CN116851431B - 一种汞污染土壤异位热脱附装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汞污染土壤异位热脱附装置及方法，包括：预热进料系统，用于将预处理后的污染土壤进行预加热并进料至热处理系统中；热处理系统，用于对污染土壤进行电加热；热交换系统，用于对热处理系统产生的烟气进行初步降温；其中，热交换系统中经过热交换后的冷却流体用于预热进料系统中污染土壤的预加热；烟气处理系统，用于对初步降温后的烟气进行处理。污染土壤经过预加热后再进行热脱附，提升热脱附效率，降低热处理能耗；利用经过热交换后的冷却流体，实现了余热的再次循环利用；热交换系统对烟气进行初步降温，初步降温后的烟气再通过烟气处理系统进行处理，能够提升冷凝效率。

Description

一种汞污染土壤异位热脱附装置及方法

技术领域

本发明涉及污染土壤处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种汞污染土壤异位热脱附装置及方法。

背景技术

土壤中的汞污染物会对微生物、植物和人体健康造成长久的危害和影响，因此需要对其进行治理及修复；针对汞污染土壤的修复技术主要有：热脱附技术、固化/稳定化技术、水泥窑协同处置技术、土壤淋洗技术、植物修复技术、填埋技术。

其中，热脱附技术是通过将土壤中的污染物加热其一定的温度，使污染物能够从土壤中挥发出来，然后收集起来，再统一处理污染物，利用汞的易挥发性，能够有效的修复汞污染土壤。

热脱附技术中加热的方式有多种，如高频电流、微波、过热空气、燃烧气等，加热温度控制在200℃～800℃，热解吸过程中发生蒸发、蒸馏、沸腾、氧化和热解等作用，通过调节温度还可以选择性的移除不同的污染物。土壤中的部分有机物在高温下分级，其余未能分级的污染物在负压条件下(通过类似于土壤气相抽提修复技术中的抽提井提供)从土壤中分离出来，最终在其它处理设备(后燃烧器、浓缩器或活性炭吸附装置等)中彻底处理、去除。热脱附技术具有工艺简单、技术成熟等优点。但该技术能耗大，运行操作费用高。

如公布号为CN110180882A的中国发明专利，公开了一种用于处理汞污染土壤的热脱附装置，包括：进料单元，用于将预处理单元破碎后的土壤输送至加热单元；加热单元，用于将进料单元输入的土壤加热；辅助排气单元，用于借助氮气将加热单元排出的废气送至废气净化单元；土壤收集单元，用于收集加热后被净化的土壤；废气净化单元，用于将含汞废气净化过滤后排出；加热单元中热旋转窑内部设有搅拌轴以翻转土壤使其均匀受热；含汞废气在进氮气管道输送的氮气推动下通过管道I和管道II送至废气净化单元。该装置在使土壤加热均匀的基础上，能够使含汞废气完全排出并有效提高含汞废气的排出速度，整体结构简单，使用方便。上述专利中采用对旋转窑加热，通过搅拌轴对土壤进行翻转搅拌使其均匀受热，而旋转窑需要使用燃料来供热，燃料的消耗很大，运行成本较高。

因此，有必要提出一种汞污染土壤异位热脱附装置及方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种汞污染土壤异位热脱附装置，包括：

