CN114570756B - 一种土壤热修复用余热回收利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤热修复用余热回收利用装置，箱体内固设有加热隔板，且加热隔板将箱体分隔成热脱附室和燃烧室，箱体上方设置有土壤预热箱，预热机构固设于土壤预热箱内，燃烧室内固设有燃烧床，箱体一侧设置有余热回收箱，余热回收箱一侧固设有进气管，进气管上连通有鼓风机，余热回收箱内固设有换热机构，且箱体、土壤预热箱和余热回收箱之间通过管道系统连通。本发明提出的一种土壤热修复用余热回收利用装置，通过设置预热机构，加热产生的高温尾气流向土壤预热箱内，对土壤初步预热并使得土壤含水量降低，从而能够减少热脱附室内土壤加热至脱附温度所需要的时间，缩短加工周期。

Description

一种土壤热修复用余热回收利用装置
技术领域
本发明涉及余热回收技术领域，更具体的，涉及一种土壤热修复用余热回收利用装置。
背景技术
土壤热修复技术常用于修复挥发性或半挥发性有机污染土壤，其通过直接或间接加热，将污染土壤温度提高至目标污染物沸点以上，使得吸附于土壤中的有机物挥发成气态后与土壤分离。目前在进行土壤热修复过程中，利用锅炉加热土壤产生的尾气通常被直接排放于大气中，其中的余热得不到有效利用，造成能源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于土壤热修复过程中余热得不到有效利用。为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种土壤热修复用余热回收利用装置，通过设置预热机构，加热产生的高温尾气流向土壤预热箱内，对土壤初步预热并使得土壤含水量降低，从而能够减少热脱附室内土壤加热至脱附温度所需要的时间，缩短加工周期。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种土壤热修复用余热回收利用装置，包括箱体、加热隔板、进气管、土壤预热箱、预热机构、余热回收箱、换热机构、管道系统和燃烧床；
箱体内固设有加热隔板，且加热隔板将箱体分隔成热脱附室和燃烧室，箱体上方设置有土壤预热箱，预热机构固设于土壤预热箱内，燃烧室内固设有燃烧床，箱体一侧设置有余热回收箱，余热回收箱一侧固设有进气管，进气管上连通有鼓风机，余热回收箱内固设有换热机构，且箱体、土壤预热箱和余热回收箱之间通过管道系统连通。
在本发明较佳的技术方案中，所述管道系统包括第一送风管、第二送风管、第三送风管、第一进料管道和第二进料管道，所述余热回收箱通过第一送风管与所述热脱附室连通，热脱附室通过第二送风管与所述燃烧室连通，燃烧室通过第三送风管与所述土壤预热箱连通，土壤预热箱通过第一进料管道与热脱附室连通，热脱附室通过第二进料管道与余热回收箱连通。
在本发明较佳的技术方案中，所述换热机构包括第一电机、第一转动齿轮、滚筒、第一转盘、第二转盘、齿条、散热翅片和进料斗，第一电机固设于所述余热回收箱侧壁，第一转动齿轮固设于第一电机的动力输出端，滚筒设置于余热回收箱内，滚筒内部两端分别转动连接有第一转盘和第二转盘，且第一转盘与所述第一送风管固定连接，第二转盘与所述进气管固定连接，滚筒侧面周向固设有齿条，齿条与第一转动齿轮啮合，滚筒内侧周向固设有两个以上的散热翅片，且散热翅片与滚筒内壁倾斜设置，第一转盘的外侧还固设有进料斗，第二转盘上开设有出料口。
在本发明较佳的技术方案中，所述滚筒内平行设置有两个以上的换热管，换热管的一端与所述进气管固定连通，换热管的另一端与所述第一送风管固定连通。
在本发明较佳的技术方案中，所述预热机构包括固定框、第二电机、搅拌轴、连杆和弧形叶片，固定框固设于所述土壤预热箱顶部，第二电机固设于固定框内，搅拌轴底端转动连接于土壤预热箱内底部，搅拌轴顶端与第二电机的动力输出轴固定连接，土壤预热箱内设置有两个以上的弧形叶片，且弧形叶片通过连杆与搅拌轴固定连接。
