CN114515524A - 一种土壤修复热脱附设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤修复设备领域，特别涉及一种土壤修复热脱附设备及其工艺；包括支架、罐体和内胆，所述罐体的顶部设置有进料口、排气口和旋转电机，所述进料口的输入端与内胆内部连通，所述旋转电机的输出端连接有贯穿内胆内部的刮板搅拌机构，所述内胆的外侧壁固接导热油换热机构，所述内胆的外侧壁开设有若干漏气孔，所述漏气孔处设置过滤网，所述排气口通过管道连接有抽风机，所述罐体的内部固接有保温层，所述内胆的底部设置有贯穿罐体的出料管。本发明采用的土壤修复热脱附设备及其工艺，不仅能够有效保持加热的稳定性和均匀性，使土壤的修复效果大幅提升，而且结构简单、能耗低、适用范围广。

Description

一种土壤修复热脱附设备及其工艺

技术领域

本发明涉及土壤修复设备领域，特别涉及一种土壤修复热脱附设备及其工艺。

背景技术

热脱附技术是通过直接或间接加热使挥发性物质从不挥发性物质中脱附的技术，它是修复污染土壤的有效技术之一。与焚烧不同，热脱附技术并不是使有机污染组分分解，而是通过直接或间接加热将土壤中的有机污染组分加热至挥发，从而使有机污染组分与土壤分离，达到修复土壤的目的。研究及应用结果表明：热脱附技术对于含油土壤修复有很好的修复效果。

目前，现有的热脱附滚筒设备在工作时，由于待热脱附的土壤容易因潮湿而在加热过程中，粘附、堆积在热脱附滚筒的内壁上，影响了后续土壤热脱附的修复效率，另外，现有的土壤热脱附还有加热不均匀，受热慢的弊端。

为此，提出一种土壤修复热脱附设备及其工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤修复热脱附设备及其工艺，以解决上述技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种土壤修复热脱附设备，包括支架、罐体和内胆，所述罐体设置于支架上，所述罐体的内壁设置有安装架，所述内胆固接于安装架上，所述罐体的顶部设置有进料口、排气口和旋转电机，所述进料口的输入端与内胆内部连通，所述旋转电机的输出端连接有贯穿内胆内部的刮板搅拌机构，所述内胆的外侧壁固接导热油换热机构，所述内胆的外侧壁开设有若干漏气孔，所述漏气孔处设置过滤网，所述排气口通过管道连接有抽风机，所述罐体的内部固接有保温层，所述内胆的底部设置有贯穿罐体的出料管，所述出料管上设置有电磁阀，所述罐体的外侧面设置有控制器，所述旋转电机、抽风机、电磁阀分别与控制器电相连。

优选的，本发明采用双层结构(即罐体和内胆共同作用)，能够使土壤在内胆中进行热脱附反应，土壤中的挥发性污染物经由漏气孔进入罐体内部，配合抽风机的使用，使得罐体内部的环境呈负压状态，进而促使土壤中的有机污染组分加快气化挥发，并及时将有机污染组分排出罐体外。

具体的，所述刮板搅拌机构包括搅拌轴、若干刮板和若干T型搅拌叶，所述搅拌轴的顶部与旋转电机的输出端连接，所述若干刮板和若干T型搅拌叶均均匀固接于搅拌轴上，相邻所述刮板和T型搅拌叶交错设置。

优选的，本发明采用刮板搅拌机构由搅拌轴、若干刮板和若干T型搅拌叶组成，首先刮板搅拌机构在旋转电机的作用下，一方面能够实现对土壤进行搅拌，使得土源在加热的过程中处于搅拌翻滚的疏松状态，加快受热和有机污染组分的快速气化，另一方面，本发明采用T型搅拌叶，相较于一字型搅拌叶而言，能够增加与土壤的接触面积，大大提高了打散土壤的效果；最后，本发明采用刮板，能够对粘附、堆积在内胆内壁上的土壤进行刮除，避免土壤因为潮湿易粘附、堆积在内胆内壁上的情况发生，不会影响后续土壤热脱附的修复效率。