预热进料系统，用于将预处理后的污染土壤进行预加热并进料至热处理系统中；

热处理系统，用于对污染土壤进行电加热；

热交换系统，用于对热处理系统产生的烟气进行初步降温；其中，热交换系统中经过热交换后的冷却流体用于预热进料系统中污染土壤的预加热；

烟气处理系统，用于对初步降温后的烟气进行处理。

优选的是，还包括：

预处理系统，用于对污染土壤进行预处理，以使污染土壤满足热处理系统的进料要求；

其中，在对污染土壤进行预处理时，向污染土壤中掺入外加剂。

优选的是，所述烟气处理系统包括：

冷凝单元，用于对经过热交换系统初步降温后的烟气进行冷凝；

气液分离单元，用于对经过冷凝单元处理后的烟气进行气液分离；

吸附单元，用于对经过气液分离单元处理后的烟气进行吸附净化；

废水处理单元，用于对经过冷凝单元处理后的废液以及气液分离单元产生的废液进行处理。

优选的是，还包括：

检测系统，用于对经过热处理系统处理后的污染土壤进行检测；检测合格的土壤回填至开挖基坑，不合格的重新进行预处理，重复预处理后的操作。

优选的是，所述热处理系统包括：

第一筒体，其一端上方设有与预热进料系统连通的进料筒；

加热杆，转动设于第一筒体内；所述加热杆外侧设有螺旋叶片；

控制器，与加热杆连接，用于控制加热杆的加热温度；

出料管，设置在第一筒体另一端的下方，用于对热处理后的污染土壤进行出料；

排气管，其一端与第一筒体连通，另一端与热交换系统的烟气进口连接。

优选的是，所述第一筒体内沿着污染土壤的输送方向依次为第一加热区域、第二加热区域、排气区域以及出料区域；

位于第二加热区域的螺旋叶片的螺距小于位于第一加热区域的螺旋叶片的螺距，位于第一加热区域的螺旋叶片的螺距等于位于排气区域的螺旋叶片的螺距；

所述排气区域对应的第一筒体上至少设有一个排气管。

优选的是，所述预热进料系统包括：

倾斜设置的第二筒体，其上端通过第一连接管与进料筒连接，其下端一侧设有进料管；所述第一连接管上设有第一进料阀，所述进料管上设有第二进料阀；

螺旋杆，转动设于第二筒体内；

第三筒体，套设在第二筒体的外侧，所述第三筒体和第二筒体之间的环形区域内设有螺旋导流片；所述第三筒体的上端一侧设有预热进口，预热进口与热交换系统的冷却流体出口连通；所述第三筒体的下端一侧设有预热出口，预热出口与热交换系统的冷却流体进口连通。

优选的是，所述热交换系统的烟气出口通过第二连接管与冷凝单元的进气口连通；所述第二连接管内设有烟气预冷组件；所述烟气预冷组件包括：

板体，其外周通过连接环与第二连接管的内壁密封连接；所述板体上设有通气孔；

预冷件，设置在板体的上游一侧；

所述预冷件包括：至少两个套接的环形槽体，所述环形槽体上游的一侧为封闭端，下游的一侧为开放端；两个环形槽体之间间隔设置，且间隔处设有用于连通两个环形槽体的连通槽体；两个环形槽体之间的间隔处以及位于内侧的环形槽体的中部形成供烟气通过的气流通道，所述通气孔与气流通道相对应；所述气流通道下游的端面与板体的表面之间形成间隙距离；

进气管，其一端与环形槽体连通，另一端用于通入吸附净化后的部分烟气。

优选的是，所述进料筒的顶端设有进料口，其内部上方设有锥形体，所述锥形体通过连接杆与进料筒的内壁连接，所述锥形体内设有驱动部，所述驱动部的输出端设有伸缩杆，所述伸缩杆的底端设有第一导流筒，所述第一导流筒的上端尺寸小于其下端尺寸；

所述第一导流筒外套设有第二导流筒，所述第二导流筒的顶端通过固定杆与锥形体连接；所述第一导流筒的顶端高于第二导流筒的顶端设置；

所述第二导流筒由上下连接的两个锥形筒形成，位于下方的锥形筒的侧壁与进料筒底端的侧壁平行设置；

所述第二导流筒与进料筒之间形成第一进料通道，所述第二导流筒和第一导流筒之间形成第二进料通道。

优选的是，所述第一导流筒的外侧设有压力传感器，用于感知第二进料通道内的污染土壤作用于第一导流筒侧壁的压力大小；若是检测的压力值大于预设压力值则表明第二进料通道内有污染土壤堆积，则停止进料，若小于预设压力值，则表明进料正常。

