CN114042743A - 一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法 - Google Patents
一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114042743A CN114042743A CN202111385354.9A CN202111385354A CN114042743A CN 114042743 A CN114042743 A CN 114042743A CN 202111385354 A CN202111385354 A CN 202111385354A CN 114042743 A CN114042743 A CN 114042743A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molten salt
- thermal desorption
- soil
- tail gas
- gas outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 115
- 238000003795 desorption Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000005067 remediation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims description 3
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 14
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/06—Reclamation of contaminated soil thermally
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法，属于污染场地土壤修复技术领域。该系统包括热脱附反应器、熔盐槽、和特斯拉逆向阀尾气出口系统，熔盐槽的输出端依次通过熔盐泵、熔盐炉与热脱附反应器相连，热脱附反应器的输出端与熔盐槽的输入端相连；进料装置与热脱附反应器相连，所述的热脱附反应器的尾气出口中设有特斯拉逆向阀。本发明系统的间接热脱附效率大幅提升，不存在能量浪费。
Description
技术领域
本发明属于污染场地土壤修复技术领域，适用于有机污染场地土壤的修复，具体涉及一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统。
背景技术
土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，当排入土壤的有害物质过多超过土壤自净能力时就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过"土壤→植物→人体"，或通过"土壤→水→人体"间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度，就发生了土壤污染。
目前污染严重的场地主要包括化工厂、农药厂、冶炼厂、加油站、化学品储罐等，这类场地的污染物主要以有机污染为主，根据其熔沸点的差异又可分为挥发性有机物、半挥发性有机物、持久性有机物及农药等。这类污染土壤的修复技术包括焚烧(水泥窑协同处置)、植物修复、生物修复、化学修复及热脱附等，其中热脱附技术具有处理效率高、修复周期短、装置可移动等优点，广泛应用于挥发/半挥发性有机污染场地修复，美国EPA统计显示欧美场地修复案例中热脱附占20～30％，是场地修复主要技术之一。
热脱附技术是通过直接或间接加热，使开挖的污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除。热脱附技术根据传热方式分为直接热脱附和间接热脱附，根据实施方式分为原位热脱附和异位热脱附。其中异位间接热脱附系统因结构紧凑，易于撬块化实现，便于运输等优点得到广泛应用。现有异位间接热脱附系统采用电加热和燃烧产生的高温烟气加热两种形式。
申请号201821124121.7公开了一种污染土壤电加热间接热脱附装置，利用电能转换成热能对土壤进行加热处理；1度电能只能产生1kw热量，1度燃气或1升燃油可以产生 10～12kw热量，结合工业用电价格和燃气、燃油价格，对比可见，电热传导加热的成本较高，不经济，而且一吨土壤完成热脱附反应通常需要约300kw热量，一旦处理能力超过每小时4吨，用电负荷将超过1000kw以上，常规供电设施已经不能满足，需要大规模供电设施辅助，因此使用规模受限。
申请号201920224738.4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，该装置在回转筒体外的燃烧腔中布设多个燃烧器，通过燃料燃烧产生的高温烟气加热污染土壤，由于加热介质是烟气，而气固传热效率很低，排出的烟气仍然携带大量热量，能量利用率低；并且烟气密度小，比热容低，单位体积所能携带的能量很少，需要配送大量的烟气才能实现理想的加热效果，因此燃烧腔会占用较大的空间。
发明内容
本发明针对现有上述技术存在的缺陷提供了一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统，该系统包括热脱附反应器、熔盐槽和尾气出口系统，所述的热脱附反应器中设有熔盐加热管、熔盐回流管以及位于出料端的套管，所述的熔盐加热管与熔盐回流管连通；套管的内管与熔盐回流管以及旋转接头的熔盐出口连通，套管的内管与外管之间夹套与熔盐加热管以及旋转接头的熔盐进口连通；熔盐槽的输出端依次通过熔盐泵、熔盐炉与熔盐进口相连，熔盐出口与熔盐槽的输入端相连；进料装置与热脱附反应器相连，进料装置的部分位于尾气出口系统内腔中，且尾气出口系统的出气通道为逆向布置的特斯拉阀。
本发明技术方案中：特斯拉阀结构的逆向布置的目的是为了减慢气体流动的速度。
本发明技术方案中：热脱附反应器的尾端设有出料端固定罩。
