CN113172085B - 一种智能控制的微波前置间接热脱附系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，包括进料斗，进料斗内设置有输出土壤的传送带，传送带呈螺旋状分布在仓体内；仓体内部固定设置有双层锥形体，传送带从双层锥形体顶部螺旋式缠绕到底部，且传送带经仓体底部一侧穿出；双层锥形体的顶部固定安装一个微波辐射板；传送带穿出仓体的一端伸入到辊式破碎机内，辊式破碎机的输出端设置有双绞龙螺旋输送机。本发明以金属微波辐射腔体为密闭空间，对土壤进行前期热处理，利用水本身吸波介质的特性，将微波能量转化为热能，对土壤进行增温处理，降低土壤含水率的同时通过水蒸气的热蒸馏将污染物夹带入尾气中，提高间接热脱附能量利用率。

Description

一种智能控制的微波前置间接热脱附系统
技术领域
本发明涉及土壤挥发性有机污染物修复技术领域，具体为一种智能控制的微波前置间接热脱附系统。
背景技术
热脱附技术按照处理位置的不同可分为原位、异位热脱附，原位热脱附技术包括热传导脱附技术(TCH)、电阻热脱附技术(ERH)和蒸汽热脱附技术(SEE)，异位热脱附是将污染土壤运输至成套设备而完成土壤污染物的去除。此外，热脱附还可以分为直接和间接的方式对土壤实行增温处理，直接加热是以燃烧土壤以去除污染物，热量利用率高，但是当处理高浓度污染物时，危险系数也高；而间接热脱附，通过间接加热的方式，热源与污染物不直接接触，但现有的间接热脱附装置热效率低、占地面积大、处理量小，且烟气余热没有很好的回收利用，当处理含水量较高的土壤时，还存在设备的堵塞问题。
现有间接热脱附装置缺点：
(1)目前间接热脱附设备多是由水泥、建材等行业的回转窑改造而来，窑体设计没有很好的结合土壤污染特征，热利用率较低；
(2)现有间接热脱附设备处理含水量较高的挥发性有机污染土壤时，大量的热量被用于水分的蒸发，从而修复成本和能耗较高，污染物去除效率低。此外，某些热脱附设备还存在系统复杂及二次污染控制不足等问题，需要进一步研发成套设备；
(3)现有以燃气为热源的间接热脱附设备，烟气余热利用不足，热处理周期长，且污染物处理后浓度及土壤修复效果缺乏及时的反馈。
为此我们提出一种智能控制的微波前置间接热脱附系统用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，包括进料斗，所述进料斗内设置有输出土壤的传送带，所述传送带呈螺旋状分布在仓体内；
所述仓体内部固定设置有双层锥形体，所述传送带从双层锥形体顶部螺旋式缠绕到底部，且传送带经仓体底部一侧穿出；
所述双层锥形体由两个大小不同、且相互套接的外椎体和内锥体构成，所述外椎体和内锥体之间构成一个封闭的空腔，所述空腔的顶部通过尾气收集管连通引风机，
所述外椎体的侧壁上呈螺旋式开设有多个尾气收集孔，所述尾气收集孔位于传送带的上方；
所述双层锥形体的顶部固定安装一个微波辐射板；
所述传送带穿出仓体的一端伸入到辊式破碎机内，所述辊式破碎机的输出端设置有双绞龙螺旋输送机；
所述双绞龙螺旋输送机内部输入有燃烧器排出的烟气；
所述双绞龙螺旋输送机上开设有尾气出口，所述尾气出口连通尾气系统系统。
优选的，位于所述进料斗和仓体之间的传送带呈倾斜式分布，传送带外侧安装有保护罩，且传送带上设置有凸出的V形凸起。
优选的，所述仓体由设置在外层的隔热保温外壳和设置在内层金属板构成，且仓体的侧面上开设有观察窗。
优选的，在传送带穿出仓体底部一侧的上方安装有土壤监测系统。
优选的，所述微波辐射板呈圆形结构，其直径大于传送带底部宽度。
优选的，所述双绞龙螺旋输送机的一侧开设有土壤出口。