本发明还提供一种利用汞污染土壤异位热脱附装置处理汞污染土壤的方法，包括：

对污染土壤进行预处理，并向污染土壤中掺入外加剂；

将预处理后的污染土壤进行进料和预加热；

对预加热后的污染土壤进行电加热处理；

对加热处理后的污染土壤进行出料并检测，同时对加热处理过程中产生的烟气依次经过热交换、冷凝、气液分离以及吸附后排放，且冷凝产生的废液经过废水处理达标后排放；

其中，热交换后升温的冷却流体用于污染土壤的预加热。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置及方法，在污染土壤经过预处理后，先经过预加热后再进入至热处理系统内进行热脱附，能够提升热脱附效率，并且降低热处理系统的能耗；并且，对于污染土壤的预加热无需另外的加热能源，而是利用热交换系统中经过热交换后的冷却流体，冷却流体经过热交换后温度升高，实现了余热的再次循环利用；

热处理系统采用电加热的方式对污染土壤进行热处理，减少燃料的使用，并且经过预加热的污染土壤温度升高，能够降低热处理系统的耗能，同时还能够提升热脱附效率；

热交换系统用于对烟气进行初步降温，初步降温后的烟气再通过烟气处理系统进行处理，能够提升冷凝效率。

本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置及方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置的结构示意图；

图2为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中热处理系统的结构示意图；

图3为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中预热进料系统的结构示意图；

图4为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中热交换系统的结构示意图；

图5为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中烟气预冷组件的剖面结构示意图；

图6为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中预冷件的结构示意图；

图7为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中烟气预冷组件内烟气流动的示意图；

图8为图7中的部分放大结构示意图；

图9为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中进料筒的内部结构示意图；

图10为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中污染土壤由进料筒的第一进料通道进料的示意图；

图11为本发明所述的汞污染土壤异位热脱附装置中污染土壤由进料筒的第一进料通道和第二进料通道同时进料的示意图；

图12本发明利用所述的汞污染土壤异位热脱附装置处理汞污染土壤的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本发明提供了一种汞污染土壤异位热脱附装置，包括：

预热进料系统1，用于将预处理后的污染土壤进行预加热并进料至热处理系统2中；

热处理系统2，用于对污染土壤进行电加热；

热交换系统3，用于对热处理系统2产生的烟气进行初步降温；其中，热交换系统3中经过热交换后的冷却流体用于预热进料系统1中污染土壤的预加热；

烟气处理系统，用于对初步降温后的烟气进行处理。

在污染土壤经过预处理后，先经过预加热后再进入至热处理系统2内进行热脱附，能够提升热脱附效率，并且降低热处理系统2的能耗；

并且，对于污染土壤的预加热无需另外的加热能源，而是利用热交换系统3中经过热交换后的冷却流体，冷却流体经过热交换后温度升高，实现了余热的再次循环利用，冷却流体可在预热进料系统1和热交换系统3之间循环流动；

热处理系统2采用电加热的方式对污染土壤进行热处理，减少燃料的使用，并且经过预加热的污染土壤温度升高，能够降低热处理系统2的耗能，同时还能够提升热脱附效率；

热交换系统3用于对烟气进行初步降温，初步降温后的烟气再通过烟气处理系统进行处理，能够提升冷凝效率。

在一个实施例中，还包括：

预处理系统，用于对污染土壤进行预处理，以使污染土壤满足热处理系统2的进料要求；

其中，在对污染土壤进行预处理时，向污染土壤中掺入外加剂。

当污染土壤不满足热处理系统2的进料要求时，需要进行预处理；

对污染土壤的预处理主要包括：筛分、破碎、烘干(含水率>20％时执行烘干操作)以及掺拌外加剂；

其中，筛分是采用分选或分拣的方式去除污染土壤中的砖瓦、石块、木块、铁块等杂质；

破碎是降低大颗粒污染土壤的粒径；

烘干是主要针对含水率大于20％的污染土壤，可以在暂存和预处理车间内采用晾干、添加脱水剂(如生石灰)等预处理方式使污染土壤含水率降至进料要求；对于黏性土可选择加入调理剂(如生石灰)或与低塑性指数土壤混合等方式降低黏性。