在本发明较佳的技术方案中，所述土壤预热箱一侧还固设有提升管，提升管的两端均与土壤预热箱连通，螺杆转动连接于提升管内，从动轮转动连接于提升管顶部，且从动轮与螺杆顶端固定连接，所述搅拌轴上还固设有主动轮，且主动轮通过皮带与从动轮传动连接，土壤预热箱内侧还固设有振动板，振动板底部固定有振动发生器。
在本发明较佳的技术方案中，所述土壤预热箱顶部开设有进料口，进料口内铰接有端盖，土壤预热箱一侧固设有排气管，排气管内固设有活性炭吸附床。
在本发明较佳的技术方案中，所述排气管内还设置有除尘过滤网。
本发明的有益效果为：
1.本发明中，通过设置预热机构，加热产生的高温尾气流向土壤预热箱内，对土壤初步预热并使得土壤含水量降低，从而能够减少热脱附室内土壤加热至脱附温度所需要的时间，缩短加工周期。
2.本发明中，通过设置余热回收装置，能够充分利用热脱附后的土壤余热，滚筒转动过程中，一方面，土壤会随着散热翅片转动至换热管上方并从高处落下，此过程中土壤与滚筒内的空气充分接触，同时土壤落在换热管上并与换热管内的空气进行热交换，有助于提高土壤的散热速度；另一方面，散热翅片能够增大与滚筒内空气的接触面积，起到辅助土壤散热的作用，从而使得滚筒内与换热管内的温度差始终保持在较大的范围，使得进气管内的空气能够被快速预热，减少外界冷空气对热脱附室内室温的影响。
3.本发明中，进气管内的空气进入到热脱附室后，会带动热脱附室内挥发的有机气体流动至燃烧室内燃烧，既能够起到净化尾气的作用，满足尾气排放要求，同时有机气体燃烧放热也会作用于热脱附室，有助于节约能源。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种土壤热修复用余热回收利用装置的结构示意图；
图2是图1中箱体的结构示意图；
图3是图1中土壤预热箱的结构视图图；
图4是图1中排气管的结构示意图；
图5是图1中预热回收箱的结构示意图；
图6是图5中A-A方向的剖视图。
图中：
1、箱体；11、热脱附室；12、燃烧室；2、加热隔板；3、进气管；4、土壤预热箱；41、进料口；42、端盖；43、排气管；44、活性炭吸附床；45、除尘过滤网；5、预热机构；501、固定框；502、第二电机；503、搅拌轴；504、连杆；505、弧形叶片；506、提升管；507、螺杆；508、主动轮；509、从动轮；510、皮带；511、振动板；512、振动发生器；6、余热回收箱；7、换热机构；701、第一电机；702、第一转动齿轮；703、滚筒；704、第一转盘；705、第二转盘；706、齿条；707、散热翅片；708、进料斗；709、出料口；710、换热管；8、管道系统；81、第一送风管；82、第二送风管；83、第三送风管；84、第一进料管道；85、第二进料管道；9、燃烧床；10、鼓风机。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-6所示，实施例中提供了一种土壤热修复用余热回收利用装置，包括箱体1、加热隔板2、进气管3、土壤预热箱4、预热机构5、余热回收箱6、换热机构7、管道系统8和燃烧床9；
箱体1内固设有加热隔板2，且加热隔板2将箱体1分隔成热脱附室11和燃烧室12，箱体1上方设置有土壤预热箱4，预热机构5固设于土壤预热箱4内，燃烧室12内固设有燃烧床9，箱体1一侧设置有余热回收箱6，余热回收箱6一侧固设有进气管3，进气管3上连通有鼓风机10，余热回收箱6内固设有换热机构7，且箱体1、土壤预热箱4和余热回收箱6之间通过管道系统8连通。
本实施例中，箱体1、土壤预热箱4和余热回收箱6内壁均填充有隔热材料，能够避免热量泄漏对工作人员造成伤害。热脱附室11用于盛放受污染的土壤，燃烧室12内设置有燃烧床9，用于将热脱附室11内加热至脱附温度，且热脱附室11和燃烧室12通过加热隔板2隔开，能够避免燃烧床9表面温度过高导致土壤烧结，加热隔板2优选导热性能好的材料制成，如铜、铝等。由于受污染土壤从地面取出时，土壤内的含水量较高，若直接对其进行脱附，土壤内的水分蒸发会吸收大量的热，导致脱附周期变长，预热机构5能够利用高温尾气对污染的土壤进行预热，使土壤内部的大部分水分蒸发，进而大幅度缩短加工周期，并减少热能浪费，降低能源的消耗量。脱附后的干净土壤会通过管道系统8进入到余热回收箱6内，换热机构7用于使高温土壤与进气管3内的空气进行热交换，从而对进入热脱附室11内的空气温度进行预热，减小外界冷空气对热脱附室11内室温的影响。
