1）和外筒（2），所述内筒（1）固定支撑设置于外筒（2）内，所述内筒（1）中具有用于干燥土壤的推送腔，所述内筒（1）前端固定连接进料管，所述内筒（1）后端固定连接出料管，所述内筒中横向设置有转轴（3），所述转轴（3）上设置有若干个推料刮板（4）；
所述内筒（1）外壁与外筒（2）内壁之间形成加热母腔，所述加热母腔内设置有至少1个隔板（5），各隔板（5）将加热母腔分成多个独立的子加热腔，每个子加热腔对应的外筒（2）上分别设置有燃烧器（6）和燃烧烟气出管（7），每个子加热腔对应内筒（1）上分别设置有气体采集管（8），各个气体采集管（8）分别从外筒（2）中伸出。
2.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，还包括燃烧烟气处理系统，所述燃烧烟气处理系统包括空气热交换器（9）、除尘装置（10）以及活性炭吸附装置（11），所述空气热交换器（9）热气进口分别与各个燃烧烟气出管（7）连接，所述空气热交换器（9）热气出口与除尘装置（10）管道连接，所述除尘装置（10）与活性炭吸附装置（11）连接。
3.根据权利要求2所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，还包括污染土壤破碎干化系统，所述污染土壤破碎干化系统包括密闭大棚（12），所述密闭大棚（12）内堆有待处理污染土壤和破碎机（13），污染土壤和破碎机（13）之间设置有第一螺旋输送机（14），所述破碎机（13）出料口设置第二螺旋输送机（15），所述进料管进口端位于密闭大棚（12）内，所述第二螺旋输送机（15）出料端连接进料管。
4.根据权利要求3所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，所述密闭大棚（12）上开设有干燥气体进口（16），所述干燥气体进口（16）经管道与空气热交换器（9）的换热气体出口连接，所述密闭大棚（12）上设置有负压风机（17），所述负压风机（17）与燃烧器（6）进风口之间形成管道连接。
5.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，所述内筒（1）前部的各个气体采集管（8）经管道连接喷淋装置（18）进气口，所述喷淋装置（18）的气体口与燃烧器（6）进气口形成管路连接，所述喷淋装置（18）与燃烧器（6）进风口之间的管路上设置有引风机（19）；
所述内筒（1）后部的各个气体采集管（8）经管道连接冷凝器（20），所述冷凝器（20）出口连接用于收集高浓度有机物的采集罐。
6.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，还包括生物质颗粒燃料加工系统，所述生物质颗粒燃料加工系统包括生物质破碎机（21）、生物质粉碎机（22）、换热出渣机（23）以及生物质挤压成型机（24）；
所述换热出渣机包括出渣筒（26），所述出渣筒内设置有螺旋推料组件（27），所述出渣筒（26）进口与内筒（1）的出料管连接；所述出渣筒（26）外壁连接有生物质换热筒（28），所述生物质换热筒内设置有用于输送破碎后的生物质材料的输送履带；
所述燃烧器（6）为生物质颗粒燃烧器。
7.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，所述进料管和出料管上分别设置有锁气器（25）。
8.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，所述隔板（5）的数量为1个，该隔板（5）将加热母腔分成2个子加热腔，两个子加热腔分别连接气体采集管（8），分别为第一气体采集管和第二气体采集管，所述第一气体采集管连接在内筒（1）前部，所述第二气体采集管连接在内筒（1）后部。
9.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，所述转轴（3）上还设置有若干个碎料刀片。
10.根据权利要求1所述的用于有机污染土壤异位修复的间接热脱附装置，其特征是，所述推料刮板（4）前段呈锯齿状设置。
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