CN115156275A - 基于阴燃技术的污染土壤修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于阴燃技术的污染土壤修复系统，包括具有燃烧室的阴燃燃烧装置，其特征在于：所述燃烧室一端设有加热器，另一端设有推料组件，所述推料组件包括推料板以及驱动推料板在燃烧室内移动的驱动机构，所述燃烧室的上端敞口并配设有盖板，污染土壤能够经燃烧室的上端敞口加入燃烧室，所述燃烧室下部远离推料组件的一端设有排沙口，在驱动机构的作用下，所述推料板能够迫使阴燃后产生的物质从排沙口排出燃烧室。本发明的有益效果是：具有修复方法简单，土壤修复效率高，能源消耗低以及处理成本低的技术优势。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复处理技术领域，具体涉及一种基于阴燃技术的污染土壤修复系统。
背景技术
存在于地底下的有机废液具有毒性和持久性，对人类身体健康和生态环境具有巨大威胁，构成有机废液的化合物特别难降解，不易通过物理(如挥发)、生物(如脱卤)和化学(如氧化)手段降解，有毒、有害的有机化合物长期在土壤环境中累积，很有可能对整个生态系统造成灾难性的后果。
目前，修复土壤的主要方式有填埋、生物修复、热解法和焚烧等，填埋需要占用大量土地且花费时间长；生物修复存在修复时间长和处理不彻底等缺点；热解在时间上得到了一定优势，但是这种方式需要大量能耗；焚烧是快速消除有机物危害的常用方法，但现有的焚烧技术是基于明火的燃烧，明火燃烧伴随着巨大的能量损失，并需要额外的燃料补给。
同时，由于受有机废液污染的土壤热值低，含水率高等因素的影响，用传统的焚烧技术修复，需要大量的能量输入和巨大的成本在前处理上。为此，一种新的土壤焚烧处理技术应运而生，即：阴燃技术，阴燃是一种无火焰的燃烧形式，由异相氧化反应(氧气直接和固体或液体表面反应)放出热量，并维持自身传播，阴燃受到氧气向燃料表面输送速度的限制，导致比燃烧反应具有更慢、更低的温度，阴燃的缓慢传播使得温度在一个地方长时间的停留，进而确保更多的有机污染物被消耗，达到净化土壤的目的。
在现有技术中，阴燃处理设备的燃烧室尺寸较大，无法进行连续可循环的送料，点火所需的外部能量仍比较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于阴燃技术的污染土壤修复系统，能够进行连续循环的阴燃处理，以达到降低燃烧室体积和点火所需外部能量的目的。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种基于阴燃技术的污染土壤修复系统，包括具有燃烧室的阴燃燃烧装置，其特征在于：所述燃烧室沿阴燃燃烧装置的长度方向延伸，燃烧室的一端设有加热器，另一端设有推料组件，所述推料组件包括推料板以及驱动推料板在燃烧室内移动的驱动机构，所述燃烧室的上端敞口并配设有盖板，污染土壤能够经燃烧室的上端敞口加入燃烧室，所述燃烧室下部远离推料组件的一端设有排沙口，在驱动机构的作用下，所述推料板能够迫使阴燃后产生的物质从排沙口排出燃烧室。
采用上述结构，燃烧室内的污染土壤阴燃完毕后，推料板向左移动将阴燃产物从排沙口排出燃烧室，然后即可重复不断的向燃烧室内添加污染土壤。通过连续循环的阴燃反应，使得点火所需的外部能量大大减少。另外，因为连续循环的处理方式，相比于分批处理不需要额外的空间对废弃物进行存储，所以也能够降低反应器的体积。
作为优选：还包括自动送料机构，所述盖板上安装有进料斗，所述自动送料机构的送料末端位于进料斗上方。采用上述结构，能够实现自动加料。
作为优选：所述燃烧室上设有排烟口，排烟口通过管道连接有尾气处理装置。
作为优选：所述尾气处理装置包括依次连接的冷凝器、旋风除尘器、喷淋室、脱硫箱和抽风机。
作为优选：所述燃烧室的外部设置有保温层。采用上述结构，在利用阴燃技术修复土壤时，阴燃反应所产生的热量需要去预热和干燥前方未燃烧的土壤，因此，保温层有助于减少热量损失，使得阴燃反应放出的热量尽可能的去干燥和预热前方未反应的土壤，进而加快土壤修复的速率。
作为优选：还包括供气装置，所述供气装置包括依次连接的鼓风机、空气流量计、空气扩散器和隔板，其中，所述空气扩散器和隔板间隔安装在燃烧室内，且两者之间填充有填料。采用上述结构，能够使空气更为均匀的到达土壤阴燃燃烧室。
作为优选：所述鼓风机与空气流量计之间设有干燥器和阀门，所述鼓风机、干燥器、阀门和空气流量计均位于燃烧室外部。采用上述结构，通过气体流量计可以控制土壤阴燃的反应速率，进而改变土壤修复的效率。
作为优选：所述空气扩散器和隔板上均分布有小孔。
作为优选：还包括数据采集装置，所述数据采集装置包括电脑、数据采集器以及等间距安装在燃烧室内的热电偶，所述电脑和数据采集器与各个所述热电偶连接。采用上述结构，电脑通过相邻两根热电偶之间的距离和以及相邻两根热电偶的峰值温度计算出土壤阴燃的反应速率，从而能够得出反应的快慢。