优选的，本发明采用的刮板由一体成型的刮柄、刮板身、刮板头和两个刮刀刃，刮板身的两侧均设置刮刀刃，刮板身以及其上两侧的刮刀刃均呈弧形，两侧刮刀刃从刮柄到刮板头沿径向的宽度依次减小。

进一步的，本发明采用双面刮板刃，双面刮板刃相较于传统的单面刮板刃而言，一方面，能够对粘附、堆积在内胆内壁上的土壤进行刮除，另一方面，能够对内胆内部的土壤进行打散辅助T型搅拌叶进行搅拌翻滚。

具体的，所述导热油换热机构包括上层环状导热油换热管、下层环状导热油换热管和若干竖向导热油换热管，所述竖向导热油换热管的上端和下端分别与上层环状导热油换热管、下层环状导热油换热管相连通，所述上层环状导热油换热管上连接有进液管，所述下层环状导热油换热管上连接有出液管。

优选的，本发明采用的导热油换热机构由上层环状导热油换热管、下层环状导热油换热管和若干竖向导热油换热管组成，高温的导热油由进液管进入上层环状导热油换热管，再由干竖向导热油换热管汇集到下层环状导热油换热管中，最后由出液管导出，能够实现对内胆的均匀加热。

具体的，所述保温层采用气凝胶毡、膨胀珍珠岩、硅酸铝毡或碳化硅纤维制成。

优选的，本发明涉及的保温层包括但不限于采用气凝胶毡、膨胀珍珠岩、硅酸铝毡或碳化硅纤维制成，用于避免罐体内的热量散失，保证了土壤热脱附反应的有效进行。

具体的，所述罐体的内壁上固接有温度传感器，所述温度传感器与控制器电相连。

优选的，本发明涉及的温度传感器，用于实时监测罐体内的温度。

一种土壤修复热脱附设备的修复工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：预热，首先向进液管内连续导入高温的导热油，导热油经由上层环状导热油换热管、竖向导热油换热管和下层环状导热油换热管由出液管排出，进而对内胆进行预热处理，预热循环的导热油温度小于预脱附的导热油温度阈值；

步骤二：通过上料机将需要热脱附修复的土壤经进料口加入到内胆中，启动旋转电机，同时不间断的向进液管内连续导入高温的导热油，并且不断提高高温导热油的温度，其中，温度升温速率为2-5℃/min，进而对内胆中的土源进行持续加热，在加热过程中维持旋转电机带动刮板搅拌机构进行连续搅动的状态，进而使内胆中的土源在加热的过程中处于搅拌翻滚的疏松状态，使内胆中的土源受热均匀，并且土壤快速受热加速气化不易粘附、堆积在内胆的内壁，土壤中的挥发性污染物在温度逐渐增加和搅拌状态的条件下逐渐开始气化并脱离土壤，气化后的有机污染组分挥发后通过漏气孔进入罐体的内部；

步骤三：通过启动抽风机，进而对气化后的有机污染组分进行抽吸，使得罐体内部的环境呈负压状态，进而促使土壤中的有机污染组分加快气化挥发，并及时将有机污染组分排出罐体外；

步骤四：当土壤热脱附过程结束后，开启出料管上的电磁阀，进而排出土壤，同时，旋转电机带动刮板搅拌机构持续工作，进而促使土壤由出料管排出，并且对粘附、堆积在内胆内壁上的土壤进行刮除，即完成一个土壤热脱附的循环。

本发明的有益效果为：

(1)本发明涉及的土壤修复热脱附设备及其工艺，采用双层结构(即罐体和内胆共同作用)，能够使土壤在内胆中进行热脱附反应，土壤中的挥发性污染物经由漏气孔进入罐体内部，配合抽风机的使用，使得罐体内部的环境呈负压状态，进而促使土壤中的有机污染组分加快气化挥发，并及时将有机污染组分排出罐体外；