最后，在污染土壤中掺入外加剂，并进行搅拌混合，外加剂可选用酸性外加剂(如柠檬酸等)、氯化物外加剂、或EDTA(乙二胺四乙酸)等；外加剂的加入能够提高污染土壤的脱附效率。

在一个实施例中，所述烟气处理系统包括：

冷凝单元，用于对经过热交换系统3初步降温后的烟气进行冷凝；

气液分离单元，用于对经过冷凝单元处理后的烟气进行气液分离；

吸附单元，用于对经过气液分离单元处理后的烟气进行吸附净化；

废水处理单元，用于对经过冷凝单元处理后的废液以及气液分离单元产生的废液进行处理。

烟气处理系统采用冷凝-吸附法处理烟气；

冷凝单元可采用直接或间接换热形式，并可采用一级或多级的方式，冷凝单元可采用喷淋塔、板式换热器、列管式换热器等设备；

冷凝单元的冷却介质应根据污染物种类及工艺要求确定，确保气相污染物至少被冷却至其沸点以下，可根据后续处理工艺进行合理调整；冷却介质可选择水、冷却液；

冷凝单元之后配置气液分离单元，以降低不凝气中的液体含量；

气液分离单元可采取捕雾法气液分离，可采用一级或多级的方式，可采用折流板、丝网等形式；

冷凝单元和气液分离单元内应配置有液体收集及输送装置，确保冷凝液及时排出；

气液分离后的烟气可采用吸附单元(例如活性炭、分子筛等)吸附净化，吸附工艺设计宜参照HJ2026的要求进行设计；另外，在污染土壤预处理过程中产生的粉尘也通过负压(可通过风机实现)的方式被抽吸至吸附单元进行吸附净化；

含汞的烟气应冷凝至4℃以下，再采用吸附法去除烟气中残余的汞；

经过吸附单元之后的烟气可由排气筒排出，排气筒的设置应满足GB16297的相关要求，排气筒应设有采样口和在线监测装置，用于监测烟气排放是否符合标准。

废水处理单元，用于对冷凝后的废液进行处理；间接热脱附冷凝、气液分离产生的废水中污染物浓度高且成分复杂，宜首先回收有利用价值的物质，然后再进行处理；冷凝、气液分离废水宜采用预处理、高级氧化、吸附/生化的处理工艺，废水处理宜采用全封闭式结构；处理后的出水满足回用要求时宜进行回用。

在一个实施例中，还包括：

检测系统，用于对经过热处理系统2处理后的污染土壤进行检测。

检测合格的土壤回填至开挖基坑，不合格的重新进行预处理，重复预处理后的操作。

如图2所示，在一个实施例中，所述热处理系统2包括：

第一筒体210，其一端上方设有与预热进料系统1连通的进料筒220；

加热杆230，转动设于第一筒体210内；所述加热杆230外侧设有螺旋叶片240；

控制器，与加热杆230连接，用于控制加热杆230的加热温度；

出料管250，设置在第一筒体210另一端的下方，用于对热处理后的污染土壤进行出料；

排气管260，其一端与第一筒体210连通，另一端与热交换系统3的烟气进口310连接。

经过预热进料系统1预加热后的污染土壤通过进料筒220进料至第一筒体210内，然后通过加热杆230对污染土壤进行加热，由于加热杆230的外侧设有螺旋叶片340，因此，螺旋叶片340也具备对污染土壤加热的功能，并且在加热杆230的转动下，螺旋叶片240不断对污染土壤进行翻动搅拌，并向前推进，能够提升污染土壤与加热杆230以及螺旋叶片240的接触面积，使得加热更加均匀，提升污染土壤热脱附效率；

并且加热杆230的温度能够通过控制器进行控制，在第一筒体210内可设置有温度传感器，用于监测第一筒体210内的温度，这样，能够通过控制器控制加热杆230的温度维持在稳定值，进一步提升热处理效率；