优选的，所述尾气系统系统包括依次连通的旋风除尘器、空气预热器、喷淋冷却器、除雾器和活性炭吸附器，所述尾气出口以及尾气收集管中排出的尾气均进入到旋风除尘器内，所述活性炭吸附器的排放端连通有排放烟囱。
优选的，所述喷淋冷却器对尾气进行气液分离，液体进入到废水收集池中，气体进入到除雾器中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以微波辐射腔体，对土壤进行前期热处理，利用水的介电损耗系数，对土壤中的水分进行精准加热，降低土壤含水率的同时，对土壤进行增温处理，提高间接热脱附能量利用率；
双层锥形体充分利用微波辐射板的辐射面积，螺旋状传送污染物，使得污染物自上而下始终处于微波加热范围内，提高微波能量利用率；
利用螺旋轴外绞龙和内绞龙，对传送装置内土壤进行充分搅拌，增加土壤受热面积，且增长土壤的停留时间，提高燃气热利用率；
通过空气预热器将燃烧器进气、微波加热仓进气和烟气进行热交换，提高土壤处理过程烟气余热利用率，尾气进入后续处理系统，通过活性炭吸附罐达标排放。
附图说明
图1为本发明中系统示意图；
图2为本发明双层锥形体示意图。
图中：1进料斗、2传送带、201保护罩、202V形凸起、3仓体、31隔热保温外壳、32金属板、301微波辐射板、302观察窗、303土壤检测系统、4双层锥形体、41外椎体、42内椎体、401尾气收集孔、402尾气收集管、403引风机、404支架、5辊式破碎机、6双绞龙螺旋输送机、601洁净土壤出口、602尾气出口、7燃烧器、8尾气处理系统、81旋风除尘器、82空气预热器、83喷淋冷却器、84废水收集池、85除雾器、86活性炭吸附器、87排放烟囱。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，包括进料斗1，经过破碎、筛分后的土壤进入进料斗1中，进料斗1内设置有输出土壤的传送带2，传送带2呈螺旋状分布在仓体3内，位于进料斗1和仓体3之间的传送带2呈倾斜式分布，传送带2上的土壤向上倾斜地向仓体3内部输送，传送带2外侧安装有保护罩201，且传送带2上设置有凸出的V形凸起202，对放置到传送带2上的土壤起到限位作用。
仓体3由设置在外层的隔热保温外壳31和设置在内层金属板32构成，且仓体3的侧面上开设有观察窗302。在传送带2穿出仓体3底部一侧的上方安装有土壤监测系统303，该土壤监测系统303直接采用本领域的常用设备，用于测试土壤含水率等指标。
仓体3内部固定设置有双层锥形体4，传送带2从双层锥形体4顶部螺旋式缠绕到底部，且传送带2经仓体3底部一侧穿出；双层锥形体4的顶部固定安装一个微波辐射板301。在微波加热仓内对传送带2上的土壤进行前期预处理，降低土壤含水量至10％以下。
进一步的，微波辐射板301呈圆形结构，其直径大于传送带2底部宽度，充分利用微波辐射板的辐射面积，螺旋状传送污染物，使得污染物自上而下始终处于微波加热范围内，提高微波能量利用率。
双层锥形体4由两个大小不同、且相互套接的外椎体41和内锥体42构成，外椎体41和内锥体42之间构成一个封闭的空腔，空腔的顶部通过尾气收集管402连通引风机403。
外椎体41的侧壁上呈螺旋式开设有多个尾气收集孔401，尾气收集孔401位于传送带2的上方，尾气收集孔401贯穿外椎体41的侧壁并与空腔连通。
以微波辐射板301为热源，在仓体内部形成微波辐射网，通过对土壤中水分的靶向加热，形成水蒸气-气相污染混合物。开启仓外风机，通过夹层锥柱的空腔中、螺旋传送带正上方的尾气收集孔401，抽提后的尾气进入气液分离器，再进入空气预热器进一步处理。
传送带2穿出仓体3的一端伸入到辊式破碎机5内，微波加热仓外部设置辊式破碎设备，调节土壤粒径后进入间接热脱附室，前置处理后的水蒸气及尾气、间接热脱附的尾气经过空气预热器将热量交换至燃烧器进气、微波加热仓内后，进入尾气处理系统。辊式破碎机5的输出端设置有双绞龙螺旋输送机6，利用外绞龙对土壤进行传送，内蛟龙对土壤进行搅拌。