(2)本发明涉及的土壤修复热脱附设备及其工艺，能够实现对土壤进行搅拌，使得土源在加热的过程中处于搅拌翻滚的疏松状态，加快受热和有机污染组分的快速气化，另一方面，本发明采用T型搅拌叶，相较于一字型搅拌叶而言，能够增加与土壤的接触面积，大大提高了打散土壤的效果；最后，本发明采用刮板，能够对粘附、堆积在内胆内壁上的土壤进行刮除，避免土壤因为潮湿易粘附、堆积在内胆内壁上的情况发生，不会影响后续土壤热脱附的修复效率；

(3)本发明涉及的土壤修复热脱附设备及其工艺，能够避免罐体内的热量散失，保证了土壤热脱附反应的有效进行；

(4)本发明涉及的土壤修复热脱附工艺，工艺方法简单，适合工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例土壤修复热脱附设备的结构示意图；

图2为本发明实施例导热油换热机构的结构示意图；

图3为本发明实施例内胆内部的结构示意图；

图4为本发明实施例刮板的结构示意图刮板。

附图标记：旋转电机1、进料口2、进液管3、出液管4、上层环状导热油换热管5、下层环状导热油换热管6、竖向导热油换热管7、漏气孔8、控制器9、温度传感器10、保温层11、安装架12、出料管13、电磁阀14、支架15、抽风机16、搅拌轴17、内胆18、T型搅拌叶19、刮板20、刮板头21、刮板身22、刮刀刃23、刮柄24。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

参考附图1-4，一种土壤修复热脱附设备，包括支架15、罐体和内胆18，所述罐体设置于支架15上，所述罐体的内壁设置有安装架12，所述内胆18固接于安装架12上，所述罐体的顶部设置有进料口2、排气口和旋转电机1，所述进料口2的输入端与内胆18内部连通，所述旋转电机1的输出端连接有贯穿内胆18内部的刮板搅拌机构，所述内胆18的外侧壁固接导热油换热机构，所述内胆18的外侧壁开设有若干漏气孔8，所述漏气孔8处设置过滤网，所述排气口通过管道连接有抽风机16，所述罐体的内部固接有保温层11，所述内胆18的底部设置有贯穿罐体的出料管13，所述出料管13上设置有电磁阀14，所述罐体的外侧面设置有控制器9，所述旋转电机1、抽风机16、电磁阀14分别与控制器9电相连。

优选的，本发明采用双层结构(即罐体和内胆18共同作用)，能够使土壤在内胆18中进行热脱附反应，土壤中的挥发性污染物经由漏气孔8进入罐体内部，配合抽风机16的使用，使得罐体内部的环境呈负压状态，进而促使土壤中的有机污染组分加快气化挥发，并及时将有机污染组分排出罐体外。

进一步的，本发明采用的抽风机16外接尾气治理系统，达到污染物去除的目的，最终实现达标排放。

进一步的，本发明采用的尾气治理系统包括但不限于一级气水分离、冷凝、二级气水分离，少数不凝气体进入到蓄热式氧化炉或燃烧室中完成彻底处理，最终达标排放。

具体的，所述刮板搅拌机构包括搅拌轴17、若干刮板20和若干T型搅拌叶19，所述搅拌轴17的顶部与旋转电机1的输出端连接，所述若干刮板20和若干T型搅拌叶19均均匀固接于搅拌轴17上，相邻所述刮板20和T型搅拌叶19交错设置。

优选的，本发明采用刮板搅拌机构由搅拌轴17、若干刮板20和若干T型搅拌叶19组成，首先刮板搅拌机构在旋转电机1的作用下，一方面能够实现对土壤进行搅拌，使得土源在加热的过程中处于搅拌翻滚的疏松状态，加快受热和有机污染组分的快速气化，另一方面，本发明采用T型搅拌叶19，相较于一字型搅拌叶而言，能够增加与土壤的接触面积，大大提高了打散土壤的效果；最后，本发明采用刮板20，能够对粘附、堆积在内胆18内壁上的土壤进行刮除，避免土壤因为潮湿易粘附、堆积在内胆18内壁上的情况发生，不会影响后续土壤热脱附的修复效率。