有益效果是：
1、燃烧室可重复不断的进行阴燃反应，使得点火所需的外部能量大大减少。
2、由于燃烧室可进行连续循环的阴燃处理，相比于传统的分批处理，不需要额外的空间对废弃物进行存储，所以能够降低燃烧室的体积，优化系统结构。
3、推料板移动过程中能够将燃烧室内壁的碳层去除，确保污染物被充分处理。
4、为土壤修复提供了一种新的低成本高效的修复方法，与现有技术相比，具有修复方法简单，土壤修复效率高，能源消耗低以及处理成本低的技术优势。
5、燃烧室沿阴燃燃烧装置的长度方向延伸，即燃烧室为卧式结构，这样能够避免污染土壤向高处运送，进一步降低土壤修复系统的能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于阴燃技术的污染土壤修复系统，主要包括阴燃燃烧装置A和尾气处理装置B，其中，阴燃燃烧装置A包括呈矩形构造的燃烧室17，燃烧室17左端设有加热器14，右端设有推料组件21，推料组件21包括推料板21a和驱动机构21b，驱动机构21b由依次动力衔接的电机a、第一齿轮b、第二齿轮c和推杆d组成，推杆d中部与燃烧室17侧壁e螺纹连接，推杆d左端伸入燃烧室17内部，并转动套接在推料板21a上，电机a工作即可带动推料板21a在燃烧室17内左右移动。
燃烧室17的上端敞口并在敞口端配置有盖板16，污染土壤能够经该敞口加入燃烧室17内部，燃烧室17左端下部设有排沙口6，在电机a的驱动作用下，推料板21a能够迫使阴燃后产生的物质从排沙口6排出燃烧室17。阴燃燃烧装置A还配设有自动送料机构33，盖板16上安装有进料斗32，自动送料机构33的送料末端位于进料斗32上方，燃烧室17内部阴燃反应完毕后，在机a的驱动作用下，推料板21a回退至最右端，然后自动送料机构33便可以自动向燃烧室17内添加土壤，从而实现连续循环的阴燃反应处理，通过连续循环的阴燃反应阻力，使得点火所需的外部能量将大大减少，另外，也可以降低反应器的体积，因为连续循环的处理方式，相比于分批处理不需要额外的空间对废弃物进行存储。同时，附着在燃烧室17内壁的碳层将会阻止燃料的进料，并且会导致污染物处理不充分，通过设置可移动的推料板21a便解决了该问题。
燃烧室17的外部设置有保温层5，在利用阴燃技术修复土壤时，阴燃反应所产生的热量需要去预热和干燥前方未燃烧的土壤，因此，保温层5能够有助于减少热量损失，使得阴燃反应放出的热量尽可能的去干燥和预热前方未反应的土壤，进而加快土壤修复的速率。
阴燃燃烧装置A还配设有供气装置，供气装置由依次连接的鼓风机1、干燥器2、阀门3、空气流量计4、空气扩散器11和隔板13组成，空气扩散器11和隔板13之间具有间隙，该间隙处填充有填料12，在本实施例中，填料12优选采用石子，空气扩散器11和隔板13上均分布有小孔，通过开设小孔和填充石子12，能够保证从空气扩散器11出来的空气更均匀的到达土壤阴燃燃烧室。
再如图1所示，阴燃燃烧装置A还配设有数据采集装置，数据采集装置包括电脑9、数据采集器10以及等间距安装在燃烧室17内的热电偶19，各个热电偶19连接着数据采集器10和电脑9，通过数据采集器10每两秒记录一次热电偶温度，得到土壤阴燃过程中的温度曲线分布，同时电脑9通过相邻两根热电偶之间的距离和以及相邻两根热电偶的峰值温度计算出土壤阴燃的反应速率，从而可以得出反应效率。
加热器14位于隔板13的右表面，加热器14连接着稳压器8和电源7，电源7为提供加热器14提供产生热的能量，进而为土壤的阴燃点燃提供能量，通过稳压器8可以提供稳定的电压以及控制加热的功率。
再如图1所示，燃烧室17上设有排烟口18，尾气处理装置B通过管道连接在排烟口18上，管道上设有烟气分析仪23，烟气分析仪23用于实时分析土壤阴燃过程中所产生的烟气，分析烟气中的主要成分，为后续研究阴燃尾气中有价值的产物提供基础。
在本实施例中，尾气处理装置B由依次连接的冷凝器24、旋风除尘器25、喷淋室26、脱硫箱27、抽风机28、排放检测口29和烟囱30组成，经过烟气分析仪23的烟气到达凝水器24，通过凝水器24除去土壤修复过程中产生烟气中的大量水分。旋风除尘装置25能够使进入该装置内的烟气作旋转运动，在离心力的作用下，烟气中的灰尘分离并附着于壁表面，然后再重力的作用下，灰尘颗粒进入灰斗内，通过此步骤消除了土壤修复过程中的固体颗粒物。然后，烟气从喷淋室26下部通入，与喷淋室26内喷出的雾状或者雨滴状的液体紧密接触，烟气中的易溶于水的成分被吸收，使烟气进一步得到处理。从喷淋室26排除的烟气到达脱硫箱27，脱硫箱27内放置脱硫除尘液，进一步除去烟气中的硫和灰尘。抽风机28能够使整个系统形成负压，使土壤修复过程中产生的烟气更容易经过尾气处理系统并排出，如此设计，在一定程度上也防止了烟气的溢出。最后烟气通过烟气向大气中排放。排放检测口29则可用于检测排除的烟气是否达标。
