CN113458131A - 一种热脱附修复系统及污染土壤的热脱附方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热脱附修复系统污染土壤的热脱附方法，系统主要包括预热装置、燃烧装置和废气处理装置，预热装置包括横向设置的输料滚筒，输料滚筒两端分别为进料口和出料口，燃烧装置与出料口连接，进料口上设置有物料破碎装置，废气处理装置包括依次设置的尘气分离装置、余热回收装置、一级废气处理装置和二级废气处理装置，余热回收装置上设置有空气进口和空气出口，空气出口与输料滚筒的进料口连通；本发明的热脱附修复系统及污染土壤的热脱附方法，解决现有技术中污染土壤燃烧处理后产生的废气在收集和处理时会造成粉尘二次污染的问题。

Description

一种热脱附修复系统及污染土壤的热脱附方法

技术领域

本发明属于环境治理领域，更具体的说涉及一种热脱附修复系统及污染土壤的热脱附方法。

背景技术

热脱附是将土壤中有机污染物等分离出来，还原土壤至可使用状态。随着我国城市化和工业化进程的加快，产业结构调整力度不断加大，一些位于城区的工业企业或关停或搬迁，而大量的污染场地被遗留在城区，带来严重的环境风险,同时也制约了城市的建设和发展。在众多退役的工业污染场地中又以有机污染场地居多，有机污染物的主要种类包括：石油烃类污染物、卤代烃类污染物，农药类污染物、多环芳烃、多氯联苯、二噁英、邻苯二甲酸酯等有机污染物。

目前土壤热脱附的主要方法是采用燃烧，通过高温将有机会完全热解，还原土壤，同时会产生大量废气，然后将废气进行收集和处理，实现无害化。在这个废气处理中，为了利用废气的热能，往往首先对废气进行降低收集热能，在这个过程中，会造成随废气排出的粉尘等再次被污染，影响处理效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热脱附修复系统及污染土壤的热脱附方法，解决现有技术中污染土壤燃烧处理后产生的废气在收集和处理时会造成粉尘二次污染的问题。

本发明技术方案一种热脱附修复系统，包括预热装置、燃烧装置和废气处理装置，所述预热装置包括横向设置的输料滚筒，所述输料滚筒两端分别为进料口和出料口，所述燃烧装置与所述出料口连接，所述进料口上设置有物料破碎装置，所述废气处理装置包括依次设置的尘气分离装置、余热回收装置、一级废气处理装置和二级废气处理装置，所述余热回收装置上设置有空气进口和空气出口，所述空气出口与所述输料滚筒的进料口连通。

优选地，所述物料破碎装置包括与所述进料口连接的集料斗和设置于所述集料斗内的物料破碎组件，所述物料破碎组件包括平行且相对设置的两破碎辊轴，所述破碎辊轴表面设置有破碎楞。

优选地，所述输料滚筒由所述进料口端向出料口端倾斜，所述输料滚筒内表面上均布设置有若干沿轴线方向的拌料板，所述输料滚筒外表面上连接有驱动装置，所述驱动装置包括与所述输料滚筒套接固定的齿轮环、与所述齿轮环啮合的动力齿轮和带动所述动力齿轮旋转的驱动电机。

优选地，所述拌料板与输料滚筒呈非平行状态设置，所述输料滚筒两端均分别设置有密封端盖，所述进料口和出料口均设置在所述密封端盖上。

优选地，所述燃烧装置包括燃烧炉，所述燃烧炉包括具有中空夹层的双层燃烧腔，燃烧腔内侧面上均布设置有气孔，燃烧腔外侧面上连通有燃烧气进口，所述双层燃烧腔上连通有废气出口吗，所述废气出口与所述尘气分离装置连通，所述双层燃烧腔底部设置有物料出口。

优选地，所述尘气分离装置包括高温金属过滤箱，所述高温金属过滤箱内设置有若干高温金属过滤网，所述高温金属过滤网的孔径由入气口端向排气口端依次减小。

优选地，所述余热回收装置包括余热回收箱，所述余热回收箱内设置有废气盘管，所述废气盘管两端分别连通高温金属过滤箱的排气口和一级废气处理装置，所述空气进口和空气出口均设置在余热回收箱上。

优选地，所述一级废气处理装置和二级废气处理装置分别包括一级吸收塔和二级吸收塔，所述一级吸收塔内设置有石灰水，所述二级吸收塔内设置有活性炭，所述一级吸收塔内的石灰水底部设置有喷雾头，所述喷雾头与废气盘管连通。