优选的，本发明采用的刮板20由一体成型的刮柄24、刮板身22、刮板头21和两个刮刀刃23，刮板身22的两侧均设置刮刀刃23，刮板身22以及其上两侧的刮刀刃23均呈弧形，两侧刮刀刃23从刮柄24到刮板头21沿径向的宽度依次减小。

进一步的，本发明采用双面刮板刃，双面刮板刃相较于传统的单面刮板刃而言，一方面，能够对粘附、堆积在内胆18内壁上的土壤进行刮除，另一方面，能够对内胆18内部的土壤进行打散辅助T型搅拌叶19进行搅拌翻滚。

具体的，所述导热油换热机构包括上层环状导热油换热管5、下层环状导热油换热管6和若干竖向导热油换热管7，所述竖向导热油换热管7的上端和下端分别与上层环状导热油换热管5、下层环状导热油换热管6相连通，所述上层环状导热油换热管5上连接有进液管3，所述下层环状导热油换热管6上连接有出液管4。

优选的，本发明采用的导热油换热机构由上层环状导热油换热管5、下层环状导热油换热管6和若干竖向导热油换热管7组成，高温的导热油由进液管3进入上层环状导热油换热管5，再由干竖向导热油换热管7汇集到下层环状导热油换热管6中，最后由出液管4导出，能够实现对内胆18的均匀加热。

进一步的，本发明采用的相邻两个竖向导热油换热管7之间设置若干漏气孔8。

具体的，所述保温层11采用气凝胶毡、膨胀珍珠岩、硅酸铝毡或碳化硅纤维制成。

优选的，本发明涉及的保温层11包括但不限于采用气凝胶毡、膨胀珍珠岩、硅酸铝毡或碳化硅纤维制成，用于避免罐体内的热量散失，保证了土壤热脱附反应的有效进行。

具体的，所述罐体的内壁上固接有温度传感器10，所述温度传感器10与控制器9电相连。

优选的，本发明涉及的温度传感器10，用于实时监测罐体内的温度。

一种土壤修复热脱附设备的修复工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：预热，首先向进液管3内连续导入高温的导热油，导热油经由上层环状导热油换热管5、竖向导热油换热管7和下层环状导热油换热管6由出液管4排出，进而对内胆18进行预热处理，预热循环的导热油温度小于预脱附的导热油温度阈值；

进一步的，本发明采用预热的方法，先对内胆18进行预热处理，可大幅度提高反应速率，加快土壤中有机污染组分气化挥发，进而缩短土壤热脱附修复反应的停留时间，适合于工业化生产。

步骤二：通过上料机将需要热脱附修复的土壤经进料口2加入到内胆18中，启动旋转电机1，同时不间断的向进液管3内连续导入高温的导热油，并且不断提高高温导热油的温度，其中，温度升温速率为2-5℃/min，进而对内胆18中的土源进行持续加热，在加热过程中维持旋转电机1带动刮板搅拌机构进行连续搅动的状态，进而使内胆18中的土源在加热的过程中处于搅拌翻滚的疏松状态，使内胆18中的土源受热均匀，并且土壤快速受热加速气化不易粘附、堆积在内胆18的内壁，土壤中的挥发性污染物在温度逐渐增加和搅拌状态的条件下逐渐开始气化并脱离土壤，气化后的有机污染组分挥发后通过漏气孔8进入罐体的内部；

进一步的，本发明采用的上料机包括但不限于螺旋管式上料机，便于将土壤在绞龙叶片的作用下，预先对需要处理的土源进行搅动翻滚，提高土壤的蓬松状态，便于后续土壤热脱附修复过程的进行。

步骤三：通过启动抽风机16，进而对气化后的有机污染组分进行抽吸，使得罐体内部的环境呈负压状态，进而促使土壤中的有机污染组分加快气化挥发，并及时将有机污染组分排出罐体外；

