CN110449452A - 一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置及方法 - Google Patents

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姜永录
李楠
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    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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Abstract

本发明涉及一种土壤修复装置，具体是一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置及方法，包括：物料混合器、内燃室、螺旋输送机构和冷却装置，物料混合器出料口与内燃室进料口上端的进料气锁连接，内燃室内装有螺旋输送机构，内燃室进料口沿物料输送方向一定距离设置引燃加热器，内燃室设置冷却装置，内燃室设有输料出口，输料出口设置出料气锁。污染土壤由物料混合器搅拌混合后，通过进料气锁供入装有螺旋输机构的内燃室，经引燃加热器后，进行内部无焰燃烧，燃烧结束的物料继续前进，经过冷却区后排出，完成土壤修复。本专利采用内部无焰燃烧方式修复土壤，不仅降低了能源消耗量，而且燃烧更充分，污染物氧化分解效果更好，热效率更高。

Description

一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种土壤修复装置，具体是一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置及方法。
技术背景
近年来，大型石油化工类企业陆陆续续搬迁或倒闭，留下大量被污染土地，其中，挥发性和半挥发性污染物是这类污染场地的主要污染物之一，针对此类污染物最常用的物理手段主要为热脱附，即通过控制加热温度及物料受热时间来促使有机污染物挥发，达到脱附效果。现有热脱附设备多采用外部间接供热的方法令土壤升温，土壤加热能力受热脱附设备结构限制，同时，由于热量源位置固定，使靠近热源的土壤温度高于远离的土壤温度，故土壤受热均匀性低，脱附效果不稳定，同时，此类设备的土壤吸收热量受热传递限制，燃烧热量部分损失，热效率低。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本专利的目的在于提供一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置，其结构能极大地降低外给能源需求、减少氮氧化合物排放、提高燃烧充分性、温度均匀性、热效率和有机污染物的处理效果。
为实现上述目的，本专利通过以下技术方案实现：
一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置，包括：物料混合器、进料气锁、内燃室、带式螺旋输送机构、出料气锁、尾气风机及冷却风机，所述物料混合器设置有入料口和出料口，所述出料口与内燃室进料口上端的进料气锁连接，内燃室内装有螺旋输送机构，用以物料在内燃室内的满装料输送，内燃室进料口沿物料输送方向一定距离设置引燃加热器，用于对内燃室内壁进行持续加热；内燃室设置冷却装置，用于对内燃之后的土壤进行冷却，内燃室沿物料输送方向末端向下设有输料出口，输料出口设置出料气锁。
上述技术方案中，所述内燃室为水平放置的圆柱管形，所述螺旋输送机构为带式螺旋输送机构。
上述技术方案中，所述冷却装置包括内燃室沿物料输送方向末端向上设置的冷却空气入口，引燃加热器沿物料输送方向一侧相邻设置的冷却空气出口，所述冷却空气出口与冷却风机管道连接；内燃室进料口偏离物料输送方向一端设置的尾气出口，所述尾气出口与尾气风机管道连接。
