CN109290353B - 基于移动撬装式有机固废处理装置的固废处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动撬装式有机固废处理装置，包括控制及供电单元、进风单元、气室、加热单元、反应器、集烟罩、尾气成份检测单元、抽提单元。进风单元将新鲜空气输送至气室，加热单元将气室内空气加热至适当温度，使反应器内土壤中有机物蒸发，或石油类污染物(油泥)发生阴燃，尾气通过集烟罩收集，尾气成份检测单元对尾气中的成份进行初步检测，经抽提系统输送至尾气处理装置，从而实现有机固废的高效节能处理；气室、加热单元表面、反应器中安装有温度传感器，通过控制加热单元功率及进气量对气室内部及被处理固废内部温度控制，实现全过程控制。整个装置集成于车厢载体中，可移动撬装，易于运输及吊装，实现安全高效、节能环保的处理效果。

Description

基于移动撬装式有机固废处理装置的固废处理方法
技术领域
本发明涉及有机固废处技术领域，具体涉及一种移动撬装式有机固废处理装置。
背景技术
热脱附是处理有机物污染土壤的有效办法，是指通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，调节加热温度和停留时间有选择地将污染物从一相转化为另一相，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，在修复过程中并不出现对有机污染物的破坏作用，一般来说，可分为原位热脱附和异位热脱附。现有的异位热脱附设备结构复杂、体积大、重量重、现场安装调试周期长，无法满足含有机污染物土壤的就地处理或应急处置，特别是偏远的突发土地污染情况处置。
目前国内外油泥处理技术主要有：溶剂萃取技术、热水洗处理技术、热分解处理技术、生物技术、调剖技术、超声脱油技术等。油泥种类多样，性质复杂，特别是油泥中油、水、泥三相乳化严重，造成油泥初次处理后很难达到环保要求，要使处理后残油量达到环保标准必须进行多次处理，这样处理的装置将比较复杂，成本也会相应增加。因此，为使油泥处理取得更好的经济效益和环境效益，必须研究开发高效的油泥处理新技术和装备。近年出现的阴燃技术是利用土壤中有机污染物作为自持燃料，通过阴燃原理进行土壤修复的一项创新性技术，与传统的油泥处理技术相比具有以下优点：经济成本极低、安全和可控、尾气排放更洁净(无二噁英排放风险)、有机物可完全摧毁、无其它污染。本申请人已经成功完成阴燃技术的中试，中试证明了该技术的可行性及先进性。尽管阴燃技术与传统处理技术相比具有较大的先进性，但迄今为止，国内除本申请人研制的中试设备外，尚无可适用于实际工程的阴燃处理装备，这严重制约了阴燃技术在油泥处理领域的推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用热脱附技术进行原地异位处理有机物污染土壤及利用阴燃技术进行原地异位处理石油类污染物(油泥)的移动撬装式固废处理装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种移动撬装式有机固废处理装置，包括车厢载体，控制及供电单元，进气单元，进气单元与气室相连，加热单元安装在气室内部，气室内部及加热单元上安装有温度传感器，装有待处理机物污染土壤或石油类污染物(油泥)的反应器安装于气室之上，反应器内部布置有温度传感器阵，集烟罩安装在反应器上方，集烟罩出口用管路与抽提单元相连，尾气成份检测单元与抽提管路相连，抽提单元出口连接至尾气处理装置。
进一步地，所述车厢载体为飞翼集装箱，分为控制舱和设备舱，所有组成部件及单元均安装在其内部；可利用车辆运输至现场，吊装安放后即可开始固废处置。处理时车厢两侧飞翼向上张开，方便处置操作。
进一步地，所述控制及供电单元，包括控制部件、电源模块、调功器、用户终端及控制软件、数据及供电接口、控制柜，控制及供电单元对整个装置提供电源并对处理过程中各单元状态、流量、温度、压力、尾气成分等数据进行处理，对处置全过程实施监测与控制。
进一步地，所述进气单元，包括变频进风风机、进气球阀、流量计、压力传感器、进气管路，进气管路出口与气室相连；变频风机工作状态、流量计、压力传感器等数据通过防爆配电箱传输至控制及供电单元。
进一步地，所述气室，包括气室箱体、内部空气输送管路、温度传感器；气室箱体上面开口，使空气进入反应器，其余五面密封并安装有保温隔热材料，防止热量散失及降低外表面温度；正面安装加热单元；内部空气输送管路均匀布置，使得气室内部空气压力均布且流通均匀；温度传感器测量气室内部温度及加热单元表面温度，数据传输至控制及供电单元。
进一步地，所述反应器为上下开口的箱体，其余四面密封并安装有保温隔热材料以降低外表面温度，反应器安装在气室上方，结合处安装耐高温密封材料，防止气体泄漏，底部安装有承载固废的栅格板；反应器内部有按等间距布置的反应器温度传感器阵，检测反应器内部的温场分布，数据通过防爆配电箱传输至控制及供电单元。
进一步地，所述集烟罩为底部为空的喇叭形结构，安装在反应器上方，两侧安装有蝶阀，用于补充空气，上部出口与抽提单元连接。
进一步地，所述抽提单元，包括抽提单元球阀、小型球阀、温度传感器、流量计、压力传感器、第二冷凝器、气液分离器、变频抽提风机、抽提管路，抽提管路入口与集烟罩出口相连，抽提管路出口与外部尾气处理装置连接；变频抽提风机工作状态、流量、压力等数据通过防爆配电箱传输至控制及供电单元。
进一步地，所述气体成份检测单元，包括壳体、电磁阀、第一冷凝器、过滤器、气体检测仪，入口与抽提管路中小型球阀连接，出口与抽提管路连接，气体成份检测数据通过防爆配电箱传输至控制及供电单元。
进一步地，气室、反应器、集烟罩之间安装有耐高温密封材料，防止处理过程中有害气体泄漏及热量散失，所有管路连接处均安装有密封材料，防止处理过程中气体泄漏。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
(1)集成化设计：所有组成单元均安装在车厢载体内，可移动撬装，易于运输和安装，方便原地异位处理。(2)使用方便：对场地要求低，现场安装工作量极小，装置吊装落地后，接入电源即可开始处置，既可满足有机固废的就地处理或应急处置，适应生产工艺大检修、清罐、突发状况等处置任务，又可多装置集成实现大规模处理。(3)处置过程可控：通过传感器对处置过程中的温度、压力、流量、尾气成份进行检测，根据检测数据对进风风量、抽提风量及加热单元功率进行控制，实现反应器内部空气流速、温场、处理过程及处理效果控制，同时对装置关键组成部件运行状态进行监测。(4)安全可靠：整个处理过程为静态过程，不存在明火和剧烈反应，从而实现安全处置。(5)处理效果好：处理后物料中有机物可完全清除或摧毁，减量化明显，再无其它无机污染。(6)低能耗：利用阴燃技术进行修复时，一旦阴燃反应启动，加热单元即停止工作，仅依靠有机污染物自持燃烧即可实现处理，大幅降低了处理过程中的能耗。
附图说明
图1是本发明的组成框图；
图2是本发明的电原理框图；
图3是本发明的整体结构示意图；
图中标号：1、车厢载体；2、控制及供电单元；3、变频进风风机；4、进气球阀；5、流量计；6、进气管路；7、压力传感器；8、气室箱体；9、加热单元；10、内部空气输送管路；11、气室温度传感器；12、反应器；13、栅格板；14、集烟罩；15、蝶阀；16、抽提管路；17、反应器温度传感器阵；18、抽提单元球阀；19、尾气温度传感器；20、小型球阀；21、体成份检测单元壳体；22、电磁阀；23、第一冷凝器；24、过滤器；25、气体检测仪；26、第二冷凝器；27、气液分离器；28、变频抽提风机；29、防爆配电箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1和图3，本发明包括车厢载体、控制及供电单元、进风单元，气室、加热单元、反应器、集烟罩、抽提单元、尾气成份检测单元。进风单元与气室相连，加热单元安装在气室内部，气室内部及加热单元上安装有温度传感器，装有待处理有机物污染土壤或石油类污染物(油泥)的反应器安装于气室之上，反应器内部布置有温度传感器阵，集烟罩安装在反应器上方，集烟罩出口用管路与抽提单元相连，尾气成份检测单元与抽提管路相连，抽提单元出口连接至尾气处理装置。车厢载体内可安放两套处理设备提高处理能力，如图3所示。
处理时待处理有机物污染土壤或石油类污染物(油泥)置于反应器12内，将新鲜空气输入至气室内部，气室内部保持一定正压，均匀分布的气室内部空气输送管路10使得气室内部空气压力分布均匀，流动平稳，抽提系统的抽提风量大于进气单元进风量，使得集烟罩14内部保持负压，气室与集烟罩14空气压力存在压差，推动气室内部热空气均匀通过反应器12内待处理有机物污染土壤或石油类污染物(油泥)的孔隙向上流动；加热单元9使得气室内部气温度上升至需要的温度使得被处理物料内部有机污染物挥发、蒸发或通过热辐射及扩散使得石油类污染物发生阴燃反应；内部温度传感器对气室及有机物污染土壤或石油类污染物(油泥)内部温场进行监测；尾气成份检测单元对处理过程中产生的尾气成份进行检测，控制及供电单元2依据内部温场监测及尾气成份检测结果对处置过程与效果进行判别，控制进风单元进风量、抽提单元排风量及加热单元9加热功率，对处置实现全过程安全控制；抽提单元将处置过程中产生尾气输送至尾气处理装置处理从而实现处置的无害化。
下面结合实施例对本发明做详细描述：
实施例1：原地异位土壤热脱附修复。
利用车辆将本装置运至现场并吊装安放在平整地面，接入外部电源。将需要处理的有机物污染土壤装入反应器12内，按附图3所示将各组成单元安装；根据土壤污染成份分析报告在控制及供电单元2的用户终端设定气室温度，一般稍高于最高的污染物沸点温度。启动设备，进风单元将新鲜空气输送至气室内部，并在内部形成一定正压，加热单元9将气室内部空气加热至设定的温度，控制及供电单元2根据气室内部温度传感器11采集的温度数据对加热单元9功率进行控制，使得气室内部温度维持在设定值附近；抽提单元抽提风量大于进风单元进风量，在集烟罩14内部形成负压，气室与集烟罩14间空气压力存在压差，推动气室内部热空气穿过反应器12内有机物污染土壤的孔隙向集烟罩14流动，反应器12内部有机物污染土壤温度上升，有机污染物挥发、气化，经抽提单元进入尾气处理装置进行无害化处理后达标排放，实现土壤的原地异位处理。处理过程中，尾气成份检测单元实时检测尾气中污染物浓度，并将检测数据传输至控制及供电单元2，当污染物浓度达到修复目标值时，加热单元9停止工作，进气单元与抽提单元继续工作，使反应器12内部冷却降温，反应器12内部温度传感器17阵检测到温度降至设定的冷却温度时，进气单元与抽提单元停止工作，设备停止运转，将反应器12内修复后的土壤取出，处理完成。
实施例2：利用阴燃技术处理石油类污染物(油泥)。
阴燃技术是利用土壤中有机污染物作为自持燃料，通过阴燃原理进行土壤修复的一项技术。使用本装置可利用阴燃技术对石油类污染物(油泥)进行原地异位处置，如罐底油泥、油井附近的落地油泥等。处理前，先将待处理石油类污染物(油泥)与干净沙土按一定比例进行均匀搅拌，将搅拌后的石油类污染物(油泥)装入反应器12内，为确保反应器12内部阴燃反应持续，避免反应器12内部产生明火，在反应器12内部污染土壤(油泥)上方覆盖一层干净沙土，按附图3所示将各组成单元安装。启动设备，进风单元将新鲜空气输送至气室内部，并在内部形成一定正压，加热单元9将气室内部空气加热至450℃-500℃之间，加热单元9表面温度维持在700℃-750℃，控制及供电单元2根据气室内部温度传感器11采集的温度数据对加热单元9功率进行控制，使得气室内部温度维持在设定值附近；抽提单元抽提风量大于进风单元进风量，在集烟罩14内部形成负压，气室与集烟罩14空气压力存在压差，推动气室内部热空气穿过反应器12内石油类污染物(油泥)的孔隙向集烟罩14流动，石油类污染物(油泥)内的水分及低沸点的有机污染物被蒸发，经抽提单元进入尾气处理装置；加热单元9持续工作一段时间后，反应器12内石油类污染物(油泥)底面最接近加热单元9的表面区域由于热辐射效首先被点燃，随后扩散至整个底面区域，阴燃反应启动；控制及供电单元2通过反应器12内部的温度传感器阵17检测的石油类污染物(油泥)内部温度及气体成份检测单元检测的尾气中CO浓度判定阴燃反应是否启动，当阴燃反应启动后，加热单元9停止工作，石油类污染物(油泥)作为燃料自持燃烧；反应器12内部的空气流动使得阴燃反应持续进行直至燃料燃尽。反应器12内部的温度传感器阵17检测处理过程中石油类污染物(油泥)内部温场分布及阴燃进程，当温度偏高时，为避免结焦现象发生，进风单元将减小进风(氧气)量，使得阴燃反应温和、平稳进行。当反应器12内部的传感器阵17检测到石油类污染物(油泥)内部温度及气体成份检测单元检测到尾气中CO浓度低于设定值时，控制及供电单元2判定阴燃反应结束，进风单元及抽提单元继续工作，使反应器12内部温度降至设定值，进气单元与抽提单元停止工作，设备停止运转，将反应器12内修复后的土壤取出，处理完成。使用本装置利用阴燃技术处理石油类污染物(油泥)的全过程为静态过程，依靠内部阴燃自持反应，不存在明火和剧烈反应，安全可控；污染土壤中有机物可完全摧毁，减量化明显，在无其它无机污染。
如图2所示，控制及供电单元包括控制部件、电源模块、调功器、用户终端及控制软件、数据及供电接口、控制柜。变频器连接变频进风风机，调功器连接加热单元。变频器、调功器、流量计、压力传感器、温度传感器均通过数据及供电接口连接控制部件(PLC)。控制部件(PLC)连接用户终端，用户可通过用户终端进行参数设置、了解处置过程状态、对控制部件(PLC)进行编程等。控制部件(PLC)对处理过程中各单元状态、流量、温度、压力、尾气成分等数据进行处理，对处置全过程实施监测与控制。电源模块对整个装置提供电源。

