CN114700361A - 一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，包括真空绝热支架，所述真空绝热支架的左侧进料方向设有土壤进料破碎组件以及土壤进料破碎组件配合安装有的上料组件，通过蛟龙轴内置翅片过热电阻，将经过蒸汽压缩机加压升温后的蒸汽进一步加热成过热蒸汽，解决由于管道蒸汽进入土壤由于压力骤减和蒸汽扩散而蒸汽温度骤减的问题，提高蒸汽热脱附对粘性、低渗透性土壤VOCs的技术适用性，本装置第一段为蒸汽余热回用的间接热脱附系统，第二和第三段蛟龙内置翅片过热电阻将饱和蒸汽加热形成过热蒸汽，结合锁气旋转阀形成连续进料直接热脱附装置，提高土壤在过热蒸汽中的停留时间，加快VOCs脱附去除，保证了整体的热脱附效果。

Description

一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体为一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置。

背景技术

热脱附是一种以不同热源的介入，通过热传导、热辐射和热对流等加热方式而提高环境温度提高土壤中VOCs蒸汽压和溶解度后进一步去除污染物的场地修复技术，是一种已被验证并常在实际场地具体应用的手段。原地异位蒸汽热脱附是近年来发展并具有良好应用前景的土壤VOCs治理技术。土壤中的空气在蒸汽注入后被吹出形成无氧环境，没有氧化和燃烧反应而提高技术安全性；除了作为热源之外，蒸汽本身对污染物的吹脱也可以加快污染物脱附，且尾气冷凝后有机物可以被回收利用，以及蒸汽废弃热量的回收对于保护土壤环境、节能减排具有重要的意义。

但在传统蒸汽热脱附过程中，饱和蒸汽注入粘性、低渗透性土壤后环境温度难以充分气化VOCs，常会形成一定量的冷凝水，而后续注入的蒸汽热并不能充分满足前段冷凝水的蒸发所需能量，此时冷凝量大于蒸发量，以此形成循环，冷凝水积累土壤含水率增加，影响脱附效果，牵制技术发展。此外，蒸汽热脱附技术的应用多为箱式处理装置，这种进料方式虽然有良好的密封性，但是洁净土壤的清理和污染土壤填入过程中，又会使得原先已经加热的箱体进一步冷却，能量散失严重，进程缓慢，效率降低。最后，修复完成后混合气仍具有一定热量，直接冷凝吸附排放会造成能量的浪费，为了解决以上为问题，提出了一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置。

本发明采用的技术方案如下：一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，包括真空绝热支架，所述真空绝热支架的左侧进料方向设有土壤进料破碎组件以及土壤进料破碎组件配合安装有的上料组件，所述上料组件的出料口下端在真空绝热支架上安装有锁气旋转阀，所述真空绝热支架的内部通过多个承重横梁固定安装有螺旋轴外壳和螺旋轴内壳，所述螺旋轴内壳的内部安装有螺旋轴，所述螺旋轴的外侧一体成型有蛟龙叶片，位于真空绝热支架下方的两个螺旋轴内部开设有空腔，所述空腔内安装有过热电阻并一端与蒸汽压缩机的出气端相连通，所述位于真空绝热支架下方的两个螺旋轴外侧的蛟龙叶片背部设有多个过热蒸汽微孔并与空腔相连通；

所述真空绝热支架的上端安装有废水处理装置和VOCs深冷冷凝装置。

在一优选的实施方式中，所述螺旋轴外壳和螺旋轴内壳之间夹层设有气体流通腔，所述气体流通腔之间相互连通，且气体流通腔与螺旋轴内壳的内部相连通，位于真空绝热支架上方的气体流通腔与VOCs深冷冷凝装置相连通。

在一优选的实施方式中，所述气体流通腔上都配合安装有温度及压力检测器和VOCs气体检测仪，所述VOCs深冷冷凝装置的右端与吸附系统相连通，所述VOCs深冷冷凝装置与吸附系统的连接部分设有抽提风机。

在一优选的实施方式中，所述吸附系统包括第一吸附器、第二吸附器和第三吸附器，所述第一吸附器、第二吸附器和第三吸附器分别与饱和蒸汽排入管相连通，所述第一吸附器、第二吸附器和第三吸附器的排气端通过排气管与烟囱相连通。