本发明技术方案中：旋转接头的固定端与出料端固定罩连接，旋转接头的旋转端与套管连接。
本发明技术方案中：热脱附反应器的转筒周围设有隔热层。
一种利用上述的系统实现土壤修复的方法，该方法是将熔盐槽中450～550℃的熔盐由熔盐泵驱动，输送至熔盐炉中，被燃料燃烧产生的烟气加热至650～750℃，然后经过热脱附反应器与土壤发生间接热交换，热交换后熔盐冷却至450～550℃并返回熔盐槽，而挥发成尾气的水分和有机污染物与固态土壤分离后，通过特斯拉逆向阀尾气出口系统对进料土壤进行预加热，如此形成熔盐循环蓄热放热回路，实现燃料燃烧产生的烟气以熔盐为主要能量传输介质间接加热土壤的过程。
本发明技术方案中，气出口系统采用圆筒形结构并包裹进料装置，筒体材质为耐热金属，同时圆筒内部构造采用逆向布置的特斯拉阀结构；高温尾气进入特斯拉逆向阀尾气出口系统后，与中心的进料装置进行换热，对土壤进行预加热。
本发明技术方案中，熔盐融化温度不高于450℃，使用温度下限不高于500℃，使用温度上限不低于700℃，优选配方为21％NaCl+31％BaCl2+48％CaCl2(融化温度435℃，使用温度480～750℃)。
本发明技术方案中，转筒外形为长圆柱筒状，筒体材质为耐热金属，外部包覆隔热层，内部设有与筒体固定且随筒体一起旋转的熔盐加热管、熔盐回流管和位于出料端的套管，如此构成熔盐在转筒内的通道。
本发明技术方案中，熔盐加热管的中心线与转筒轴心线平行，在筒体内部沿周向均布，材质为耐热不锈钢。
本发明技术方案中，熔盐回流管中心线与转筒轴心线重合，材质为耐热不锈钢。
本发明技术方案中，所述的旋转接头是一种360°旋转输送介质的一端固定，另一端旋转并具有密封性的连接器，具备750℃以上耐温性能，其固定端与出料端固定罩连接，旋转端与套管连接，实现熔盐加热管、熔盐回流管和套管随筒体旋转的同时内部流动的熔盐与外部固定的管路连通且密封。
本发明的有益效果：
(1)间接热脱附效率大幅提升：因为传统烟气通过不锈钢筒体间接加热的效率受到烟气与不锈钢筒体传热性能的限制(传热系数通常仅为20-30W/m2.℃)。而液态熔盐与不锈钢筒体的传热效率很高(估计达到200W/m2.℃以上)。传热性能提升了，所以设备效率大幅提升
(2)传统方式在不锈钢筒体外需要有一个烟气流动的夹套，而本方案熔盐管在转筒内部，不需要烟气夹套，在同等设备尺寸下，转筒尺寸可以做到更大(原来直径2m，现在直径2.4m)，设备的空间利用率更高，相应的处理能力也提升了(与转筒直径的平方成正比)。
(3)传统烟气从夹套内走一遍之后，温度还有400℃以上，就直接排放了，存在能量浪费。本方案熔盐循环使用，同时处置后的高温废气利用特斯拉逆向阀对土壤进行预加热，因此不存在能量浪费。
附图说明
图1为本发明系统的一种示意图。
图2是本发明系统的另一种示意图。
图3为转筒工作状态的截面图。
图4为特斯拉逆向阀的示意图。
其中：热脱附反应器(1)、熔盐槽(2)、熔盐泵(3)、熔盐炉(4)、熔盐(5)、尾气出口系统(6)、进料装置(7)、转筒(8)、出料端固定罩(9)、旋转接头(10)、熔盐加热管 (11)、熔盐回流管(12)、套管(13)、隔热层(14)
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
如图1～3，一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统，该系统包括热脱附反应器 1、熔盐槽2和尾气出口系统6，所述的热脱附反应器1中设有熔盐加热管11、熔盐回流管 12以及位于出料端的套管13，所述的熔盐加热管11与熔盐回流管12连通；套管的内管与熔盐回流管以及旋转接头的熔盐出口连通，套管的内管与外管之间夹套与熔盐加热管以及旋转接头的熔盐进口连通；熔盐槽2的输出端依次通过熔盐泵3、熔盐炉4与熔盐进口相连，熔盐出口与熔盐槽2的输入端相连；进料装置7与热脱附反应器1相连，进料装置7 的部分位于尾气出口系统6内腔中，且尾气出口系统6的出气通道为逆向布置的特斯拉阀。热脱附反应器1的尾端设有出料端固定罩9。旋转接头的固定端与出料端固定罩连接，旋转接头的旋转端与套管连接。热脱附反应器1的转筒8周围设有隔热层14。
一种利用上述系统实现土壤修复的方法，该方法是将熔盐槽2中450～550℃的熔盐5 由熔盐泵3驱动，输送至熔盐炉4中，被燃料燃烧产生的烟气加热至650～750℃，然后经过热脱附反应器1与土壤发生间接热交换，热交换后熔盐5冷却至450～550℃并返回熔盐槽，而挥发成尾气的水分和有机污染物与固态土壤分离后，通过特斯拉逆向阀尾气出口系统6对进料土壤进行预加热，如此形成熔盐循环蓄热放热回路，实现燃料燃烧产生的烟气以熔盐为主要能量传输介质间接加热土壤的过程。
Claims (5)
1.一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统，其特征在于：该系统包括热脱附反应器(1)、熔盐槽(2)和尾气出口系统(6)，所述的热脱附反应器(1)中设有熔盐加热管(11)、熔盐回流管(12)以及位于出料端的套管(13)，所述的熔盐加热管(11)与熔盐回流管(12)连通；套管的内管与熔盐回流管以及旋转接头的熔盐出口连通，套管的内管与外管之间夹套与熔盐加热管以及旋转接头的熔盐进口连通；熔盐槽(2)的输出端依次通过熔盐泵(3)、熔盐炉(4)与熔盐进口相连，熔盐出口与熔盐槽(2)的输入端相连；进料装置(7)与热脱附反应器(1)相连，进料装置(7)的部分位于尾气出口系统(6)内腔中，且尾气出口系统(6)的出气通道为逆向布置的特斯拉阀。
2.根据权利要求1所述的熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统，其特征在于：热脱附反应器(1)的尾端设有出料端固定罩(9)。
3.根据权利要求2所述的熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统，其特征在于：旋转接头的固定端与出料端固定罩连接，旋转接头的旋转端与套管连接。
4.根据权利要求1所述的熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统，其特征在于：热脱附反应器(1)的转筒(8)周围设有隔热层(14)。