一种污染土壤的热脱附方法，依次包括：

S1、土壤破碎，利用物料破碎装置对土壤进行破碎，破碎较大块的土壤，使得土壤燃烧受热均匀；

S2、土壤预热，利用预热装置对土壤进行预热，在预热中采用余热回收装置上获得的热空气进行预热；

S3、土壤燃烧，利用燃烧装置对预热后的土壤进行燃烧；

S4、废气处理，所述废气处理依次包括：

N1、尘气分离，利用尘气分离装置对由燃烧装置中排出的废气进行分离，将烟尘由废气中分离出来，获得含尘量低的废气；

N2、余热回收，将经过尘气分离装置分离出分废气经过余热回收箱，获得低温废气和高温空气，高温空气用于土壤预热；

N3、脱酸，将余热回收步骤中获得的低温废气经过具有石灰水的一级吸收塔，进行脱酸；

N4、吸附净化和排放，将经过脱酸的废气经过具有活性炭的二级吸收塔吸附，过得净化气，将净化气排放至空气中。

本发明技术方案的一种热脱附修复系统的有益效果是：在燃烧装置前增加预热装置，同时在预热装置前增加物料破碎装置，将物料的破碎、输送、预热集成，一方面提高工作效率，另一方面避免了土壤的多次周转，避免造成二次污染。在产生的废气处理中，首先将废气进行过滤，将粉尘与废气分离，然后在对废气进行降温，有效的避免了在废气与粉尘混合后，因降温导致废气中的污染源再次附着在粉尘中被过滤下来，造成粉尘的二次污染，然后收集余热，最后对废气进行吸收和净化处理。

本发明技术方案的一种污染土壤的热脱附方法的有益效果是：在产生的废气处理中，首先将废气进行过滤，将粉尘与废气分离，然后在对废气进行降温，有效的避免了在废气与粉尘混合后，因降温导致废气中的污染源再次附着在粉尘中被过滤下来，造成粉尘的二次污染，然后收集余热，最后对废气进行吸收和净化处理。

附图说明

图1为本发明技术方案的一种热脱附修复系统的结构示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本发明技术方案一种热脱附修复系统，包括预热装置1、燃烧装置2和废气处理装置100。所述预热装置1包括横向设置的输料滚筒11，所述输料滚筒11两端分别为进料口和出料口。所述燃烧装置2与所述出料口连接，所述进料口上设置有物料破碎装置8。所述废气处理装置100包括依次设置的尘气分离装置3、余热回收装置4、一级废气处理装置5和二级废气处理装置6。所述余热回收装置4上设置有空气进口和空气出口43，所述空气出口43与所述输料滚筒11的进料口连通。

基于上述技术方案，通过将土壤的破碎、输料和预热集合在一起，一方面简化设备结构，降低成本，同时也简化操作，避免对土壤进行作多次周转，避免造成土壤对环境的二次污染，同时通过预热将土壤升温，降低土壤在燃烧装置2中燃烧升温时间，提高燃烧热解工作效率。对土壤进行破碎，避免大块土壤进入燃烧装置2，确保土壤受热均匀，改善土壤中污染物热脱附程度，避免出现土壤块燃烧中心低温的问题，确保土壤全部燃烧，全部进行热解，确保进行热脱附的土壤完全燃烧。

基于上述技术方案，在产生的废气处理中，首先将废气进行过滤，将粉尘与废气分离，然后在对废气进行降温，有效的避免了在废气与粉尘混合后，因降温导致废气中的污染源再次附着在粉尘中被过滤下来，造成粉尘的二次污染，然后收集余热，最后对废气进行吸收和净化处理。

所述物料破碎装置8包括与所述进料口连接的集料斗7和设置于所述集料斗7内的物料破碎组件，所述物料破碎组件包括平行且相对设置的两破碎辊轴，所述破碎辊轴表面设置有破碎楞。通过破碎楞实现将大块土壤和结块的小块土壤进行挤压破碎，破碎操作快速，效率高。且在集料斗的物料破碎组件上堆积大量土壤，一方面不影响破碎操作，另一方面也间接实现了预热气由输料滚筒11的进料口端溢出的问题，提高预热效率，避免预热中产生的少量废气外溢造成污染的问题。