具体的，管道系统8包括第一送风管81、第二送风管82、第三送风管83、第一进料管道84和第二进料管道85，余热回收箱6通过第一送风管81与热脱附室11连通，热脱附室11通过第二送风管82与燃烧室12连通，燃烧室12通过第三送风管83与土壤预热箱4连通，土壤预热箱4通过第一进料管道84与热脱附室11连通，热脱附室11通过第二进料管道85与余热回收箱6连通。
本实施例中，第一送风管81和第二送风管82分别固定连接在热脱附室11的两侧，且第一送风管81、第二送风管82和第三送风管83外侧均包裹有石棉材料，石棉材料具有优良的保温隔热效果。加热隔板2倾斜设置，进而在第二进料管道85打开后，土壤会在重力作用下沿着加热隔板2滑落至第二进料管道85内。进气管3内的空气进入到热脱附室11后，会带动热脱附室11内挥发的有机气体流动至燃烧室12内，并在燃烧床9的作用下燃烧，既能够起到净化尾气的作用，满足尾气排放要求，同时有机气体燃烧放热也会作用于热脱附室11，有助于节约能源。经过燃烧处理的高温尾气通过第三送风管83进入土壤预热箱4内。第一进料管道84和第二进料管道85内均设置有电控阀门，能够自动控制管道通断。
具体的，换热机构7包括第一电机701、第一转动齿轮702、滚筒703、第一转盘704、第二转盘705、齿条706、散热翅片707和进料斗708，第一电机701固设于余热回收箱6侧壁，第一转动齿轮702固设于第一电机701的动力输出端，滚筒703设置于余热回收箱6内，滚筒703内部两端分别转动连接有第一转盘704和第二转盘705，且第一转盘704与第一送风管81固定连接，第二转盘705与进气管3固定连接，滚筒703侧面周向固设有齿条706，齿条706与第一转动齿轮702啮合，滚筒703内侧周向固设有两个以上的散热翅片707，且散热翅片707与滚筒703内壁倾斜设置，第一转盘704的外侧还固设有进料斗708，第二转盘705上开设有出料口709。
本实施例中，滚筒703倾斜设置于余热回收箱6内，第一转盘704、第二转盘705和滚筒703相互配合形成封闭的筒体，且第一转盘704位于第二转盘705的上方，进而使得土壤逸散的热量全部集中在滚筒703内部的较小空间中，使得滚筒703内部温度更高，与外界空气的温差更大，此时对空气的加热速度更快。进料斗708设置于滚筒703一侧，且进料斗708为锥形漏斗，其中，进料斗708进料端位于第二进料管道85的正下方，进料斗708的出料端穿过第一转盘704并延伸至滚筒703内。出料口709位于进气管3的正下方，出料口709开口需开设的较小，以减少热气泄漏。滚筒703转动过程中，土壤在重力的作用下逐渐沿着滚筒703侧壁滑落，并由出料口709滑落至余热回收箱6底部暂时储存起来，由于土壤在由高处下落的过程中撞击到滚筒703侧壁，会被粉碎成小颗粒状，因此不会造成堵塞。
具体的，滚筒703内平行设置有两个以上的换热管710，换热管710的一端与进气管3固定连通，换热管710的另一端与第一送风管81固定连通。
本实施例中，换热管710的直径要小于进气管3的直径，且两个以上的换热管710沿着滚筒703的中轴线周向均匀布置。进气管3内的气体被分成多股，从而提高了气体与滚筒703内部高温空气的接触面积，从而使得空气能够被快速加热至工作温度。
具体的，预热机构5包括固定框501、第二电机502、搅拌轴503、连杆504和弧形叶片505，固定框501固设于土壤预热箱4顶部，第二电机502固设于固定框501内，搅拌轴503底端转动连接于土壤预热箱4内底部，搅拌轴503顶端与第二电机502的动力输出轴固定连接，土壤预热箱4内设置有两个以上的弧形叶片505，且弧形叶片505通过连杆504与搅拌轴503固定连接。
