CN209934459U - 一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统，包括二燃室、一级换热装置、急冷塔、烟气净化装置、第一除尘装置、引风机、二级换热装置和脱酸塔，其中，二燃室的排出的废气依次经过一级换热装置换热后，再通过管路依次进入急冷塔降温、烟气净化装置净化、第一除尘装置除尘、二级换热装置二次换热以及脱酸塔脱酸，最后进入烟囱。本实用新型的烟气净化系统通过采用烟气净化装置和脱酸塔分别进行两次净化，以保证烟气进行充分净化达标；且净化前和净化后分别进行两段式热交换，且在对烟气经降温的同时充分实现余热回收降低系统能耗，使得最后排出烟囱的废气温度与周围环境温度相适宜，避免了“烟白”现象。

Description

一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统

技术领域

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统。

背景技术

随着经济升级、产业转移和转型，大批的钢铁、化工等工业用地、固体废物堆放场、军事基地等从城市中心地带向其他地区或者郊区搬迁，留下了大批受污染的场地。土壤中的污染物主要为总石油烃、多环芳烃等有机物，有些土壤还有汞、砷等重金属的污染物，受污染的土壤难以恢复，对农产品和人体健康造成危害。国家最新生态环境保护规划中，要求在部分污染地块集中分布的城市，要规范、有序开展再开发利用污染地块治理与修复烃类污染物。相关土壤修复技术中，热脱附技术具有一定的优势，热脱附技术是指通过直接或间接加热，将土壤中的游记污染物加热到沸点以上，以使有机污染物从污染介质上得以发挥，进入气体处理系统的过程，即其主要包含两个基本过程：一是加热待处理物质，将目标污染物挥发成气态分离；二是将含有污染物的尾气进行冷凝、收集以及焚烧等处理至达标后排放至大气中。热脱附技术包括异位热脱附和原位热脱附，其中，异位热脱附技术则用来处理一些适于开展异位环境修复的区域，将污染土壤提取出来并通过专门的热脱附系统进行处理。

异位热脱附系统可分为直接热脱附和间接热脱附，也可分为高温热脱附和低温热脱附。目前，热脱附技术中通常采用直接热脱附，其主要包括进料系统、脱附系统和尾气处理系统组成，其中，进料系统：通过筛分、脱水、破碎、磁选等预处理，将污染土壤从车间运送到脱附系统中；脱附系统：污染土壤进入热转窑后，与热转窑燃烧器产生的火焰直接接触，被均匀加热至目标污染物气化的温度以上，达到污染物与土壤分离的目的；尾气处理系统：富集气化污染物的尾气通过旋风除尘、焚烧、冷却降温、布袋除尘、碱液淋洗等环节去除尾气中的污染物。

目前，通常尾气处理系统中采用的是先将热脱附的烟气二燃室的焚烧炉内进行高温焚烧，然后再经过烟气换热单元，即空气换热器，回收余热后经急冷塔快速冷却至200℃一下，然后再采用活性炭或消石灰等进行烟气净化后，经过除尘装置除尘，再由引风机将烟气通入烟囱进行排放。虽然，经过热交换等一系列处理之后，烟气温度下降到200℃一下，但是排放入烟囱内的烟气温度仍较高，使得烟气在烟囱口排入大气的过程中因温度降低，烟气中部分汽态水和污染物发生凝结，在烟囱口形成雾状水汽，雾状水汽会因天空背景色和天空光照、观察角度等原因发生颜色的细微变化，形成“有色烟羽”，通常为白色、灰白色或蓝色等颜色；另外，尾气热量较高，造成了大量热量的损失和能源的浪费，也增加了热脱附修复技术的成本。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统，其包括依次设置的二燃室、一级换热装置、急冷塔、烟气净化装置、第一除尘装置、引风机、二级换热装置和脱酸塔，其中，

所述二燃室的烟气出口通过烟气管道与所述一级换热装置相连通，所述一级换热装置还通过烟气管道分别与所述急冷塔和二燃室/热脱附装置的助燃供风管道相连通，所述急冷塔通过烟气管道与所述烟气净化装置相连通，所述烟气净化装置通过烟气管道与所述第一除尘装置相连通，所述第一除尘装置通过烟气管道和所述引风机与所述二级换热装置相连通，所述二级换热装置还通过烟气管道分别与所述脱酸塔和所述二燃室的助燃供风管道相连通，所述脱酸塔的出气口通过烟气管道外接烟囱。本发明的烟气净化系统中，该二级换热装置通过烟气管道分别连通至脱酸塔和二燃室的助燃供风管道，使得废气经过降温再经脱酸后排入烟囱，从而避免排出的废气与周期环境温度差异较大而导致的烟白现象，同时，通过将热交换后的热空气通入二燃室的助燃供风管道以回收烟气的余热对空气进行预热作为二燃室的助燃风，避免了大量热量的损失和能源的浪费，也降低了热脱附修复技术的成本；另一方面，一级换热装置通过烟气管道连通至二燃室的助燃供风管道和/或热脱附装置中回转窑的助燃供风管道，从而进一步提高了对烟气余热的回收利用。当然，本发明中该一级换热装置和二级换热装置的冷空气入口可分别通过管道外接冷空气供应装置，如冷空气引风机。

