CN113426820B - 一种过热式蒸汽热脱附装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过热式蒸汽热脱附装置，包括底部呈倾斜设置的保温外筒以及设置在其内的内筒，保温外筒的一端设置有进料装置，且保温外筒的另一端设置有蒸汽发生装置，蒸汽发生装置与保温外筒之间还设置有能够带动内筒在保温外筒内转动的转动连接装置，且保温外筒靠近蒸汽发生装置的顶部安装有余热抽提装置；本发明通过高温蒸汽降低高粘性污染成分的表面张力和黏度，以热对流、热辐射和热传导的方式将污染物加热升温，变距无轴螺旋连接传送与蒸汽联合增大土壤孔隙，促进污染物脱离去除，以过热蒸汽网将蒸汽管出口蒸汽二次加热，使得高压进入低压环境中的蒸汽及形成的部分低压蒸汽闪蒸为过热蒸汽，将污染物蒸发去除。

Description

一种过热式蒸汽热脱附装置
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体为一种过热式蒸汽热脱附装置。
背景技术
近年来，国内许多大中型城市内石油化工企业、油墨印刷厂、焦化厂等在“退二进三、退城进园”新形势下的错位发展，企业搬迁形成了数量众多垃圾堆场和有机污染遗留地，大量的石油、芳香化合物、多氯代有机物、农药和苯系物进入土壤及地下水环境，由于它们绝大部分是难溶、有毒、致癌的，所以污染一旦形成，便会滞留在土壤中持续危害作物生长、影响生态可持续，污染物再经过营养链中的营养关系进入人体，危害人体健康。所以土壤有机物污染在内的土壤污染是生态文明型社会重点关注和致力解决的问题，于是，就出现了蒸汽热脱附技术，蒸汽热脱附技术是通过锅炉产生的高温蒸汽注入有机污染土壤中，通过蒸汽-污染物之间的辐射加热、传导加热和热对流直接、间接热交换，将挥发性有机物加热至足够的温度，通过蒸汽将气相污染物夹带去除，能源清洁且热传送速率快。
但是存在以下问题：
(1)、蒸汽温度的局限问题，锅炉产生的160℃及以上高温的蒸汽进入土壤环境后，蒸汽管内高温高压蒸汽在进入低压环境时，便会形成部分低压冷凝水，只能到达100℃这一临界点，很大程度的较少其污染物处理范围，影响其实际应用；
(2)、挥发性有机污染物在高温受热区内会转化为气相，随温度的升高，其饱和蒸气压随之升高，促进污染物向出口方向迁移，但是在远离蒸汽孔区域存在一个蒸汽凝结峰，污染物重新冷凝，此时污染物自身重力可以克服蒸汽捕获力，液态污染物再次进入土壤，影响修复效率；
(3)、蒸汽在处理低渗透性和低孔隙度的黏性土壤时，土壤颗粒的非均相限制了污染物气液-两相间的传质，出现污染物去除减缓的情况，限制技术的推广应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种过热式蒸汽热脱附装置，解决了背景技术中提到的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种过热式蒸汽热脱附装置，包括底部呈倾斜设置的保温外筒以及设置在其内的内筒，所述保温外筒的一端设置有进料装置，且保温外筒的另一端设置有蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置与保温外筒之间还设置有能够带动内筒在保温外筒内转动的转动连接装置，且保温外筒靠近蒸汽发生装置的顶部安装有余热抽提装置；
所述保温外筒分为预处理段和高温高压热处理区，且预处理段靠近进料装置、高温高压热处理区靠近蒸汽发生装置，所述高温高压热处理区的顶部设有安装在保温外筒顶部的温度表和压力表；