排气管260可以设置有多个，通过负压(可通过风机实现)的方式将第一筒体210内产生的烟气排出至热交换系统3内进行热交换实现初步降温，并且螺旋叶片240的不断转动，有利于搅动污染土壤，提升烟气的排出效率。

另外，用于驱动加热杆230的驱动装置采用变频控制，转动速率优选控制在1～5r/min。

污染土壤在第一筒体210内的停留时间为20-60min，保证出料温度在200摄氏度-600摄氏度。

在出料管250的出料端采用水喷淋的方式使出料的土壤含水率增至10％-25％，防止有粉尘扬起。

进一步地，所述第一筒体210内沿着污染土壤的输送方向依次为第一加热区域211、第二加热区域212、排气区域213以及出料区域214；

位于第二加热区域212的螺旋叶片240的螺距小于位于第一加热区域211的螺旋叶片240的螺距，位于第一加热区域211的螺旋叶片240的螺距等于位于排气区域213的螺旋叶片240的螺距；

所述排气区域213对应的第一筒体210上至少设有一个排气管260。

为了进一步提升污染土壤热脱附效率，将第一筒体210内分为第一加热区域211、第二加热区域212、排气区域213以及出料区域214；

在第一加热区域211内的污染土壤密度相对较低，烟气容易逃逸，但是第一加热区域211内的污染土壤的温度相对较低，产生的烟气量比较少，因此，可在第一加热区域211处设置一个排气管260；

在第二加热区域212内的螺旋叶片240的螺距相对较小，为污染土壤的集中加热区域，在此区域内污染土壤能够与螺旋叶片240和加热杆230充分接触，以使得污染土壤快速升温，温度要高于第一加热区域211，从而能够产生更多的烟气，但是此区域内污染土壤的密度相对较大，不利于烟气的排出，所以第二加热区域212的长度不宜过长；

在排气区域213内，经过第二加热区域212快速升温后的污染土壤在排气区域213内得到释放，也就是由于螺旋叶片240在此区域内的螺距变大，污染土壤的密度降低，较为松散，有利于烟气的大量排出，并且在此区域内的污染土壤的温度相较于前两段的温度最高，因此在排气区域213处可设置至少两个排气管260，通过负压将烟气排出。

如图3和图4所示，在一个实施例中，所述预热进料系统1包括：

倾斜设置的第二筒体110，其上端通过第一连接管120与进料筒220连接，其下端一侧设有进料管130；

所述第一连接管120上设有第一进料阀，所述进料管130上设有第二进料阀；

螺旋杆140，转动设于第二筒体110内；

第三筒体150，套设在第二筒体110的外侧，所述第三筒体150和第二筒体110之间的环形区域内设有螺旋导流片160；所述第三筒体150的上端一侧设有预热进口170，预热进口170与热交换系统3的冷却流体出口330连通；所述第三筒体150的下端一侧设有预热出口180，预热出口180与热交换系统3的冷却流体进口340连通。

第二筒体110为倾斜设置，其顶端向进料筒220的一侧倾斜，通过第一连接管120与进料筒220连通；

为了保证进料的密封性，在进料管130以及第一连接管120分别设置第二进料阀和第一进料阀；

在第二筒体110的底端设有用于驱动螺旋杆140转动的驱动件，使得能够将污染土壤从第二筒体110的底端输送至顶端；在输送过程中，由热交换系统3的冷却流体出口330排出的冷却流体从预热进口170进入，在螺旋导流片160的导流作用下，旋流至第三筒体150的底端，并由预热出口180排出，排出的冷却流体经过循环驱动部导入至热交换系统3的冷却流体进口340，实现对冷却流体的循环利用，进一步节约热交换系统3的能耗；

由于预热进口170在第二筒体110的顶端，因此，能够保证从第二筒体110顶端排出的污染土壤的预加热温度，进一步节约热处理系统2的能耗。

如图5-图8所示，在一个实施例中，所述热交换系统3的烟气出口320通过第二连接管4与冷凝单元的进气口连通；所述第二连接管4内设有烟气预冷组件；所述烟气预冷组件包括：