进一步的，双绞龙螺旋输送机6的一侧开设有土壤出口601。
双绞龙螺旋输送机6内部输入有燃烧器7排出的烟气；
双绞龙螺旋输送机6上开设有尾气出口602，尾气出口602连通尾气系统系统8，且尾气出口602上设置有阀门。
尾气系统系统8包括依次连通的旋风除尘器81、空气预热器82、喷淋冷却器83、除雾器85和活性炭吸附器86，尾气出口602以及尾气收集管402中排出的尾气均进入到旋风除尘器81内，活性炭吸附器86的排放端连通有排放烟囱87，双绞龙螺旋输送机6中脱附后的气体是水蒸气、气相污染物的混合物，气液分离器将土壤颗粒和大水滴分离，之后尾气进入旋风除尘器除尘，进一步的进入喷淋冷凝塔冷凝，喷淋废水集中处理，最后尾气再经活性炭吸附后达标排放。
喷淋冷却器83对尾气进行气液分离，液体进入到废水收集池84中，气体进入到除雾器85中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，包括进料斗，其特征在于：
所述进料斗内设置有输出土壤的传送带，所述传送带呈螺旋状分布在仓体内；
位于所述进料斗和仓体之间的传送带呈倾斜式分布，传送带外侧安装有保护罩，且传送带上设置有凸出的V形凸起；
所述仓体内部固定设置有双层锥形体，所述传送带从双层锥形体顶部螺旋式缠绕到底部，且传送带经仓体底部一侧穿出；
所述双层锥形体由两个大小不同、且相互套接的外椎体和内锥体构成，所述外椎体和内锥体之间构成一个封闭的空腔，所述空腔的顶部通过尾气收集管连通引风机，
所述外椎体的侧壁上呈螺旋式开设有多个尾气收集孔，所述尾气收集孔位于传送带的上方；
所述双层锥形体的顶部固定安装一个微波辐射板；
所述传送带穿出仓体的一端伸入到辊式破碎机内，所述辊式破碎机的输出端设置有双绞龙螺旋输送机；
所述双绞龙螺旋输送机外部的夹层内输入有燃烧器排出的高温烟气；
所述双绞龙螺旋输送机上开设有尾气出口，所述尾气出口连通尾气系统。
2.根据权利要求1所述的一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，其特征在于：所述仓体由设置在外层的隔热保温外壳和设置在内层金属板构成，且仓体的侧面上开设有观察窗。
3.根据权利要求1所述的一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，其特征在于：在传送带穿出仓体底部一侧的上方安装有土壤监测系统。
4.根据权利要求1所述的一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，其特征在于：所述微波辐射板呈圆形结构，其直径大于传送带底部宽度。
5.根据权利要求1所述的一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，其特征在于：所述双绞龙螺旋输送机的一侧开设有土壤出口。
6.根据权利要求1所述的一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，其特征在于：所述尾气系统包括依次连通的旋风除尘器、空气预热器、喷淋冷却器、除雾器和活性炭吸附器，所述尾气出口以及尾气收集管中排出的尾气均进入到旋风除尘器内，所述活性炭吸附器的排放端连通有排放烟囱。
7.根据权利要求6所述的一种智能控制的微波前置间接热脱附系统，其特征在于：所述喷淋冷却器对尾气进行气液分离，液体进入到废水收集池中，气体进入到除雾器中。
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