一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的方法，是利用上述任一项所述的修复有机污染土壤的装置实现的，包括以下步骤：
S1、污染土壤由物料混合器入料口供入，经过搅拌混合并提升孔隙率和透气性后，通过进料气锁供入内燃室；
S2、物料在内燃室内被螺旋输送机构输送，经过引燃加热器加热引燃，燃烧结束的物料继续前进；
S3、尾气风机和冷却风机提供的负压致使空气通过冷却空气入口进入内燃室，利用土壤内部空隙向前流动；进入内燃室的空气首先接触内燃后的土壤，对其进行冷却，冷却土壌后的空气一部分被尾气风机抽引继续向前，为土壤内部燃烧助燃，另一部分由冷却风机经冷却空气出口抽引排出；经过升温的助燃空气在内燃区与污染物相遇并发生燃烧，燃烧尾气继续被尾气风机抽引，透过未燃烧的土壤空隙由尾气出口排出，送至外部系统处理；
S4、经冷却后的污染土壤由输料出口排出内燃室，完成对土壤的修复。
上述技术方案中，所述内燃室内燃烧方式为土壤内部有机物无焰燃烧。
上述技术方案中，所述的物料混合器入料时，针对污染物浓度较低的污染土壤或孔隙率和透气性较小的土壤，采用加入固体生物质燃料的方式提高土壤综合热值和透气性。
与现有技术相比，本专利具有如下有益效果：
(1)本发明采用土壤无焰燃烧手段，使土壤燃烧区整体温度均匀性高，燃烧充分，有机物氧化分解彻底。
(2)本发明采用土壤内部燃烧手段，减少能源消耗量，降低外给能源供给量需求。
(3)助燃空气通过内燃后土壤内部缝隙逆流换热，降低了出料温度的同时，又很好地回收土壤余热用以预热助燃空气，提升热效率。
附图说明
图1为一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置的结构示意图。
其中：(1)-物料混合器、(2)-进料气锁、(3)-内燃室、(4)-带式螺旋输送机构、(5)-出料气锁、(6)-尾气风机、(7)-冷却风机、(8)-引燃加热器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
根据图1所示，一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置物料混合器(1)设置有入料口和出料口，出料口与内燃室(3)进料口上端的进料气锁(2)连接，内燃室(3)内装有螺旋输送机构(4)，用以物料在内燃室(3)内的满装料输送，内燃室(3)进料口沿物料输送方向右侧设置引燃加热器(8)，用于对内燃室内壁进行持续加热；内燃室(3)设置冷却装置，用于对内燃之后的土壤进行冷却；内燃室(3)沿物料输送方向末端向下设有输料出口，输料出口设置出料气锁(5)。有机污染土壤经物料混合器混合，进入内燃室被螺旋输送机构输送，经过引燃加热器的加热引燃作用，对内燃室(3)内壁进行小面积的持续加热，保证污染土壤可在该位置进行内部无焰燃烧，燃烧结束的物料继续前进，经过一定长度的冷却区冷却后排出内燃室(3)，完成对土壤的修复，土壤燃烧区整体温度均匀性高，燃烧充分，有机物氧化分解彻底；相对于外部间接供热的方法减少能源消耗量，降低外给能源供给量需求。
本实施例中，内燃室(3)为水平放置的圆柱管形，所述螺旋输送机构(4)为带式螺旋输送机构，可以实现物料在内燃室内的满装料输送，防止空腔造成的气体短路，同时可保证物料的连续性和透气性。
本实施例中，冷却装置包括内燃室(3)沿物料输送方向末端向上设置的冷却空气入口，引燃加热器(8)沿物料输送方向一侧相邻设置的冷却空气出口，所述冷却空气出口与冷却风机(7)管道连接；内燃室(3)进料口偏离物料输送方向一端设置的尾气出口，所述尾气出口与尾气风机(6)管道连接，尾气风机和冷却风机提供的负压致使空气通过冷却空气入口进入内燃室，通过土壤内部空隙向前流动；进入内燃室的空气首先接触内燃之后的土壤，对其进行冷却，因冷却土壤而升温的空气一部分被尾气风机抽引继续向前，为土壤内部无焰燃烧助燃，另一部分由冷却风机经冷却出口抽引排出；经过升温的助燃空气在内燃区与污染物相遇并发生无焰燃烧，燃烧的尾气继续被尾气风机抽引，透过未燃烧的土壤空隙从进料口附近的尾气出口排出内燃室，送至外部系统处理，助燃空气通过燃烧后土壤的内部空隙逆流换热，降低出料温度，同时预热助燃空气。