板体5，其外周通过连接环8与第二连接管4的内壁密封连接；所述板体5上设有通气孔510；

预冷件6，设置在板体5的上游一侧；

所述预冷件6包括：至少两个套接的环形槽体610，所述环形槽体610上游的一侧为封闭端，下游的一侧为开放端；两个环形槽体610之间间隔设置，且间隔处设有用于连通两个环形槽体610的连通槽体620；两个环形槽体610之间的间隔处以及位于内侧的环形槽体610的中部形成供烟气通过的气流通道630，所述通气孔510与气流通道630相对应；所述气流通道630下游的端面与板体5的表面之间形成间隙距离；

进气管7，其一端与环形槽体610连通，另一端用于通入吸附净化后的部分烟气。

在吸附单元之后设置用于提供负压的风机，通过风机将吸附净化后的烟气通过排气筒排出，在排气筒上旁通有第三连接管，第三连接管与进气管7连接，在第三连接管上可选择性的设置小功率的风机，用于将吸附净化后的烟气导入至进气管7内；

为了进一步冷凝单元的能耗，可以使烟气经过热交换系统3后的温度再次降低，因此，在烟气进入至冷凝单元之前又设置了烟气预冷组件，实现对烟气的预冷，无需另外增加其它能耗设备，仅利用吸附净化后的部分烟气通入至烟气预冷组件即可；

具体是，从第三连接管排出的吸附净化后的部分低温烟气由进气管7通入至两个环形槽体610内，由于环形槽体610的开放端受到板体5的阻挡，不能够大量排出，因此，低温烟气仅能够从气流通道630下游的端面与板体5的表面之间形成间隙处排出，其排出的动力是由烟气出口320出来的高温烟气(与吸附净化后的烟气相比温度较高)会高速通过气流通道630，由于气流通道630的尺寸较小于通气孔510的尺寸，因此，在气流通道630和板体5形成的间隙处形成负压，从而将环形槽体610内的低温烟气带出，在板体5的下游侧与气流通道630混合，从而降低气流通道630内烟气的温度，实现预冷，这样，通过烟气预冷组件的烟气再进入至冷凝单元的温度比直接从烟气出口320进入至冷凝单元内的温度要低，有利于节约冷凝单元的能耗。

如图9-图11所示，在一个实施例中，所述进料筒220的顶端设有进料口221，其内部上方设有锥形体222，所述锥形体222通过连接杆与进料筒220的内壁连接，所述锥形体222内设有驱动部223，所述驱动部223的输出端设有伸缩杆224，所述伸缩杆224的底端设有第一导流筒225，所述第一导流筒225的上端尺寸小于其下端尺寸；

所述第一导流筒225外套设有第二导流筒226，所述第二导流筒226的顶端通过固定杆与锥形体222连接；所述第一导流筒225的顶端高于第二导流筒226的顶端设置；

所述第二导流筒226由上下连接的两个锥形筒形成，位于下方的锥形筒的侧壁与进料筒220底端的侧壁平行设置；

所述第二导流筒226与进料筒220之间形成第一进料通道，所述第二导流筒226和第一导流筒225之间形成第二进料通道。

为了使进入至热处理系统2内的污染土壤更加均匀，且减少污染土壤的结块，在进料筒220内设置了锥形体222，锥形体222的顶端为尖端，由进料口221进入的污染土壤可以直接与尖端接触，可将较大的结块破碎，然后在锥形体222的导流作用下，污染土壤又会再次撞击进料筒220的侧壁，可以进一步破碎结块，然后污染土壤可沿着第二导流筒226与进料筒220之间形成的第一进料通道排出至第一筒体210内；并且，第一进料通道为环形通道，能够更加均匀的实现污染土壤的落料，防止在第一筒体210的进料端出现堆积，导致污染土壤密度过大，从而不利于烟气的排出；