其中，所述急冷塔内设置有碱液喷淋机构，所述碱液喷淋机构通过雾化器连接至碱液池。本发明通过在急冷塔中接入碱液喷淋机构，从而在对烟气进行快速降温的同时，对烟气进行脱酸，以达到净化烟气的目的。

其中，所述烟气净化装置包括干式脱酸塔和活性炭喷射塔，其中，所述干式脱酸塔的入气口与所述急冷塔的出气口相连，所述干式脱酸塔的出气口与所述活性炭喷射塔的入气口相连，所述活性炭喷射塔的出气口与所述第一除尘装置的入气口相连。本发明通过在急冷塔和第一除尘装置之间依次设置干式脱酸塔和活性炭喷射塔来分别对降温后的烟气进行脱酸和吸附重金属、有机物等，从而对烟气进行净化，得到排出的气体达标。

其中，脱酸塔采用湿法脱酸塔。本发明中采用湿法脱酸再次对烟气进行脱酸，保证烟气达标。

进一步地，所述烟气净化系统还包括第二除尘装置，该第二除尘装置的入气口通过烟气管道连接至热脱附装置的出气口，而该第二除尘装置的出气口则通过烟气管道连接至上述的二燃室的入气口。

优选地，第一除尘装置为布袋除尘器，而第二除尘装置为旋风除尘器。

本实用新型的有益之处在于：

本实用新型公开了一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统，通过在急冷塔和第一除尘装置之间设置烟气净化装置对烟气进行首次净化，然后设置脱酸装置对烟气进行二次净化，对烟气的充分净化；而净化前的烟气经过一级换热装置换热，净化后的烟气则经过二级换热装置再次进行热交换，即对烟气进行了两段式换热，使得进入脱酸塔的烟气温度低于100℃，从而保证经烟囱排出的烟气能够与周围环境温度相适应，进而避免了烟白现象；另一方面，通过将二级换热装置热交换后的热空气通入二燃室的助燃供风管道，以及将一级换热装置热交换后的热空气通入二燃室和/或热脱附装置中回转窑的助燃供风管道，实现了烟气余热的充分回收利用，降低了系统的能耗，间接降低了土壤修复的成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，为本实用新型的一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统的一实施例的结构示意图，具体地，具体地，本实施例的烟气净化系统包括通过管路沿烟气流通方向依次相连通的二燃室11、一级换热装置12、急冷塔13、烟气净化装置14、第一除尘装置15、引风机、二级换热装置17和脱酸塔16，其中，

二燃室11的烟气出口与一级换热装置12的废气入口相连通，一级换热装置12通过烟气管道分别与热脱附装置中回转窑的助燃供风管道相连通和急冷塔13相连通，而一级换热装置12的冷空气入口则外接冷空气供应装置，如冷空气引风机；急冷塔13通过烟气管道与烟气净化装置14相连通，烟气净化装置14通过烟气管道与第一除尘装置15相连通，第一除尘装置15通过烟气管道、引风机与二级换热装置17的废气入口相连，而二级换热装置17则通过烟气管道分别与脱酸塔16和二燃室的助燃供风管道相连通，而二级换热装置17的冷空气入口外接冷空气供应装置，如冷空气引风机；脱酸塔16通过烟气管道连接至烟囱。

本实施例中，当热脱附处理产生的废气在废气引风机的作用下进入旋风除尘器内，使得经旋风除尘器去除废气中的大部分粉尘后，进入二燃室炉内进行高温焚烧，使得废气温度升高至850℃-1100℃，从而彻底消除废气中的有机污染物能够充分分解去除，且不会产生二噁英；并且通过设置一级换热装置，使得经焚烧处理后的废气进入一级换热装置进行热交换的同时对二燃室排出的废气进行余热回收以节约系统能耗，而热交换后的废气进入急冷塔13，即利用急冷塔13进行快速降温至200℃及其以下，以避开二噁英的再合成温度区间，防止二噁英的产生，然后再经过烟气净化装置、第一除尘装置进一步除尘后，经引风机抽出后再经二级换热装置热交换的同时进行余热回收以进一步节约系统能耗，而再次热交换后的废气经脱酸塔以去除烟气内的重金属、有机污染物和酸性气体，最后进入烟囱20，由于废气在净化前经过一级换热装置进行一段式热交换、急冷塔快速降温，而净化后再次经过二级换热装置进行二段式热交换，使得最终进入烟囱的废气温度较低，当其经过脱酸塔处理后，并经过烟囱排出后，能够与周围环境的温度适应，从而避免了烟白现象。