5.一种利用权利要求1所述的系统实现土壤修复的方法，其特征在于：该方法是将熔盐槽(2)中450～550℃的熔盐(5)由熔盐泵(3)驱动，输送至熔盐炉(4)中，被燃料燃烧产生的烟气加热至650～750℃，然后经过热脱附反应器(1)与土壤发生间接热交换，热交换后熔盐(5)冷却至450～550℃并返回熔盐槽，而挥发成尾气的水分和有机污染物与固态土壤分离后，通过特斯拉逆向阀尾气出口系统(6)对进料土壤进行预加热，如此形成熔盐循环蓄热放热回路，实现燃料燃烧产生的烟气以熔盐为主要能量传输介质间接加热土壤的过程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111385354.9A CN114042743A (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111385354.9A CN114042743A (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114042743A true CN114042743A (zh) | 2022-02-15 |
Family
ID=80210214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111385354.9A Pending CN114042743A (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114042743A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116871311A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-10-13 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种传热强化的外热回转式异位间接热脱附反应器 |
| CN116871311B (zh) * | 2023-06-21 | 2024-05-31 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种传热强化的外热回转式异位间接热脱附反应器 |
-
2021
- 2021-11-22 CN CN202111385354.9A patent/CN114042743A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116871311A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-10-13 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种传热强化的外热回转式异位间接热脱附反应器 |
| CN116871311B (zh) * | 2023-06-21 | 2024-05-31 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种传热强化的外热回转式异位间接热脱附反应器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112658023B (zh) | 一种热风循环式间接热脱附土壤修复系统及其方法 | |
| CN203159415U (zh) | 污泥高温碳化系统 | |
| CN106006799B (zh) | 过热蒸汽碳化印染中间体生产废水的方法及装置 | |
| CN210305028U (zh) | 一种用于治理有机物污染土壤异位热脱附修复设备 | |
| CN111558611B (zh) | 一种用于汞污染土壤的负压热脱附处理系统 | |
| CN102873087A (zh) | 土壤修复系统及土壤修复方法 | |
| CN112658022B (zh) | 一种热管强化蓄热的间接热脱附土壤修复装置及方法 | |
| CN216540166U (zh) | 一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统 | |
| CN207577115U (zh) | 一种余热高效利用的有机污染土壤异位热脱附修复系统 | |
| CN219995936U (zh) | 一种烟气降温装置 | |
| CN114042743A (zh) | 一种熔盐循环式异位间接热脱附土壤修复系统及方法 | |
| CN216297501U (zh) | 一种熔盐循环式原位热脱附土壤修复系统 | |
| CN214022589U (zh) | 一种热管强化蓄热的间接热脱附土壤修复装置 | |
| CN103409147B (zh) | 预热式碳化炉 | |
| CN113213449A (zh) | 锂离子电池石墨类负极材料/锂离子电池磷酸盐、三元正极材料连续反应处理方法 | |
| CN203474708U (zh) | 预热式碳化炉 | |
| CN209094148U (zh) | 一种工业废盐和废渣处理装置 | |
| CN209652239U (zh) | 连续式催化热解制油机 | |
| CN210764346U (zh) | 一种利用火电厂锅炉烟气制取活性炭的系统 | |
| CN101298963B (zh) | 石墨化炉烟道式余热换热装置 | |
| CN218345379U (zh) | 蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置 | |
| CN202803741U (zh) | 土壤修复系统 | |
| CN201695000U (zh) | 油泥处理系统 | |
| CN202322756U (zh) | 煤气炉余热利用酚水处理系统 | |
| CN213984631U (zh) | 一种用于金属矿物提纯的热能综合利用装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |