CN109692869A - 一种回转式间接热脱附装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转式间接热脱附装置及系统，包括窑头，窑尾，回转筒体，燃烧腔，进料口，出料口，烟囱，所述窑头，回转筒体，窑尾依次连接，燃烧腔套设在回转筒体上，烟囱设在燃烧腔上，进料口设在窑头上，出料口设在窑尾上，窑头上还设有排气口，燃烧腔的底部设有多个燃烧器，回转筒体根据物料沿程属性变化进行分区，且回转筒体内壁上的若干个抄板根据分区不同，抄板与回转筒体内壁焊接角度也不同。还公开了一种含有回转式间接热脱附装置的系统。有益效果：加热温度高，热脱附效果好，不凝气的燃烧放热，实现能源的回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复领域，具体涉及一种回转式间接热脱附装置及系统。
背景技术
由于化石燃料燃烧、石油泄漏、工业污水和污泥农用、工农业固体废物的堆放以及农药的广泛使用，致使多类有机污染物直接或间接进入土壤环境，并被土壤颗粒吸附而长期残留于土壤中。污染土壤的有机物分为天然有机物和人工合成有机物，通常为后者，如邻苯二甲酸脂、多环芳烃、有机氯、有机磷农药等，这些有机物中有多类是致癌、致畸或致突变物质，存留于土壤中不仅会使农作物减产甚至绝收，还可通过动植物进入食物链，给人类生存和健康带来严重影响，因而有机污染土壤的修复技术开发成为当前国内外环境保护研究的热点。
传统的螺旋推进式间接热脱附设备，处理量小、加热温度低、修复效果不理想，为此亟待开发一种实现有机污染土壤高效修复的装置。
发明内容
本发明的目的为克服现有技术的不足，提供一种回转式间接热脱附装置及系统，适于含液率较低、松散度较高的物料，处理量大、加热温度高、修复效果好，实现有机污染土壤的高效修复，并满足能源回用的需求。
本发明的目的是通过以下技术措施达到的：一种回转式热脱附装置，包括窑头，窑尾，回转筒体，燃烧腔，进料口，出料口，烟囱，所述窑头，回转筒体，窑尾依次连接，所述燃烧腔套设在回转筒体上，所述烟囱设在燃烧腔上，所述进料口设在窑头上，所述出料口设在窑尾上，所述窑头上还设有排气口，所述燃烧腔的底部设有多个燃烧器，所述回转筒体根据物料沿程属性变化进行分区，且回转筒体内壁上的若干个抄板根据分区不同，抄板与回转筒体内壁焊接角度也不同。
进一步地，所述窑头，回转筒体，窑尾连成的直线与水平面形成有夹角，角度为1～3°，进料口高于出料口。
进一步地，所述回转筒体根据物料沿程属性变化，从窑头到窑尾方向，依次划分为升温段、蒸发段和干料段。
进一步地，所述抄板为金属折弯板，高度为20～30cm，所述抄板的上端中部开设有V形缺口。
进一步地，所述升温段和干料段中，所述抄板的根部与回转筒体内壁旋转方向上切线的角度为120°～150°。
进一步地，所述蒸发段中，所述抄板的根部与回转筒体内壁旋转方向上切线的角度为60°～90°。
进一步地，所述燃烧腔的前端，在轴向方向上设有用于延长烟气行程的隔板。
一种回转式热脱附系统，包括回转式热脱附装置，料斗，气锁，出料夹套螺旋，陶瓷过滤器，列管式冷凝器，油水分离器，缓存油箱，缓存水箱，除雾装置，高压风机，阻火器，烧嘴，所述料斗，气锁依次连接后与回转式热脱附装置的进料口连接，所述回转式热脱附装置的排气口依次与陶瓷过滤器，列管式冷凝器，除雾装置，高压风机，阻火器，烧嘴连接，所述烧嘴设在回转式热脱附装置的燃烧腔前端底部，所述油水分离器的进口与列管式冷凝器连接，所述油水分离器的出口分别与缓存油箱，缓存水箱连接，所述回转式热脱附装置的出料口与出料夹套螺旋连接。