所述进料装置包括入料槽，且入料槽内设置有破碎轮，所述入料槽的一侧设置有提升料槽，且入料槽的出料口与提升料槽的进料口之间设置有传送带，所述提升料槽外设置有密封罩，且提升料槽内设置有对物料进行提升的提升皮带轮，所述预处理段的顶部设有安装在保温外筒顶部、与提升料槽顶部出料口相连通的进料锁气器；
所述蒸汽发生装置包括设置在保温外筒另一端的电热电热蒸汽发生器，且电热电热蒸汽发生器上也安装有温度表和压力表，所述电热电热蒸汽发生器的底端设置有排污阀，且电热电热蒸汽发生器的蒸汽管相连通有过热蒸汽网，所述内筒的另一端安装有转动转动筒，且过热蒸汽网安装在转动筒内，所述转动筒一直延伸至内筒靠近进料装置的内壁上，且转动筒的表面设置有变距无轴螺旋，所述变距无轴螺旋的螺距由进料端向出料端逐渐变小；所述转动筒靠近蒸汽发生装置一侧的底端设置有集污管，且转动筒位于内筒内的外表面上开设有多个蒸汽孔，蒸汽孔孔径由进料端向出料端逐渐变小，所述转动连接装置安装在转动筒外；
所述转动连接装置包括横向安装在保温外筒外侧的电机，且电机的转动轴上安装有主齿轮，所述转动筒的外表面安装有与主齿轮相啮合的传动齿轮。
如上述的过热式蒸汽直接热脱附装置，其中，优选的是，所述余热抽提装置包括安装在保温外筒顶部、与内筒相连通的抽提管，且保温外筒外设置有与抽提管相连通的冷凝塔，所述抽提管沿向冷凝塔的方向依次安装有挥发性有机物在线检测仪和抽提风机，所述冷凝塔的外侧设置有与其相连通的气液分离器。
如上述的过热式蒸汽直接热脱附装置，其中，优选的是，所述余热抽提装置还包括与气液分离器相连通的活性炭吸附塔和油水分离器，且活性炭吸附塔相连通有烟囱、油水分离器相连通有废水处理装置。
本发明与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、通过高温蒸汽降低高粘性污染成分的表面张力和黏度，以热对流、热辐射和热传导的方式将污染物加热升温，变距无轴螺旋连接传送与蒸汽联合增大土壤孔隙，促进污染物脱离去除。
(2)、以过热蒸汽网将蒸汽管出口蒸汽二次加热，使得高压进入低压环境中的蒸汽及形成的部分低压蒸汽闪蒸为过热蒸汽，以过热蒸汽为热流体介质将污染物蒸发去除。
(3)、装备内置具孔蒸汽管，通过土壤的全段蒸汽热处理，污染物迁移路径热源的不断输入，防止有机物在土壤中提前凝结积累。
(4)、通过变距无轴螺旋的螺距的改变和蒸汽管蒸汽孔径的改变，形成预处理段和高温高压热处理区，一方面预热土壤环境、防止蒸汽冷凝峰的形成，另一方面形成高压段，过热蒸汽与污染物充分接触热交换。
(5)、通过余热抽提装置，利用蒸汽余热形成筒体保温层，且保温外筒底部形成一定的倾斜角，收集冷凝水-液相污染物。
(6)、设置连续式进出料装置，结构简单，操作性强，能够实现土壤连续脱附抽提。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图中：1、电热蒸汽发生器；2、温度表；3、压力表；4、排污阀；5、过热蒸汽网；6、蒸汽管；7、传动齿轮；8、转动筒；9、电机；10、抽提管；11、抽提风机；12、入料槽；13、破碎轮；14、传送带；15、提升料槽；16、密封罩；17、提升皮带轮；18、进料锁气器；19、保温外筒；20、内筒；21、变距无轴螺旋；22、蒸汽孔；23、预处理段；24、高温高压热处理区；25、冷凝塔；26、气液分离器；27、活性炭吸附塔；28、油水分离器；29、废水处理装置；30、烟囱；31、集污管；32、挥发性有机物在线检测仪。