所述输料滚筒11由所述进料口端向出料口端倾斜，所述输料滚筒11内表面上均布设置有若干沿轴线方向的拌料板12，所述输料滚筒11外表面上连接有驱动装置13。所述驱动装置包括与所述输料滚筒套接固定的齿轮环、与所述齿轮环啮合的动力齿轮和带动所述动力齿轮旋转的驱动电机。所述拌料板12与输料滚筒11呈非平行状态设置。所述输料滚筒11两端均分别设置有密封端盖14，所述进料口和出料口均设置在所述密封端盖14上。

基于上述技术方案，破碎的土壤进入输料滚筒11后，在输料滚筒11内预热。同时，输料滚筒11在驱动装置13的作用下旋转，随着输料滚筒11的旋转，输料滚筒11内的土壤在拌料板12的作用下随输料滚筒11内壁旋转，在土壤运动至输料滚筒内表面的顶点或上半部分时会在重力作用下落下，实现土壤的翻面或搅拌，使得土壤预热受热均匀。

所述燃烧装置2包括燃烧炉24，所述燃烧炉24包括具有中空夹层的双层燃烧腔21。燃烧腔21内侧面上均布设置有气孔，燃烧腔21外侧面上连通有燃烧气进口23，所述双层燃烧腔21上连通有废气出口吗，所述废气出口与所述尘气分离装置3连通，所述双层燃烧腔21底部设置有物料出口22。

基于上述技术方案，燃烧气通过一定压力经过气孔进入燃烧腔21内，确保燃烧气以一定的压力进入土壤内，确保土壤完全热解，提高土壤中有机污染物去除率。

所述尘气分离装置3包括高温金属过滤箱31，所述高温金属过滤箱31内设置有若干高温金属过滤网32，所述高温金属过滤网32的孔径由入气口端向排气口端依次减小。经过燃烧腔21排出的废气首先在高温状态下直接过来，将废气中粉尘过滤出来，然后将粉尘进行收集与土壤混合即可。过滤后的废气再进行热量收集。废气在高温状态下过滤，相较于现有技术中废气首先进行降温，有效的避免了废气中的部分污染原在降温状态下随粉尘沉降后返回至土壤中，而造成二次污染的问题。如废气中的C、N、S污染源等等。

所述余热回收装置4包括余热回收箱41，所述余热回收箱41内设置有废气盘管42，所述废气盘管42两端分别连通高温金属过滤箱31的排气口和一级废气处理装置5。所述空气进口和空气出口43均设置在余热回收箱上。余热回收装置4实现对废气中热量进行回收，提高能源利用率，降低成本。且经过过滤的废气，其中还有的粉尘极少，这样废气在经过废气盘管42后，有效的避免了大量粉尘附着在废气盘管42内壁上，避免粉尘影响废气盘管42导热，所以，先进行过滤后进行热量收集，还能够提高废气中热量的利用率，在过滤中采用具有保温能力的高温金属过滤箱31，避免废气热量在过滤阶段流失过快。

所述一级废气处理装置5和二级废气处理装置6分别包括一级吸收塔51和二级吸收塔61。所述一级吸收塔51内设置有石灰水，所述二级吸收塔61内设置有活性炭。所述一级吸收塔内的石灰水底部设置有喷雾头52，所述喷雾头52与废气盘管42连通。利用石灰水实现对废气中酸性气体的吸收，利用活性炭等对废气记性再次吸收净化，获得能够直接排放的气体，排放至空气中。本技术方案中，喷雾头52的设置，使得废气与石灰水完全接触，提高石灰水对废气的吸收率。