进一步地，所述除雾装置为三级除雾，分别为一级除雾器，二级除雾器，三级除雾器，所述一级除雾器中设有数个折流板，所述二级除雾器中设有数个波形板，所述三级除雾器中设有纤维层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、水平均匀排布的多个燃烧器，加热的温度及均匀性有保证；2、分段设计的抄板实现污染土壤的有效翻动和污染物蒸汽的快速扩散与释放；3、三级除雾确保不凝气燃烧的稳定性和环保性；4烧嘴的配置，充分燃烧不凝气并放热，实现能源的回收利用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是回转式热脱附装置的结构示意图。
图2是抄板的结构示意图。
图3是升温段和干料段中抄板的焊接角度示意图。
图4是蒸发段中抄板的焊接角度示意图
图5是抄板在回转筒体内壁的分布示意图。
图6是回转式热脱附系统的结构示意图。
图7是烧嘴的结构示意图。
其中，1.窑头，2.窑尾，3.回转筒体，4.燃烧腔，5.烟囱，6.隔板，7.进料口，8.出料口，9.排气口，10.燃烧器，20.抄板，21.根部，22.缺口，30.烧嘴，31.不凝气通道，32.空气通道，41.料斗，42.气锁，43.出料夹套螺旋，44.陶瓷过滤器，45.列管式冷凝器，46.油水分离器，47.缓存油箱，48.缓存水箱，49.一级除雾器，50.二级除雾器，51.三级除雾器，52.高压风机，53.阻火器。
具体实施方式
如图1所示，一种回转式热脱附装置，包括窑头1、窑尾2、回转筒体3和固定的燃烧腔4，所述窑头1设有进料口7和排气口9，所述窑尾2设有出料口8，所述燃烧腔4底部设有多个燃烧器10，所述烟囱5设在燃烧腔4前端的顶部，装置启动初期，由燃烧腔4底部水平均匀排布的多个燃烧器10提供高温烟气及热量，有机污染土壤经进料口7进入窑头1及回转筒体3中，由窑头1，回转筒体3，窑尾2连成的直线与水平面形成有夹角，角度为1～3°，进料口7高于出料口8，确保回转筒体3绕中心轴线回转时筒内土壤具有一定的轴向流速，并在翻转与流动的过程中实现间接热脱附，最终由出料口8排出；燃烧腔4的前段，在轴向方向上设有用于延长烟气行程的隔板6，将回转筒体3左右的烟气通道隔断，防止前端燃烧器10的烟气向上直接从烟囱5排出形成短路而影响换热效率。
回转筒体3的内壁上焊接有多数抄板20，所述抄板20为金属折弯板，高度为20～30cm，抄板20的上端中部开设有V形缺口22，抄板20的根部21与回转筒体3内壁焊接，具体的抄板20结构，如图2所示。并根据物料沿程属性变化而进行分区设计，具体方案如下：针对回转筒体3内物料升温及热脱附过程，将回转筒体3沿轴向均分为升温段、蒸发段和干料段：升温段内物料从环境温度升温至过热水蒸汽温度约130℃，该阶段气化量较小、吸热强度较大；蒸发段内水分大量蒸发、部分有机污染物蒸发，该阶段气化量最大、吸热强度最大，物料整体升温速率下降；干料段内物料继续升温至处理终温(400～500℃)，该阶段剩余的有机污染物全部蒸发，气化量最小、吸热强度最小，整体升温速率加快。因此，针对升温段特征，抄板根部21与回转筒体3的筒壁切向夹角为钝角，通常为120°～150°，如图3所示；针对蒸发段特征，抄板根部21与回转筒体3的筒壁切向夹角为锐角，通常为60°～90°，如图4所示；干料段与升温段中，抄板20的焊接角度相同，三段中抄板的焊接角度均以顺时针方向计算。升温段、蒸发段和干料段中每段的抄板20数量为6个，6个抄板20均匀的分布在回转筒体3内壁的圆周方向上，如图5所示。升温段内抄板20有利于增加物料的摊铺面积并确保一定的翻动程度；蒸发段内抄板20有利于提高物料翻动程度并形成“料幕”，促使颗粒层内部的蒸汽快速逸出；干料段内抄板20一方面可以促进物料中残留的少量有机污染物蒸汽扩散出来，另一方面又可避免过度扬尘。