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，本发明提供一种技术方案：一种过热式蒸汽热脱附装置，包括底部呈倾斜设置的保温外筒19以及设置在其内的内筒20，保温外筒19的一端设置有进料装置，且保温外筒19的另一端设置有蒸汽发生装置，蒸汽发生装置与保温外筒19之间还设置有能够带动内筒20在保温外筒19内转动的转动连接装置，且保温外筒19靠近蒸汽发生装置的顶部安装有余热抽提装置；
保温外筒19分为预处理段23和高温高压热处理区24，且预处理段23靠近进料装置、高温高压热处理区24靠近蒸汽发生装置，高温高压热处理区24的顶部设有安装在保温外筒19顶部的温度表2和压力表3，在变距无轴螺旋21和蒸汽孔22配合，形成的过热蒸汽大量且充分与土壤接触，并和后端输入的蒸汽形成预处理段23，变距无轴螺旋21连接内筒20，内筒20连接筒外电机9，所述变距无轴螺旋21的螺距由进料端向出料端逐渐变小；蒸汽管6连接蒸汽发生装置且固定，所以转动内筒20，随之变距无轴螺旋21传送土壤，形成连续式进出料处理；
进料装置包括入料槽12，且入料槽12内设置有破碎轮13，入料槽12的一侧设置有提升料槽15，且入料槽12的出料口与提升料槽15的进料口之间设置有传送带14，提升料槽15外设置有密封罩16，且提升料槽15内设置有对物料进行提升的提升皮带轮17，预处理段23的顶部设有安装在保温外筒19顶部、与提升料槽15顶部出料口相连通的进料锁气器18；
蒸汽发生装置包括设置在保温外筒19另一端的电热电热蒸汽发生器1，且电热电热蒸汽发生器1上也安装有温度表2和压力表3，电热电热蒸汽发生器1的底端设置有排污阀4，且电热电热蒸汽发生器1的蒸汽管6相连通有过热蒸汽网5，内筒20的另一端安装有转动转动筒8，且过热蒸汽网5安装在转动筒8内，转动筒8一直延伸至内筒20靠近进料装置的内壁上，且转动筒8的表面设置有变距无轴螺旋21，所述变距无轴螺旋21的螺距由进料端向出料端逐渐变小；转动筒8靠近蒸汽发生装置一侧的底端设置有集污管31，且转动筒8位于内筒20内的外表面上开设有多个蒸汽孔22，蒸汽孔22孔径由进料端向出料端逐渐变小，转动连接装置安装在转动筒8外，蒸汽发生装置形成的高温蒸汽经过过热蒸汽网5，二次加热形成过热蒸汽，以过热蒸汽为热流体介质对土壤加热处理。过热蒸汽通过内置蒸汽孔22进入土壤，形成不同压力梯度的蒸汽对土壤进行处理；
转动连接装置包括横向安装在保温外筒19外侧的电机9，且电机9的转动轴上安装有主齿轮，转动筒8的外表面安装有与主齿轮相啮合的传动齿轮7。
余热抽提装置包括安装在保温外筒19顶部、与内筒20相连通的抽提管10，且保温外筒19外设置有与抽提管10相连通的冷凝塔25，抽提管10沿向冷凝塔25的方向依次安装有挥发性有机物在线检测仪32和抽提风机11，冷凝塔25的外侧设置有与其相连通的气液分离器26。
余热抽提装置还包括与气液分离器26相连通的活性炭吸附塔27和油水分离器28，且活性炭吸附塔27相连通有烟囱30、油水分离器28相连通有废水处理装置29(废水处理装置29为现有技术中的处理设备，在本发明中不再赘述)，通过末端抽提风机11的添加，将蒸汽-气相污染物抽提穿过内筒20和保温外筒19之间的通道，形成余热利用系统，此过程产生的冷凝水和液相污染物，通过疏水阀排出，既可以保温，也能减少冷凝系统尾气处理压力。
工作原理：挥发性、半挥发性有机污染土壤加入入料槽12内，经破碎轮13(破碎轮13可以由外部机电设备带动转动，机电设备带动破碎轮13转动为现有技术，故在本申请文件内不再赘述)处理后，由提升皮带轮17中的提升料槽15传送入蒸汽热脱附室内，经过预处理段23和高温高压热处理区24后，修复完成后的土壤经出料锁气器排出，形成连续式装备，有机物在过热蒸汽的处理下，形成的蒸汽-气相有机物通过抽提装置形成保温蒸汽层，换热形成的汽液混合物通过集污管31收集，大部分混合气进入冷凝塔25冷凝，经过气液分离后，气体由活性炭吸附塔27吸附经烟囱30排放，污水由油水分离器28分离，进入废水处理装置29处理。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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 (3)