当然，本实施例中的该一级换热装置12还可连接至二燃室的助燃供风管道，或者同时连接至二燃室和回转窑的助燃供风管道；同理，该二级换热装置也可通过烟气管道连接至回转窑的助燃供风管道，或者，同时连接至二燃室和回转窑的助燃供风管道。

在一具体实施例中，该二级换热装置12采用空气换热器对二燃室的高温烟气进行热交换，且该空气交换器与二燃室的助燃供风管路相连通，从而利用热交换后的热空气对二燃室的助燃风进行预热，以节约系统能耗，而该空气换热器热交换后的废气则通过烟气管道连接至脱酸塔；当然，该空气换热器除了与二燃室11相连通外，还可与热脱附过程中的热脱附装置，如回转窑的助燃供风管道相连通，即用于预热空气以作为热脱附装置的助燃风使用，以节约系统能耗。相应地，一级换热装置也可采用空气换热器，且其通过烟气管道分别连接至急冷塔和热脱附装置的助燃供风管道，即热交换后的热空气对热脱附装置中回转窑的助燃风进行预热，以节约系统能耗，而该空气换热器热交换后的废气则通过烟气管道通入急冷塔进行快速冷却。

在一具体实施例中，该急冷塔13用于对一级换热装置出来的换热烟气进行快速冷却至150-200℃，以防止二噁英的产生，冷却方式为喷水冷却；当然，还可在该急冷塔13内设置有碱液喷淋机构(包括气雾喷嘴)，而该碱液喷淋机构通过雾化器连接至碱液池，从而在对烟气进行快速冷却的同时，进行脱酸处理。

在一具体实施例中，该烟气净化装置14包括干式脱酸塔141和活性炭喷射塔142，其中，干式脱酸塔141的入气口与急冷塔13的出气口相连，干式脱酸塔141的出气口与活性炭喷射塔142的入气口相连，活性炭喷射塔142的出气口与第一除尘装置15的入气口相连，其中，该干式脱酸塔141采用脱酸药剂(CaO)喷射系统，使烟气中的SO2、HCl、HF与由雾化喷入的CaO反应，生成CaSO4和CaSO3以及CaCl2和CaF2等反应产物，这些干态产物正常情况下小部分从干式脱酸塔塔底排灰口排出，绝大部分随烟气经烟道进入烟气管道进入通过活性炭喷射塔，并由活性炭对烟气中的重金属、有机污染物进行吸附，即通过喷入干性脱酸药剂和活性炭，确保烟气排放安全达标。

在一具体实施例中，该第一除尘装置15采用布袋除尘器。

在一具体实施例中，该脱酸塔采用湿法脱酸，具体地，该脱酸塔可采用上述急冷塔的结构，即在塔内设置碱液喷淋机构，且该脱酸塔内的碱液喷淋机构通过管道与碱液池相连。

进一步地，在二燃室11前还设置一个第二除尘装置，具体地，采用旋风除尘器。当然，该第二除尘装置也可设置在该二燃室与空气换热器之间。

进一步地，本实施例中上述各设备之间的管路上设置测温热电偶和流量计等，且各管路上还可设置压力变送器、调节阀、切断阀等，如在二燃室11、急冷塔等设备的相应的供气管、供液管等管路上设置调节阀、切断阀、流量计等，上述各电气元件均与有机污染土壤异位修复系统中的中央控制器连接，以实现本修复系统的自动化控制，其中涉及的自动化控制方式可采用现有常用的自动化控制方法，该中央控制器即为计算机与PLC配合等常用的自动化控制设备系统。

更进一步地，为了充分利用余热，本实施例中，该一级换热装置和二级换热装置通过烟气管道除了可连接至二燃室的燃气供风管道外，还可连接至热脱附装置的燃气供风管道，从而充分实现烟气余热回收利用，降低系统的能耗。

下面结合该烟气净化系统的工作原理进行详细的说明，具体地，采用本实施例的该烟气净化系统进行烟气净化的方法包括步骤：

步骤一，将热脱附产生的废气通入二燃室被加热至950℃-1100℃，得到高温烟气；具体地，废气在该二燃室中停留时间大于2s；

步骤二，将步骤一中产生的高温烟气通入一级换热装置进行热交换后，再经急冷塔降温至150-200℃，同时将经过一级换热装置热交换后的热空气通过烟气管道连通入二燃室的助燃供风管道和/或热脱附装置中回转窑的助燃供风管道；