在一优选的实施方式中，所述第一吸附器、第二吸附器和第三吸附器的一侧连通的吹脱管与VOCs深冷冷凝装置相连通，所述VOCs深冷冷凝装置的废水排出端与废水处理装置相连通。

在一优选的实施方式中，位于真空绝热支架最下方的螺旋轴外壳和螺旋轴内壳的右下端贯穿开设有排料口，所述排料口的下端位于履带送料组件的一侧上方，所述履带送料组件固定安装在真空绝热支架的下方。

在一优选的实施方式中，所述螺旋轴的右端延伸贯穿螺旋轴外壳和螺旋轴内壳并与电机相连接，所述排料口部分设有第二锁气旋转阀，所述过热蒸汽微孔的孔径为1mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过过蛟龙轴内置翅片电阻生成过热蒸汽，直接将过热蒸汽输送入土壤中，解决过热蒸汽在管道传递过程中的能量损失和环境压力改变、蒸汽扩散对蒸汽温度的影响，解决饱和蒸汽进入土壤环境中，温度骤降和容易形成冷凝水的问题，提高土壤环境温度以充分气化VOCs，扩展蒸汽热脱附技术治理土壤VOCs在低渗透性粘性土壤中的应用。

2、本发明中，通过垂直方向上的三段蛟龙、锁气旋转阀解决蒸汽热脱附技术连续进料问题，并充分利用尾气余热对新进土壤进行预热，空间密闭同时保证进料的连续性，增加污染土壤在过热蒸汽中的停留时间，提高修复效果。

3、本发明中，采用螺旋轴叶片背部开孔设立蒸汽微孔的方式，过热蒸汽由蒸汽微孔进入土壤中，使得蒸汽吹脱方向和土壤前进方向截然相反，防止蒸汽微孔孔口被土壤堵塞并利用过热蒸汽的吹脱作用将VOCs去除。

4、本发明中，通过3个吸附器的“吸附-蒸汽吹脱”组合工序，使得吸附器再生，将污染物吸附-吹脱-冷凝后转化为废水处理，降低吸附材料的处置量，提高技术经济性。

附图说明

图1为本发明的整体的内部结构示意图；

图2为本发明的A处的放大结构示意简图；

图3为本发明的B处的放大结构示意简图。

图中标记：1-土壤进料破碎组件、2-上料组件、3-承重横梁、4-锁气旋转阀、5-真空绝热支架、7-气体流通腔、8-废水处理装置、9-VOCs深冷冷凝装置、10-抽提风机、11-螺旋轴、14-第一吸附器、15-第二吸附器、16-饱和蒸汽排入管、17-第三吸附器、18-蒸汽压缩机、19-排料口、20-履带送料组件、21-烟囱、22-过热蒸汽微孔、23-过热电阻、24-出气端、25-电机、26-螺旋轴外壳、27-旋轴内壳、29-蛟龙叶片、31-温度及压力检测器、32-VOCs气体检测仪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-3，一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，包括真空绝热支架5，真空绝热支架5的左侧进料方向设有土壤进料破碎组件1以及土壤进料破碎组件1配合安装有的上料组件2，通过上料组件2能够将物料向上输送到真空绝热支架5上的入料口，完成垂直上料操作，上料组件2的出料口下端在真空绝热支架5上安装有锁气旋转阀4，真空绝热支架5的内部通过多个承重横梁3固定安装有螺旋轴外壳26和螺旋轴内壳27，螺旋轴内壳27的内部安装有螺旋轴11，螺旋轴11的外侧一体成型有蛟龙叶片29，位于真空绝热支架5下方的两个螺旋轴11内部开设有空腔，空腔内安装有过热电阻23并一端与蒸汽压缩机18的出气端24相连通，蒸汽压缩机18的一端与蒸汽排入管相连通，位于真空绝热支架5下方的两个螺旋轴11外侧的蛟龙叶片29背部设有多个过热蒸汽微孔22并与空腔相连通，预热的土壤依次排入到真空绝热支架5下方的旋轴内壳27中，经过增压升温后的饱和蒸汽被螺旋轴11内置的过热电阻23进一步加热，然后通过过热蒸汽微孔22排出，同时电机25带动螺旋轴11和蛟龙叶片29转动将土壤与过热蒸汽混合，通过热对流、热传导以及热辐射的配合能够迅速将土壤加热至所需温度，进行热脱附处理。