本实施例中，固定框501设置于进料口41的一侧。搅拌轴503转动连接于土壤预热箱4内，且搅拌轴503的顶端延伸至土壤预热箱4的上方。弧形叶片505横向设置于土壤预热箱4内，且两个以上的弧形叶片505以搅拌轴503为圆心呈中心对称布置，弧形叶片505的底部端面与土壤预热箱4内底壁抵接，弧形叶片505用于拨动土壤，使得土壤内部的水分能够与热空气接触，从而受热蒸发，以降低土壤中的含水量，同时搅拌轴503在转动过程中，土壤会沿着弧形叶片505的弧边向外侧移动。
具体的，土壤预热箱4一侧还固设有提升管506，提升管506的两端均与土壤预热箱4连通，螺杆507转动连接于提升管506内，从动轮509转动连接于提升管506顶部，且从动轮509与螺杆507顶端固定连接，搅拌轴503上还固设有主动轮508，且主动轮508通过皮带510与从动轮509传动连接，土壤预热箱4内侧还固设有振动板511，振动板511底部固定有振动发生器512。
本实施例中，提升管506垂直设置，螺杆507为单螺杆，螺杆507设置于提升管506内，用于将提升管506底部的土壤提升至顶部。振动板511位于提升管506的顶端出口的下方，振动板511倾斜设置于土壤预热箱4内，且其左端低于右端。振动发生器512能够产生振动，进而带动振动板511同步振动。
具体的，土壤预热箱4顶部开设有进料口41，进料口41内铰接有端盖42，土壤预热箱4一侧固设有排气管43，排气管43内固设有活性炭吸附床44。
本实施例中，待加工土壤通过进料口41投放至土壤预热箱4内。端盖42上设置有把手，通过拉动把手能够将进料口41打开或关闭，端盖42的侧面还固定有密封条，能够将进料口41密封。活性炭吸附床44用于去除废气中的异味。
具体的，排气管43内还设置有除尘过滤网45。
本实施例中，除尘过滤网45用于过滤废气中的灰尘，减少对环境的污染，保证排放达标。
工作原理：工作时，由进料口41向土壤预热箱4内投放待加工土壤，此时启动第二电机502，第二电机502带动搅拌轴503转动，搅拌轴503通过连杆504带动弧形叶片505转动，进而将土壤向外侧拨动至第一进料管道84内，此时打开第一进料管道84并通过第一进料管道84进入到热脱附室11内；
然后启动燃烧床9，燃烧床9产生热量并通过加热隔板2将热脱附室11加热至脱附温度，进而使得土壤中的有机物挥发，此时启动鼓风机10，外界空气依次通过进气管3、换热管710和第一送风管81进入热脱附室11内，并将热脱附室11内的挥发性有机物气体通过第二送风管82输送至燃烧室12内，经由燃烧床9燃烧放热，从而对尾气进行净化，经过净化后的尾气随气流通过第三送风管83进入到土壤预热箱4内，对待加工土壤进行预热，使土壤内的水分蒸发，此时在弧形叶片505的搅拌作用下，使得土壤能够与高温尾气充分接触换热，同时第二电机502带动主动轮508转动，主动轮508通过皮带510带动从动轮509转动，从动轮509会带动螺杆507转动，螺杆507将弧形叶片505拨动过来位于土壤预热箱4的底部的土壤提升至土壤预热箱4顶部，此时振动发生器512带动振动板511振动，将位于振动板511上的土壤震碎，进一步使得土壤与高温尾气充分接触，从而使得待加工土壤干燥的彻底；
当热脱附室11内的土壤脱附完成后，此时第二进料管道85打开，热脱附室11内的高温土壤经过第二进料管道85进入到余热回收箱6内，并通过进料斗708进入到滚筒703内，滚筒703转动带动滚筒703内的土壤由底部移动到顶部，并在重力作用下下落与空气接触，同时土壤还会落在换热管710上，共同对换热管710内的空气快速预热，从而减小进气管3内的冷空气对热脱附室11内室温的影响。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种土壤热修复用余热回收利用装置，其特征在于：包括箱体(1)、加热隔板(2)、进气管(3)、土壤预热箱(4)、预热机构(5)、余热回收箱(6)、换热机构(7)、管道系统(8)、燃烧床(9)和鼓风机(10)；