一种污染土壤的热脱附方法，采用本及技术方案中的热脱附修复系统进行热脱附，脱附方法依次包括以下步骤：

S1、土壤破碎，利用物料破碎装置8对土壤进行破碎，破碎较大块的土壤，使得土壤燃烧受热均匀；

S2、土壤预热，利用预热装置对土壤进行预热，在预热中采用余热回收装置上获得的热空气进行预热；

S3、土壤燃烧，利用燃烧装置对预热后的土壤进行燃烧；

S4、废气处理，所述废气处理依次包括：

N1、尘气分离，利用尘气分离装置对由燃烧装置中排出的废气进行分离，将烟尘由废气中分离出来，获得含尘量低的废气；

N2、余热回收，将经过尘气分离装置分离出分废气经过余热回收箱，获得低温废气和高温空气，高温空气用于土壤预热；

N3、脱酸，将余热回收步骤中获得的低温废气经过具有石灰水的一级吸收塔，进行脱酸；

N4、吸附净化和排放，将经过脱酸的废气经过具有活性炭的二级吸收塔吸附，过得净化气，将净化气排放至空气中。

在产生的废气处理中，首先将废气进行过滤，将粉尘与废气分离，然后在对废气进行降温，有效的避免了在废气与粉尘混合后，因降温导致废气中的污染源再次附着在粉尘中被过滤下来，造成粉尘的二次污染，然后收集余热，最后对废气进行吸收和净化处理。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热脱附修复系统，其特征在于，包括预热装置、燃烧装置和废气处理装置，所述预热装置包括横向设置的输料滚筒，所述输料滚筒两端分别为进料口和出料口，所述燃烧装置与所述出料口连接，所述进料口上设置有物料破碎装置，所述废气处理装置包括依次设置的尘气分离装置、余热回收装置、一级废气处理装置和二级废气处理装置，所述余热回收装置上设置有空气进口和空气出口，所述空气出口与所述输料滚筒的进料口连通。

2.根据权利要求1所述的热脱附修复系统，其特征在于，所述物料破碎装置包括与所述进料口连接的集料斗和设置于所述集料斗内的物料破碎组件，所述物料破碎组件包括平行且相对设置的两破碎辊轴，所述破碎辊轴表面设置有破碎楞。

3.根据权利要求1所述的热脱附修复系统，其特征在于，所述输料滚筒由所述进料口端向出料口端倾斜，所述输料滚筒内表面上均布设置有若干沿轴线方向的拌料板，所述输料滚筒外表面上连接有驱动装置，所述驱动装置包括与所述输料滚筒套接固定的齿轮环、与所述齿轮环啮合的动力齿轮和带动所述动力齿轮旋转的驱动电机。

4.根据权利要求3所述的热脱附修复系统，其特征在于，所述拌料板与输料滚筒呈非平行状态设置，所述输料滚筒两端均分别设置有密封端盖，所述进料口和出料口均设置在所述密封端盖上。

5.根据权利要求1所述的热脱附修复系统，其特征在于，所述燃烧装置包括燃烧炉，所述燃烧炉包括具有中空夹层的双层燃烧腔，燃烧腔内侧面上均布设置有气孔，燃烧腔外侧面上连通有燃烧气进口，所述双层燃烧腔上连通有废气出口吗，所述废气出口与所述尘气分离装置连通，所述双层燃烧腔底部设置有物料出口。

6.根据权利要求1所述的热脱附修复系统，其特征在于，所述尘气分离装置包括高温金属过滤箱，所述高温金属过滤箱内设置有若干高温金属过滤网，所述高温金属过滤网的孔径由入气口端向排气口端依次减小。

7.根据权利要求1所述的热脱附修复系统，其特征在于，所述余热回收装置包括余热回收箱，所述余热回收箱内设置有废气盘管，所述废气盘管两端分别连通高温金属过滤箱的排气口和一级废气处理装置，所述空气进口和空气出口均设置在余热回收箱上。

8.根据权利要求1所述的热脱附修复系统，其特征在于，所述一级废气处理装置和二级废气处理装置分别包括一级吸收塔和二级吸收塔，所述一级吸收塔内设置有石灰水，所述二级吸收塔内设置有活性炭，所述一级吸收塔内的石灰水底部设置有喷雾头，所述喷雾头与废气盘管连通。

9.一种污染土壤的热脱附方法，其特征在于，依次包括：

S1、土壤破碎，利用物料破碎装置对土壤进行破碎，破碎较大块的土壤，使得土壤燃烧受热均匀；

S2、土壤预热，利用预热装置对土壤进行预热，在预热中采用余热回收装置上获得的热空气进行预热；

S3、土壤燃烧，利用燃烧装置对预热后的土壤进行燃烧；

S4、废气处理，所述废气处理依次包括：

N1、尘气分离，利用尘气分离装置对由燃烧装置中排出的废气进行分离，将烟尘由废气中分离出来，获得含尘量低的废气；

N2、余热回收，将经过尘气分离装置分离出分废气经过余热回收箱，获得低温废气和高温空气，高温空气用于土壤预热；

N3、脱酸，将余热回收步骤中获得的低温废气经过具有石灰水的一级吸收塔，进行脱酸；

N4、吸附净化和排放，将经过脱酸的废气经过具有活性炭的二级吸收塔吸附，过得净化气，将净化气排放至空气中。

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