利用本实施例的装置进行修复有机污染土壤的方法，包括以下步骤：
1、污染土壤和固体生物质由物料混合器(1)入料口供入，经过搅拌混合并提升孔隙率和透气性后，通过进料气锁(2)供入内燃室(3)；
2、混合物料在内燃室(3)内被带式螺旋输送机构(4)输送，经过引燃加热器(8)加热引燃，燃烧结束的物料继续前进；
3、尾气风机(6)和冷却风机(7)提供的负压致使空气通过冷却空气入口进入内燃室(3)，利用土壤内部空隙向前流动；进入内燃室(3)的空气首先接触内燃后的土壤，对其进行冷却，冷却土壌后的空气一部分被尾气风机(6)抽引继续向前，为土壤内部燃烧助燃，另一部分由冷却风机(7)经冷却空气出口抽引排出；经过升温的助燃空气在内燃区(3)与污染物相遇并发生燃烧，燃烧尾气继续被尾气风机(6)抽引，透过未燃烧的土壤空隙由尾气出口排出，送至外部系统处理；
4、经冷却后的污染土壤由输料出口排出内燃室(3)，完成对土壤的修复。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的装置，其特征在于，包括：物料混合器(1)、进料气锁(2)、内燃室(3)、螺旋输送机构(4)、出料气锁(5)和冷却装置，所述物料混合器(1)设置有入料口和出料口，所述出料口与内燃室(3)进料口上端的进料气锁(2)连接，内燃室(3)内装有螺旋输送机构(4)，用以物料在内燃室(3)内的满装料输送，内燃室(3)进料口沿物料输送方向一定距离设置引燃加热器(8)，用于对内燃室内壁进行持续加热；内燃室(3)设置冷却装置，用于对内燃之后的土壤进行冷却；内燃室(3)沿物料输送方向末端向下设有输料出口，输料出口设置出料气锁(5)。
2.根据权利要求1所述的修复有机污染土壤的装置，其特征在于，所述内燃室(3)为水平放置的圆柱管形，所述螺旋输送机构(4)为带式螺旋输送机构。
3.根据权利要求2所述的修复有机污染土壤的装置，其特征在于，所述冷却装置包括内燃室(3)沿物料输送方向末端向上设置的冷却空气入口，引燃加热器(8)沿物料输送方向一侧相邻设置的冷却空气出口，所述冷却空气出口与冷却风机(7)管道连接；内燃室(3)进料口偏离物料输送方向一端设置的尾气出口，所述尾气出口与尾气风机(6)管道连接。
4.一种连续内部燃烧方式修复有机污染土壤的方法，其特征在于，是利用权利要求1-3任一项所述的修复有机污染土壤的装置实现的，包括以下步骤：
S1、污染土壤由物料混合器(1)入料口供入，经过搅拌混合并提升孔隙率和透气性后，通过进料气锁(2)供入内燃室(3)；
S2、物料在内燃室(3)内被螺旋输送机构(4)输送，经过引燃加热器(8)加热引燃，燃烧结束的物料继续前进；
S3、尾气风机(6)和冷却风机(7)提供的负压致使空气通过冷却空气入口进入内燃室(3)，利用土壤内部空隙向前流动；进入内燃室(3)的空气首先接触内燃后的土壤，对其进行冷却，冷却土壌后的空气一部分被尾气风机(6)抽引继续向前，为土壤内部燃烧助燃，另一部分由冷却风机(7)经冷却空气出口抽引排出；经过升温的助燃空气在内燃区(3)与污染物相遇并发生燃烧，燃烧尾气继续被尾气风机(6)抽引，透过未燃烧的土壤空隙由尾气出口排出，送至外部系统处理；
S4、经冷却后的污染土壤由输料出口排出内燃室(3)，完成对土壤的修复。
5.根据权利要求4所述的修复有机污染土壤的方法，其特征在于，所述内燃室(3)内燃烧方式为土壤内部有机物无焰燃烧。
6.根据权利要求5所述的修复有机污染土壤的方法，其特征在于，所述的物料混合器(1)入料时，针对污染物浓度较低的污染土壤或孔隙率和透气性较小的土壤，采用加入固体生物质燃料的方式提高土壤综合热值和透气性。
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