当第一进料通道内出现污染土壤堆积时，污染土壤会从周向进入至第二导流筒226内，从而与第一导流筒225的侧壁产生撞击，能够实现结块的再次破碎，然后沿着第二进料通道排出，两个进料通道互不影响，不会在进料筒220的出料端形成堵塞，从而还能够形成均匀进料；若是出现堵塞时，还能够通过驱动部223驱动伸缩杆224上下移动，调整第二进料通道的尺寸，并且，伸缩杆224伸到最长时，能够穿过进料筒220的底端，以实现疏通作用。

进一步地，为了防止第一筒体210进料端污染土壤的堆积，需要调整向进料筒220的进料速度；

具体的，在所述第一导流筒225的外侧设有压力传感器，用于感知第二进料通道内的污染土壤作用于第一导流筒225侧壁的压力大小；若是检测的压力值大于预设压力值则表明有污染土壤堆积，则停止进料，若小于预设压力值，则表明进料正常。

由于产生堆积后，污染土壤会堆积至第二进料通道内，若是正常进料时，压力传感器检测的压力值会低于预设压力值，若是产生堆积时，污染土壤对第第一导流筒225的压力作用增加，压力值大于预设压力值时，则可控制预热进料系统1降低其进料速度，同时控制驱动部223驱动伸缩杆224先向上移动，增加第二进料通道的尺寸，使得污染土壤顺利落料，然后可以反复上下移动，促进污染土壤的进料。

如图12所示，本发明还提供一种利用汞污染土壤异位热脱附装置处理汞污染土壤的方法，包括：

对污染土壤进行预处理，并向污染土壤中掺入外加剂；

将预处理后的污染土壤进行进料和预加热；

对预加热后的污染土壤进行电加热处理；

对加热处理后的污染土壤进行出料并检测，同时对加热处理过程中产生的烟气依次经过热交换、冷凝、气液分离以及吸附后排放，且冷凝产生的废液经过废水处理达标后排放；

其中，热交换后升温的冷却流体用于污染土壤的预加热。

在污染土壤中掺入外加剂，并进行搅拌混合，外加剂可选用酸性外加剂(如柠檬酸等)、氯化物外加剂、或EDTA(乙二胺四乙酸)等；外加剂的加入能够提高污染土壤的脱附效率；

在污染土壤经过预处理后，先经过预加热后再进行热脱附，能够提升热脱附效率，并且降低热处理的能耗；

并且，对于污染土壤的预加热无需另外的加热能源，而是利用经过热交换后的冷却流体，冷却流体经过热交换后温度升高，实现了余热的再次循环利用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种汞污染土壤异位热脱附装置，其特征在于，包括：

预热进料系统（1），用于将预处理后的污染土壤进行预加热并进料至热处理系统（2）中；

热处理系统（2），用于对污染土壤进行电加热；

热交换系统（3），用于对热处理系统（2）产生的烟气进行初步降温；其中，热交换系统（3）中经过热交换后的冷却流体用于预热进料系统（1）中污染土壤的预加热；

烟气处理系统，用于对初步降温后的烟气进行处理；

所述热处理系统（2）包括：

第一筒体（210），其一端上方设有与预热进料系统（1）连通的进料筒（220）；

加热杆（230），转动设于第一筒体（210）内；所述加热杆（230）外侧设有螺旋叶片（240）；

控制器，与加热杆（230）连接，用于控制加热杆（230）的加热温度；

出料管（250），设置在第一筒体（210）另一端的下方，用于对热处理后的污染土壤进行出料；

排气管（260），其一端与第一筒体（210）连通，另一端与热交换系统（3）的烟气进口（310）连接；

所述第一筒体（210）内沿着污染土壤的输送方向依次为第一加热区域（211）、第二加热区域（212）、排气区域（213）以及出料区域（214）；

位于第二加热区域（212）的螺旋叶片（240）的螺距小于位于第一加热区域（211）的螺旋叶片（240）的螺距，位于第一加热区域（211）的螺旋叶片（240）的螺距等于位于排气区域（213）的螺旋叶片（240）的螺距；