步骤三，将步骤三中快速降温后的烟气通入烟气净化装置中依次进行干式脱酸和活性炭吸附重金属和有机物；

步骤四，将步骤三中的烟气通入第一除尘装置除尘后，经引风机进入二级换热装置再次热交换后，通入脱酸塔进行湿法脱酸后通入烟囱排出，同时，将经过二级换热装置热交换后的热空气通过烟气管道通入二燃室的助燃供风管道以对助燃气体进行预热。

在一具体实施例中，步骤一中的二燃室采用方型立式的二燃室，其规格为3.4m×3.4m×15.0m，而热脱附产生的烟气在该二燃室内停留时间大于2s，使得烟气被加热至850℃，或者1000℃，或1050℃，最高可达1100℃。

在一具体实施例中，该一级换热装置和二级换热装置均采用空气换热器，且将一级换热装置通过烟气管道分别连接至热脱附装置中回转窑的助燃供风管道的助燃供风管道和急冷塔，从而使得步骤二中，经过热交换的废气进入急冷塔进行快速冷却，而热交换后的热空气则对二燃室的助燃供风管道中的助燃气体进行预热，即对烟气降温的同时也实现对烟气余热的回收利用；同理，将二级换热装置的气体出口通过烟气管道分别连接至二燃室的助燃供风管道以对助燃气体进行预热和脱酸塔以对将要排出的烟气进行湿法脱酸，即对烟气降温的同时也实现对烟气余热的回收利用，降低系统能耗。

在一具体实施例中，步骤三中对快速降温后的气体进行干式脱酸和活性炭吸附的步骤具体包括：首先采用干式脱酸塔对烟气进行干式脱酸，即采用脱酸药剂(CaO)喷射系统，使烟气中的SO2、HCl、HF与由雾化喷入的CaO反应，生成CaSO4和CaSO3以及CaCl2和CaF2等反应产物，这些干态产物正常情况下小部分从干式脱酸塔塔底排灰口排出，绝大部分随烟气经烟道进入烟气管道；然后，将经过干式脱酸后的烟气通入活性炭喷射塔，由活性炭对烟气中的重金属、有机污染物进行吸附，即分别通过喷入干性脱酸药剂和活性炭对烟气进行净化，确保烟气排放安全达标。

进一步地，在步骤二中对换热后的烟气进行快速降温的同时，还可同时对烟气进行脱酸，具体地，可通过在急冷塔中设置碱液喷淋机构，且该碱液喷淋机构通过雾化泵连接至碱液池，从而在步骤三中对烟气进行净化之前就对烟气进行首次净化，即湿法脱酸。

更进一步地，还可在步骤一之前对热脱附产生的烟气进行除尘，具体地，通过设置第二除尘装置，如旋风除尘器进行除尘后，再将除尘后的烟气通入二燃室进行焚烧；当然，也可在二燃室焚烧之后设置该第二除尘装置进行除尘后通入一级热交换装置进行首次热交换。

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

Claims (6)

1.一种应用于土壤修复中热脱附的烟气净化系统，其特征在于，包括沿烟气流通方向依次设置的二燃室、一级换热装置、急冷塔、烟气净化装置、第一除尘装置、引风机、二级换热装置和脱酸塔，其中，

所述二燃室的烟气出口通过烟气管道与所述一级换热装置相连通，所述一级换热装置还通过烟气管道分别与所述急冷塔和热脱附装置的助燃供风管道相连通，所述急冷塔通过烟气管道与所述烟气净化装置相连通，所述烟气净化装置通过烟气管道与所述第一除尘装置相连通，所述第一除尘装置通过烟气管道和所述引风机与所述二级换热装置相连通，所述二级换热装置还通过烟气管道分别与所述脱酸塔和所述二燃室的助燃供风管道相连通，所述脱酸塔的出气口通过烟气管道外接烟囱。

2.如权利要求1所述的烟气净化系统，其特征在于，所述急冷塔内设置有碱液喷淋机构，所述碱液喷淋机构通过雾化泵连接至碱液池。

3.如权利要求2所述的烟气净化系统，其特征在于，所述烟气净化装置包括干式脱酸塔和活性炭喷射塔，其中，所述干式脱酸塔的入气口与所述急冷塔的出气口相连，所述干式脱酸塔的出气口与所述活性炭喷射塔的入气口相连，所述活性炭喷射塔的出气口与所述第一除尘装置的入气口相连。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的烟气净化系统，其特征在于，所述脱酸塔为湿法脱酸塔。

5.如权利要求4所述的烟气净化系统，其特征在于，还包括连接至热脱附装置出气口的第二除尘装置，所述第二除尘装置的出气口与所述二燃室的入气口相连通。

6.如权利要求5所述的烟气净化系统，其特征在于，所述第一除尘装置为旋风除尘器；和/或，所述第二除尘装置为布袋除尘装置。

Images