一种回转式热脱附系统，包括回转式热脱附装置、料斗41、气锁42、出料夹套螺旋43、陶瓷过滤器44、列管式冷凝器45、油水分离器46、缓存油箱47、缓存水箱48、一级除雾器49、二级除雾器50、三级除雾器51、高压风机52以及阻火器53等，如图6所示。具体实施方式如下：有机污染土壤由料斗41经气锁42进入回转式间接热脱附装置内，完成热脱附过程的土壤落至出料夹套螺旋43中，所述出料夹套螺旋43的外层夹套内通以冷却水，对高温土壤进行冷却；有机污染土壤在热脱附过程中释放出的污染物蒸汽从回转式间接热脱附装置排出后，首先经过陶瓷过滤器44，其内部装有数个陶瓷纤维管，可有效滤除污染物蒸汽中的尘粒；其后，污染物蒸汽进入列管式冷凝器45，该列管式冷凝器45壳程内通入冷却水，对污染物蒸汽进行间接冷凝，从而将污染物蒸汽转化为冷凝液和不凝气；冷凝液流入油水分离器46中进行水分和油分的沉降分离，上层浮油接入缓存油箱47，底层水接入缓存水箱48；初步得到的不凝气含有较多的水雾、油雾，依次经一级除雾器49、二级除雾器50、三级除雾器51进行滤除，其中一级除雾器49中装有数个折流板，二级除雾器50中装有数个波形板，三级除雾器51中装有纤维层，三级除雾确保不凝气燃烧的稳定性和环保性；经三级除雾的不凝气经高压风机52后通过阻火器53，最终接入设在回转式间接热脱附装置上的不凝气烧嘴30，进行充分燃烧放热，实现能源的回收利用。所述不凝气烧嘴30，为一单体套管式烧嘴结构，包含不凝气通道31和空气通道32，如图7所示。该不凝气烧嘴30还需配置连接点火装置、助燃风机及控制模块等，从而实现不凝气能源的充分利用。
Claims (9)
1.一种回转式热脱附装置，包括窑头，窑尾，回转筒体，燃烧腔，进料口，出料口，烟囱，所述窑头，回转筒体，窑尾依次连接，所述燃烧腔套设在回转筒体上，所述烟囱设在燃烧腔上，所述进料口设在窑头上，所述出料口设在窑尾上，其特征在于，所述窑头上还设有排气口，所述燃烧腔的底部设有多个燃烧器，所述回转筒体根据物料沿程属性变化进行分区，且回转筒体内壁上的若干个抄板根据分区不同，抄板与回转筒体内壁焊接角度也不同。
2.根据权利要求1所述的回转式热脱附装置，其特征在于：所述窑头，回转筒体，窑尾连成的直线与水平面形成有夹角，角度为1～3°，进料口高于出料口。
3.根据权利要求1所述的回转式热脱附装置，其特征在于：所述回转筒体根据物料沿程属性变化，从窑头到窑尾方向，依次划分为升温段、蒸发段和干料段。
4.根据权利要求3所述的回转式热脱附装置，其特征在于：所述抄板为金属折弯板，高度为20～30cm，所述抄板的上端中部开设有V形缺口。
5.根据权利要求4所述的回转式热脱附装置，其特征在于：所述升温段和干料段中，所述抄板的根部与回转筒体内壁旋转方向上切线的角度为120°～150°。
6.根据权利要求4所述的回转式热脱附装置，其特征在于：所述蒸发段中，所述抄板的根部与回转筒体内壁旋转方向上切线的角度为60°～90°。
7.根据权利要求1所述的回转式热脱附装置，其特征在于：所述燃烧腔的前端，在轴向方向上设有用于延长烟气行程的隔板。
8.一种回转式热脱附系统，其特征在于：包括如权利要求1-7任一所述的回转式热脱附装置，料斗，气锁，出料夹套螺旋，陶瓷过滤器，列管式冷凝器，油水分离器，缓存油箱，缓存水箱，除雾装置，高压风机，阻火器，烧嘴，所述料斗，气锁依次连接后与回转式热脱附装置的进料口连接，所述回转式热脱附装置的排气口依次与陶瓷过滤器，列管式冷凝器，除雾装置，高压风机，阻火器，烧嘴连接，所述烧嘴设在回转式热脱附装置的燃烧腔前端底部，所述油水分离器的进口与列管式冷凝器连接，所述油水分离器的出口分别与缓存油箱，缓存水箱连接，所述回转式热脱附装置的出料口与出料夹套螺旋连接。
9.根据权利要求8所述的回转式热脱附装置，其特征在于：所述除雾装置为三级除雾，分别为一级除雾器，二级除雾器，三级除雾器，所述一级除雾器中设有数个折流板，所述二级除雾器中设有数个波形板，所述三级除雾器中设有纤维层。
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