步骤四：当土壤热脱附过程结束后，开启出料管13上的电磁阀14，进而排出土壤，同时，旋转电机1带动刮板搅拌机构持续工作，进而促使土壤由出料管13排出，并且对粘附、堆积在内胆18内壁上的土壤进行刮除，即完成一个土壤热脱附的循环。

进一步的，本发明采用的土壤修复热脱附的修复工艺，不仅能够有效保持加热的稳定性和均匀性，使土壤的修复效果大幅提升，而且结构简单、能耗低、适用范围广。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种土壤修复热脱附设备，包括支架、罐体和内胆，其特征在于，所述罐体设置于支架上，所述罐体的内壁设置有安装架，所述内胆固接于安装架上，所述罐体的顶部设置有进料口、排气口和旋转电机，所述进料口的输入端与内胆内部连通，所述旋转电机的输出端连接有贯穿内胆内部的刮板搅拌机构，所述内胆的外侧壁固接导热油换热机构，所述内胆的外侧壁开设有若干漏气孔，所述漏气孔处设置过滤网，所述排气口通过管道连接有抽风机，所述罐体的内部固接有保温层，所述内胆的底部设置有贯穿罐体的出料管，所述出料管上设置有电磁阀，所述罐体的外侧面设置有控制器，所述旋转电机、抽风机、电磁阀分别与控制器电相连。

2.根据权利要求1所述的一种土壤修复热脱附设备，其特征在于，所述刮板搅拌机构包括搅拌轴、若干刮板和若干T型搅拌叶，所述搅拌轴的顶部与旋转电机的输出端连接，所述若干刮板和若干T型搅拌叶均均匀固接于搅拌轴上，相邻所述刮板和T型搅拌叶交错设置。

3.根据权利要求1所述的一种土壤修复热脱附设备，其特征在于，所述导热油换热机构包括上层环状导热油换热管、下层环状导热油换热管和若干竖向导热油换热管，所述竖向导热油换热管的上端和下端分别与上层环状导热油换热管、下层环状导热油换热管相连通，所述上层环状导热油换热管上连接有进液管，所述下层环状导热油换热管上连接有出液管。

4.根据权利要求1所述的一种土壤修复热脱附设备，其特征在于，所述保温层采用气凝胶毡、膨胀珍珠岩、硅酸铝毡或碳化硅纤维制成。

5.根据权利要求1所述的一种土壤修复热脱附设备，其特征在于，所述罐体的内壁上固接有温度传感器，所述温度传感器与控制器电相连。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种土壤修复热脱附设备的修复工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：预热，首先向进液管内连续导入高温的导热油，导热油经由上层环状导热油换热管、竖向导热油换热管和下层环状导热油换热管由出液管排出，进而对内胆进行预热处理，预热循环的导热油温度小于预脱附的导热油温度阈值；

步骤二：通过上料机将需要热脱附修复的土壤经进料口加入到内胆中，启动旋转电机，同时不间断的向进液管内连续导入高温的导热油，并且不断提高高温导热油的温度，其中，温度升温速率为2-5℃/min，进而对内胆中的土源进行持续加热，在加热过程中维持旋转电机带动刮板搅拌机构进行连续搅动的状态，进而使内胆中的土源在加热的过程中处于搅拌翻滚的疏松状态，使内胆中的土源受热均匀，并且土壤快速受热加速气化不易粘附、堆积在内胆的内壁，土壤中的挥发性污染物在温度逐渐增加和搅拌状态的条件下逐渐开始气化并脱离土壤，气化后的有机污染组分挥发后通过漏气孔进入罐体的内部；

步骤三：通过启动抽风机，进而对气化后的有机污染组分进行抽吸，使得罐体内部的环境呈负压状态，进而促使土壤中的有机污染组分加快气化挥发，并及时将有机污染组分排出罐体外；

步骤四：当土壤热脱附过程结束后，开启出料管上的电磁阀，进而排出土壤，同时，旋转电机带动刮板搅拌机构持续工作，进而促使土壤由出料管排出，并且对粘附、堆积在内胆内壁上的土壤进行刮除，即完成一个土壤热脱附的循环。

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