1.一种过热式蒸汽热脱附装置，其特征在于：包括底部呈倾斜设置的保温外筒(19)以及设置在其内的内筒(20)，所述保温外筒(19)的一端设置有进料装置，且保温外筒(19)的另一端设置有蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置与保温外筒(19)之间还设置有能够带动内筒(20)在保温外筒(19)内转动的转动连接装置，且保温外筒(19)靠近蒸汽发生装置的顶部安装有余热抽提装置；
所述保温外筒(19)分为预处理段(23)和高温高压热处理区(24)，且预处理段(23)靠近进料装置、高温高压热处理区(24)靠近蒸汽发生装置，所述高温高压热处理区(24)的顶部设有安装在保温外筒(19)顶部的温度表(2)和压力表(3)；
所述进料装置包括入料槽(12)，且入料槽(12)内设置有破碎轮(13)，所述入料槽(12)的一侧设置有提升料槽(15)，且入料槽(12)的出料口与提升料槽(15)的进料口之间设置有传送带(14)，所述提升料槽(15)外设置有密封罩(16)，且提升料槽(15)内设置有对物料进行提升的提升皮带轮(17)，所述预处理段(23)的顶部设有安装在保温外筒(19)顶部、与提升料槽(15)顶部出料口相连通的进料锁气器(18)；
所述蒸汽发生装置包括设置在保温外筒(19)另一端的电热电热蒸汽发生器(1)，且电热电热蒸汽发生器(1)上也安装有温度表(2)和压力表(3)，所述电热电热蒸汽发生器(1)的底端设置有排污阀(4)，且电热电热蒸汽发生器(1)的蒸汽管(6)相连通有过热蒸汽网(5)，所述内筒(20)的另一端安装有转动转动筒(8)，且过热蒸汽网(5)安装在转动筒(8)内，所述转动筒(8)一直延伸至内筒(20)靠近进料装置的内壁上，且转动筒(8)的表面设置有变距无轴螺旋(21)，所述变距无轴螺旋(21)的螺距由进料端向出料端逐渐变小；所述转动筒(8)靠近蒸汽发生装置一侧的底端设置有集污管(31)，且转动筒(8)位于内筒(20)内的外表面上开设有多个蒸汽孔(22)，所述蒸汽孔(22)孔径由进料端向出料端逐渐变小，所述转动连接装置安装在转动筒(8)外；
所述转动连接装置包括横向安装在保温外筒(19)外侧的电机(9)，且电机(9)的转动轴上安装有主齿轮，所述转动筒(8)的外表面安装有与主齿轮相啮合的传动齿轮(7)。
2.根据权利要求1所述的一种过热式蒸汽热脱附装置，其特征在于：所述余热抽提装置包括安装在保温外筒(19)顶部、与内筒(20)相连通的抽提管(10)，且保温外筒(19)外设置有与抽提管(10)相连通的冷凝塔(25)，所述抽提管(10)沿向冷凝塔(25)的方向依次安装有挥发性有机物在线检测仪(32)和抽提风机(11)，所述冷凝塔(25)的外侧设置有与其相连通的气液分离器(26)。
3.根据权利要求2所述的一种过热式蒸汽热脱附装置，其特征在于：所述余热抽提装置还包括与气液分离器(26)相连通的活性炭吸附塔(27)和油水分离器(28)，且活性炭吸附塔(27)相连通有烟囱(30)、油水分离器(28)相连通有废水处理装置(29)。
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