污染土壤修复系统的工作过程为：
1、自动送料机构33将被污染的土壤添加至燃烧室17中，推料组件21带动推料板21a向左移动，推动燃料。
2、打开电源7，调节稳压器8，加热器14开始加热被污染的土壤。
3、当第一根热电偶19温度到达相应温度时，调节空气流量计4在适当流速下，打开鼓风机1和阀门3，此时，空气经过鼓风机1、干燥器2、阀门
3、空气流量计4、空气扩散器11、石子12、隔板13和加热器14，到达燃烧室17，与被污染的土壤发生阴燃反应。
4、通入空气后加热器14再加热10分钟，然后关闭加热器电源7和稳压器8，使燃烧室17内的被污染的土壤发生自维持阴燃传播。
5、当阴燃反应到达在燃烧室17中对应位置时，停止供应空气，推料板21a推动燃料使灰从排沙口6排出，然后重复以上步骤。
6、通过热电偶19、数据采集器10和电脑9对阴燃燃烧室17内的温度变化每两秒进行记录，并计算出阴燃前峰传播速率。
7、土壤修复过程中产生的烟气通过烟气分析仪23、冷凝器24、旋风除尘装置25、喷淋室26、脱硫箱27、抽风机28和烟囱30排放到大气中。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于阴燃技术的污染土壤修复系统，包括具有燃烧室(17)的阴燃燃烧装置(A)，其特征在于：所述燃烧室(17)沿阴燃燃烧装置(A)的长度方向延伸，燃烧室(17)的一端设有加热器(14)，另一端设有推料组件(21)，所述推料组件(21)包括推料板(21a)以及驱动推料板(21a)在燃烧室(17)内移动的驱动机构(21b)，所述燃烧室(17)的上端敞口并配设有盖板(16)，污染土壤能够经燃烧室(17)的上端敞口加入燃烧室(17)，所述燃烧室(17)下部远离推料组件(21)的一端设有排沙口(6)，在驱动机构(21b)的作用下，所述推料板(21a)能够迫使阴燃后产生的物质从排沙口(6)排出燃烧室(17)。
2.根据权利要求1所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：还包括自动送料机构(33)，所述盖板(16)上安装有进料斗(32)，所述自动送料机构(33)的送料末端位于进料斗(32)上方。
3.根据权利要求1所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：所述燃烧室(17)上设有排烟口(18)，排烟口(18)通过管道连接有尾气处理装置(B)。
4.根据权利要求3所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：所述尾气处理装置(B)包括依次连接的冷凝器(24)、旋风除尘器(25)、喷淋室(26)、脱硫箱(27)和抽风机(28)。
5.根据权利要求1所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：所述燃烧室(17)的外部设置有保温层(5)。
6.根据权利要求1所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：还包括供气装置，所述供气装置包括依次连接的鼓风机(1)、空气流量计(4)、空气扩散器(11)和隔板(13)，其中，所述空气扩散器(11)和隔板(13)间隔安装在燃烧室(17)内，且两者之间填充有填料(12)。
7.根据权利要求6所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：所述鼓风机(1)与空气流量计(4)之间设有干燥器(2)和阀门(3)，所述鼓风机(1)、干燥器(2)、阀门(3)和空气流量计(4)均位于燃烧室(17)外部。
8.根据权利要求6所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：所述空气扩散器(11)和隔板(13)上均分布有小孔。
9.根据权利要求1所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：还包括数据采集装置，所述数据采集装置包括电脑(9)、数据采集器(10)以及等间距安装在燃烧室(17)内的热电偶(19)，所述电脑(9)和数据采集器(10)与各个所述热电偶(19)连接。
10.根据权利要求1所述的基于阴燃技术的污染土壤修复系统，其特征在于：所述驱动机构(21b)包括依次动力衔接的电机(a)、第一齿轮(b)、第二齿轮(c)和推杆(d)，其中，所述推杆(d)中部与燃烧室(17)外壁螺纹连接，推杆(d)伸入燃烧室(17)内部的一端连接在所述推料板(21a)上。
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