土壤进料破碎组件1包括进料仓，进料仓的下侧配合安装有破碎辊组件，通过进料仓排入需要热脱附的土壤，然后通过破碎辊组件对土壤进行破碎处理，保证了后期的热脱附效果，进料仓的下端与上料组件2的接料口相连通。

本实施例中，螺旋轴外壳26和螺旋轴内壳27之间夹层设有气体流通腔7，气体流通腔7之间相互连通，且气体流通腔7与螺旋轴内壳27的内部相连通，真空绝热支架5下方的螺旋轴11加热产生的尾气通过气体流通腔7对新进污染土壤进行间接加热，增加余热利用，降低VOCs排放，真空绝热支架5的上端安装有废水处理装置8和VOCs深冷冷凝装置9，位于真空绝热支架5上方的气体流通腔7与VOCs深冷冷凝装置9相连通。

本实施例中，气体流通腔7上都配合安装有温度及压力检测器31和VOCs气体检测仪32，VOCs深冷冷凝装置9的右端与吸附系统相连通，VOCs深冷冷凝装置9与吸附系统的连接部分设有抽提风机10，在脱附完毕后，利用抽提风机10将污染混合气向上抽提，此过程中，通过温度及压力检测器31和VOCs气体检测仪32分别对不同的螺旋轴11内部温度、压力和VOCs气体含量的检测，控制进料量和过热蒸汽温度，保证污染物去除同时避免过度修复。

本实施例中，吸附系统包括第一吸附器14、第二吸附器15和第三吸附器17，第一吸附器14、第二吸附器15和第三吸附器17分别与饱和蒸汽排入管16相连通，第一吸附器14、第二吸附器15和第三吸附器17的排气端通过排气管与烟囱21相连通，吸附完毕后，通过烟囱21将剩余的气体排出，吸附系统为吸附-蒸汽吹脱-再生系统，当第一吸附器14吸附时，第二吸附器15解吸，第三吸附器17再生，进行循环再利用，保证了整体的使用效果。

本实施例中，第一吸附器14、第二吸附器15和第三吸附器17的一侧连通的吹脱管与VOCs深冷冷凝装置9相连通，VOCs深冷冷凝装置9的废水排出端与废水处理装置8相连通，将被吸附的VOCs吹脱下后带入VOCs深冷冷凝装置9冷凝，而后分离回收有机物，分离后废水和冷凝后的废水经废水处理装置8处理后排放，使得整体在使用时更加环保。

本实施例中，位于真空绝热支架5最下方的螺旋轴外壳26和螺旋轴内壳27的右下端贯穿开设有排料口19，热脱附完毕后，通过排料口19排出，排料口19的下端位于履带送料组件20的一侧上方，通过履带送料组件20可以将脱附后的土壤传输到想要的位置上，履带送料组件20固定安装在真空绝热支架5的下方。

本实施例中，螺旋轴11的右端延伸贯穿螺旋轴外壳26和螺旋轴内壳27并与电机25相连接，电机25带动螺旋轴11和蛟龙叶片29转动将土壤与过热蒸汽混合，保证了对土壤的加热效果，排料口19部分设有第二锁气旋转阀，通过多个锁气旋转阀4和第二锁气旋转阀的配合，能够隔绝螺旋轴11内部和外界的气体对流，降低热量的消耗，保证了加热效果过热蒸汽微孔22的孔径为1mm。

工作原理：污染土壤进破碎辊组件破碎后进入上料组件2，然后通过上料组件2送入到真空绝热支架5内，利用锁气旋转阀4隔绝螺旋轴11内部和外界的气体对流，降低热交换，而后土壤经过锁气旋转阀4进入螺旋轴内壳27内部，此时真空绝热支架5下方的螺旋轴11加热产生的尾气通过气体流通腔7对新进污染土壤进行间接加热，增加余热利用，降低VOCs排放。