所述排气区域（213）对应的第一筒体（210）上至少设有一个排气管（260）；

所述进料筒（220）的顶端设有进料口（221），其内部上方设有锥形体（222），所述锥形体（222）内设有驱动部（223），所述驱动部（223）的输出端设有伸缩杆（224），所述伸缩杆（224）的底端设有第一导流筒（225），所述第一导流筒（225）的上端尺寸小于其下端尺寸；

所述第一导流筒（225）外套设有第二导流筒（226），所述第二导流筒（226）的顶端通过固定杆与锥形体（222）连接；所述第一导流筒（225）的顶端高于第二导流筒（226）的顶端设置；

所述第二导流筒（226）由上下连接的两个锥形筒形成，位于下方的锥形筒的侧壁与进料筒（220）底端的侧壁平行设置；

所述第二导流筒（226）与进料筒（220）之间形成第一进料通道，所述第二导流筒（226）和第一导流筒（225）之间形成第二进料通道；

所述烟气处理系统包括：

冷凝单元，用于对经过热交换系统（3）初步降温后的烟气进行冷凝；

气液分离单元，用于对经过冷凝单元处理后的烟气进行气液分离；

吸附单元，用于对经过气液分离单元处理后的烟气进行吸附净化；

废水处理单元，用于对经过冷凝单元处理后的废液以及气液分离单元产生的废液进行处理；

所述热交换系统（3）的烟气出口（320）通过第二连接管（4）与冷凝单元的进气口连通；所述第二连接管（4）内设有烟气预冷组件；所述烟气预冷组件包括：

板体（5），其外周通过连接环（8）与第二连接管（4）的内壁密封连接；所述板体（5）上设有通气孔（510）；

预冷件（6），设置在板体（5）的上游一侧；

所述预冷件（6）包括：至少两个套接的环形槽体（610），所述环形槽体（610）上游的一侧为封闭端，下游的一侧为开放端；两个环形槽体（610）之间间隔设置，且间隔处设有用于连通两个环形槽体（610）的连通槽体（620）；两个环形槽体（610）之间的间隔处以及位于内侧的环形槽体（610）的中部形成供烟气通过的气流通道（630），所述通气孔（510）与气流通道（630）相对应；所述气流通道（630）下游的端面与板体（5）的表面之间形成间隙距离；

进气管（7），其一端与环形槽体（610）连通，另一端用于通入吸附净化后的部分烟气。

2.根据权利要求1所述的汞污染土壤异位热脱附装置，其特征在于，还包括：

预处理系统，用于对污染土壤进行预处理，以使污染土壤满足热处理系统（2）的进料要求；

其中，在对污染土壤进行预处理时，向污染土壤中掺入外加剂。

3.根据权利要求1所述的汞污染土壤异位热脱附装置，其特征在于，还包括：

检测系统，用于对经过热处理系统（2）处理后的污染土壤进行检测。

4.根据权利要求1所述的汞污染土壤异位热脱附装置，其特征在于，所述预热进料系统（1）包括：

倾斜设置的第二筒体（110），其上端通过第一连接管（120）与进料筒（220）连接，其下端一侧设有进料管（130）；

螺旋杆（140），转动设于第二筒体（110）内；

第三筒体（150），套设在第二筒体（110）的外侧，所述第三筒体（150）和第二筒体（110）之间的环形区域内设有螺旋导流片（160）；所述第三筒体（150）的上端一侧设有预热进口（170），预热进口（170）与热交换系统（3）的冷却流体出口（330）连通；所述第三筒体（150）的下端一侧设有预热出口（180），预热出口（180）与热交换系统（3）的冷却流体进口（340）连通。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述的汞污染土壤异位热脱附装置处理汞污染土壤的方法，其特征在于，包括：

对污染土壤进行预处理，并向污染土壤中掺入外加剂；

将预处理后的污染土壤进行进料和预加热；

对预加热后的污染土壤进行电加热处理；

对加热处理后的污染土壤进行出料并检测，同时对加热处理过程中产生的烟气依次经过热交换、冷凝、气液分离以及吸附后排放，且冷凝产生的废液经过废水处理达标后排放；

其中，热交换后升温的冷却流体用于污染土壤的预加热。