Claims (2)

1.基于移动撬装式有机固废处理装置的原地异位土壤热脱附修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：利用车辆将本装置运至现场并吊装安放在平整地面，接入外部电源；将需要处理的有机物污染土壤装入反应器(12)内；
步骤2：根据土壤污染成份分析报告在控制及供电单元(2)的用户终端设定气室温度，高于最高的污染物沸点温度；
步骤3：启动设备，进风单元将新鲜空气输送至气室内部，并在内部形成正压，加热单元(9)将气室内部空气加热至设定的温度，控制及供电单元(2)根据气室内部温度传感器(11)采集的温度数据对加热单元(9)功率进行控制，使得气室内部温度维持在设定值附近；
步骤4：抽提单元抽提风量大于进风单元进风量，在集烟罩(14)内部形成负压，气室与集烟罩(14)间空气压力存在压差，推动气室内部热空气穿过反应器(12)内有机物污染土壤的孔隙向集烟罩(14)流动；
步骤5：反应器(12)内部有机物污染土壤温度上升，有机污染物挥发、气化，经抽提单元进入尾气处理装置进行无害化处理后达标排放，实现土壤的原地异位处理；
步骤6：处理过程中，尾气成份检测单元实时检测尾气中污染物浓度，并将检测数据传输至控制及供电单元(2)，当污染物浓度达到修复目标值时，加热单元(9)停止工作，进气单元与抽提单元继续工作，使反应器(12)内部冷却降温，反应器(12)内部温度传感器(17)阵检测到温度降至设定的冷却温度时，进气单元与抽提单元停止工作，设备停止运转，将反应器(12)内修复后的土壤取出，处理完成。
2.基于移动撬装式有机固废处理装置的利用阴燃技术处理石油类污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将待处理石油类污染物与干净沙土按比例进行均匀搅拌，将搅拌后的石油类污染物装入反应器(12)内，为确保反应器(12)内部阴燃反应持续，避免反应器(12)内部产生明火，在反应器(12)内部石油类污染物上方覆盖一层干净沙土；
步骤2：启动设备，进风单元将新鲜空气输送至气室内部，并在内部形成正压，加热单元(9)将气室内部空气加热至450℃-500℃之间，加热单元(9)表面温度维持在700℃-750℃，控制及供电单元(2)根据气室内部温度传感器(11)采集的温度数据对加热单元(9)功率进行控制，使得气室内部温度维持在设定值附近；
步骤3：抽提单元抽提风量大于进风单元进风量，在集烟罩(14)内部形成负压，气室与集烟罩(14)空气压力存在压差，推动气室内部热空气穿过反应器(12)内石油类污染物的孔隙向集烟罩(14)流动，石油类污染物内的水分及低沸点的有机污染物被蒸发，经抽提单元进入尾气处理装置；
步骤4：加热单元(9)持续工作一段时间后，反应器(12)内石油类污染物底面最接近加热单元(9)的表面区域由于热辐射效首先被点燃，随后扩散至整个底面区域，阴燃反应启动；
步骤5：控制及供电单元(2)通过反应器(12)内部的温度传感器阵(17)检测的石油类污染物内部温度及气体成份检测单元检测的尾气中CO浓度判定阴燃反应是否启动，当阴燃反应启动后，加热单元(9)停止工作，石油类污染物作为燃料自持燃烧；反应器(12)内部的空气流动使得阴燃反应持续进行直至燃料燃尽；
步骤6：反应器(12)内部的温度传感器阵(17)检测处理过程中石油类污染物内部温场分布及阴燃进程，当温度偏高时，为避免结焦现象发生，进风单元将减小进风量，使得阴燃反应温和、平稳进行；
步骤7：当反应器(12)内部的传感器阵(17)检测到石油类污染物内部温度及气体成份检测单元检测到尾气中CO浓度低于设定值时，控制及供电单元(2)判定阴燃反应结束，进风单元及抽提单元继续工作，使反应器(12)内部温度降至设定值，进气单元与抽提单元停止工作，设备停止运转，将反应器(12)内修复后的石油类污染物取出，处理完成。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Lei Dapeng

Inventor after: Zeng Yuechun

Inventor after: Shen Yi

Inventor after: Guo Du

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Inventor before: Li Long

Inventor before: Lei Dapeng

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GR01 Patent grant
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