经过预热的土壤依次排入到真空绝热支架5下方的旋轴内壳27中，经过增压升温后的饱和蒸汽被螺旋轴11内置的过热电阻23进一步加热，然后通过过热蒸汽微孔22排出，同时电机25带动螺旋轴11和蛟龙叶片29转动将土壤与过热蒸汽混合，通过热对流、热传导以及热辐射的配合能够迅速将土壤加热至所需温度，进行热脱附处理，热脱附完毕后，通过排料口19排出。

然后利用抽提风机10将污染混合气向上抽提，首先经过VOCs深冷冷凝装置9冷凝处理，然后接入吸附系统吸附后经烟囱21排放，其中，吸附系统为吸附-蒸汽吹脱-再生系统，当第一吸附器14吸附时，第二吸附器15解吸，第三吸附器17再生，进行循环再利用，蒸汽吹脱为饱和蒸汽吹脱，将被吸附的VOCs吹脱下后带入VOCs深冷冷凝装置9冷凝，而后分离回收有机物，分离后废水和冷凝后的废水经废水处理装置8处理后排放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，包括真空绝热支架(5)，其特征在于：所述真空绝热支架(5)的左侧进料方向设有土壤进料破碎组件(1)以及土壤进料破碎组件(1)配合安装有的上料组件(2)，所述上料组件(2)的出料口下端在真空绝热支架(5)上安装有锁气旋转阀(4)，所述真空绝热支架(5)的内部通过多个承重横梁(3)固定安装有螺旋轴外壳(26)和螺旋轴内壳(27)，所述螺旋轴内壳(27)的内部安装有螺旋轴(11)，所述螺旋轴(11)的外侧一体成型有蛟龙叶片(29)，位于真空绝热支架(5)下方的两个螺旋轴(11)内部开设有空腔，所述空腔内安装有过热电阻(23)并一端与蒸汽压缩机(18)的出气端(24)相连通，所述位于真空绝热支架(5)下方的两个螺旋轴(11)外侧的蛟龙叶片(29)背部设有多个过热蒸汽微孔(22)并与空腔相连通；

所述真空绝热支架(5)的上端安装有废水处理装置(8)和VOCs深冷冷凝装置(9)。

2.如权利要求1所述的一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，其特征在于：所述螺旋轴外壳(26)和螺旋轴内壳(27)之间夹层设有气体流通腔(7)，所述气体流通腔(7)之间相互连通，且气体流通腔(7)与螺旋轴内壳(27)的内部相连通，位于真空绝热支架(5)上方的气体流通腔(7)与VOCs深冷冷凝装置(9)相连通。

3.如权利要求2所述的一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，其特征在于：所述气体流通腔(7)上都配合安装有温度及压力检测器(31)和VOCs气体检测仪(32)，所述VOCs深冷冷凝装置(9)的右端与吸附系统相连通，所述VOCs深冷冷凝装置(9)与吸附系统的连接部分设有抽提风机(10)。

4.如权利要求3所述的一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，其特征在于：所述吸附系统包括第一吸附器(14)、第二吸附器(15)和第三吸附器(17)，所述第一吸附器(14)、第二吸附器(15)和第三吸附器(17)分别与饱和蒸汽排入管(16)相连通，所述第一吸附器(14)、第二吸附器(15)和第三吸附器(17)的排气端通过排气管与烟囱(21)相连通。

5.如权利要求4所述的一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，其特征在于：所述第一吸附器(14)、第二吸附器(15)和第三吸附器(17)的一侧连通的吹脱管与VOCs深冷冷凝装置(9)相连通，所述VOCs深冷冷凝装置(9)的废水排出端与废水处理装置(8)相连通。

6.如权利要求1所述的一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，其特征在于：位于真空绝热支架(5)最下方的螺旋轴外壳(26)和螺旋轴内壳(27)的右下端贯穿开设有排料口(19)，所述排料口(19)的下端位于履带送料组件(20)的一侧上方，所述履带送料组件(20)固定安装在真空绝热支架(5)的下方。

7.如权利要求6所述的一种余热回用的立体成层连续式过热蒸汽热脱附装置，其特征在于：所述螺旋轴(11)的右端延伸贯穿螺旋轴外壳(26)和螺旋轴内壳(27)并与电机(25)相连接，所述排料口(19)部分设有第二锁气旋转阀，所述过热蒸汽微孔(22)的孔径为1mm。

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