箱体(1)内固设有加热隔板(2)，且加热隔板(2)将箱体(1)分隔成热脱附室(11)和燃烧室(12)，箱体(1)上方设置有土壤预热箱(4)，预热机构(5)固设于土壤预热箱(4)内，燃烧室(12)内固设有燃烧床(9)，箱体(1)一侧设置有余热回收箱(6)，余热回收箱(6)一侧固设有进气管(3)，进气管(3)上连通有鼓风机(10)，余热回收箱(6)内固设有换热机构(7)，且箱体(1)、土壤预热箱(4)和余热回收箱(6)之间通过管道系统(8)连通；
所述管道系统(8)包括第一送风管(81)、第二送风管(82)、第三送风管(83)、第一进料管道(84)和第二进料管道(85)，所述余热回收箱(6)通过第一送风管(81)与所述热脱附室(11)连通，热脱附室(11)通过第二送风管(82)与所述燃烧室(12)连通，燃烧室(12)通过第三送风管(83)与所述土壤预热箱(4)连通，土壤预热箱(4)通过第一进料管道(84)与热脱附室(11)连通，热脱附室(11)通过第二进料管道(85)与余热回收箱(6)连通；
所述换热机构(7)包括第一电机(701)、第一转动齿轮(702)、滚筒(703)、第一转盘(704)、第二转盘(705)、齿条(706)、散热翅片(707)和进料斗(708)，第一电机(701)固设于所述余热回收箱(6)侧壁，第一转动齿轮(702)固设于第一电机(701)的动力输出端，滚筒(703)设置于余热回收箱(6)内，滚筒(703)内部两端分别转动连接有第一转盘(704)和第二转盘(705)，且第一转盘(704)与所述第一送风管(81)固定连接，第二转盘(705)与所述进气管(3)固定连接，滚筒(703)侧面周向固设有齿条(706)，齿条(706)与第一转动齿轮(702)啮合，滚筒(703)内侧周向固设有两个以上的散热翅片(707)，且散热翅片(707)与滚筒(703)内壁倾斜设置，第一转盘(704)的外侧还固设有进料斗(708)，第二转盘(705)上开设有出料口(709)；
所述滚筒(703)内平行设置有两个以上的换热管(710)，换热管(710)的一端与所述进气管(3)固定连通，换热管(710)的另一端与所述第一送风管(81)固定连通；
所述预热机构(5)包括固定框(501)、第二电机(502)、搅拌轴(503)、连杆(504)和弧形叶片(505)，固定框(501)固设于所述土壤预热箱(4)顶部，第二电机(502)固设于固定框(501)内，搅拌轴(503)底端转动连接于土壤预热箱(4)内底部，搅拌轴(503)顶端与第二电机(502)的动力输出轴固定连接，土壤预热箱(4)内设置有两个以上的弧形叶片(505)，且弧形叶片(505)通过连杆(504)与搅拌轴(503)固定连接；
所述土壤预热箱(4)一侧还固设有提升管(506)，提升管(506)的两端均与土壤预热箱(4)连通，螺杆(507)转动连接于提升管(506)内，从动轮(509)转动连接于提升管(506)顶部，且从动轮(509)与螺杆(507)顶端固定连接，所述搅拌轴(503)上还固设有主动轮(508)，且主动轮(508)通过皮带(510)与从动轮(509)传动连接，土壤预热箱(4)内侧还固设有振动板(511)，振动板(511)底部固定有振动发生器(512)。
2.根据权利要求1所述的一种土壤热修复用余热回收利用装置，其特征在于：所述土壤预热箱(4)顶部开设有进料口(41)，进料口(41)内铰接有端盖(42)，土壤预热箱(4)一侧固设有排气管(43)，排气管(43)内固设有活性炭吸附床(44)。
3.根据权利要求2所述的一种土壤热修复用余热回收利用装置，其特征在于：所述排气管(43)内还设置有除尘过滤网(45)。
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