CN213052069U - 一种高效节能多级联动的异位热脱附装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，包括土壤预干燥单元、脱附单元、尾气净化单元、换热单元及出土单元等。本实用新型通过设置夹套式预热窑和气气换热器实现高温烟气的余热回用，有效提高热能利用效率；采用热风炉方式加热污染土壤，可防止污染土烧蚀，保证污染物彻底脱附；利用喷水式冷却窑对脱附后的高温土壤进行洒水降温，有效避免粉尘产生和逸散；预热窑‑燃烧窑‑冷却窑多级联动模式，可实现整套系统连续稳定化运行，提高设备产能。

Description

一种高效节能多级联动的异位热脱附装置

技术领域

本实用新型属于土壤修复技术领域，特别涉及一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，主要用于有机物污染土壤异位修复。

背景技术

随着我国产业结构的优化调整和“退二进三”城市发展策略的实施，大量化工、农药生产企业搬迁，遗留下大量场地污染问题。多环芳烃、农药、多氯联苯、邻苯二甲酸酯等有机污染物在工业区周围土壤中的浓度超过国家标准数倍，土壤有机物污染引起的疾病和环境公害事件屡见不鲜，开展有机污染土壤治理修复工作迫在眉睫。

目前，异位热脱附技术是有机污染场地土壤修复中应用最广泛、最有效的技术之一，该技术适用于多种有机污染物，且可满足我国土地功能转化与流转效率快、修复目标要求高、污染体量巨大、污染情况复杂等特点。我国正处于异位热脱附修复技术研究发展的起步阶段，现有热脱附设备普遍存在能耗高、故障率高、二次污染控制不到位等情况。绝大多数设备未设置余热利用模块，高温尾气降温过程浪费了大量能量，并且现有设备无论是采用“顺烧”还是“逆烧”的加热方式，高温火焰都与污染土壤直接接触，极易发生污染土烧蚀，使污染物被包裹在土块内部，脱附不彻底。同时，脱附后土壤多采用螺旋出料的方式，螺旋桨叶经常磨损破坏，造成不必要的停机事件，并且出土过程产生的扬尘和水雾较大，污染大气且危害周边居民健康。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，通过设置夹套式预热窑和气气换热器实现高温烟气的余热回用提高热能利用效率；采用热风炉方式加热污染土壤防止污染土烧蚀保证污染物彻底脱附；利用喷水式冷却窑对脱附后的高温土壤进行洒水降温避免粉尘产生和逸散；预热窑-燃烧窑-冷却窑多级联动模式实现整套系统连续稳定化运行提高设备产能。

技术方案如下：

一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，包括：土壤预干燥单元、脱附单元、尾气净化单元、换热单元和出土单元，其中：

所述污染土壤预干燥单元包括第一密闭皮带输送机、预热窑、第一布袋除尘器、冷凝器和污水处理站，所述预热窑为夹套式设计，包括内筒和外套筒，其中内筒和外套筒材质均为316L不锈钢，预热窑内筒和外套筒同心同轴，且轴线与水平面呈3-5°夹角；预热窑内还布设有用于设备初期启动时补燃的燃烧器；

所述脱附单元包括热风炉和燃烧窑；

所述尾气净化单元包括旋风除尘器、高温氧化室、急冷塔、生石灰储罐、活性炭储罐、第二布袋除尘器、引风机和烟囱；

所述换热单元包括气气换热器；

所述出土单元包括冷却窑和第二密闭皮带输送机；

所述第一密闭皮带输送机出料口与预热窑进料口相连接，预热窑出料口与燃烧窑进料口相连接；预热窑内筒出气口与第一布袋除尘器进气口相连接，预热窑外筒出气口和急冷塔进气口相连接；第一布袋除尘器出气口与冷凝器进气口相连接，污水处理站进液口与冷凝器出液口相连接；燃烧窑出料口与冷却窑进料口相连接，冷却窑出料口与第二密闭皮带输送机进料口相连接；燃烧窑出气口与旋风除尘器进气口相连接，旋风除尘器出气口与高温氧化室进气口相连接，高温氧化室出气口分别与预热窑进气口和气气换热器进气口相连接，新鲜空气经过气气换热器加热升温后分别为热风炉和二燃室提供助燃风；气气换热器出气口和急冷塔进气口相连接，急冷塔出气口通过管道与第二布袋除尘器进气口相连接；生石灰储罐和活性炭储罐的出料口连接在急冷塔与第二布袋除尘器之间的管道上；第二布袋除尘器出气口与引风机进气口相连接，引风机出气口与烟囱进气口相连接。

进一步的，所述燃烧窑内不设置燃烧器，燃烧窑外包裹硅酸铝纤维作为耐火材料，利用热风炉产生的高温烟气对窑内污染土壤进行加热。

进一步的，所述高温氧化室产生的高温烟气一部分被引入预热窑用于预热污染土壤；剩余部分通入气气换热器用于加热热风炉和高温氧化室所需的助燃风。

进一步的，所述气气换热器为列管式换热器，换热管材质为SUS321不锈钢，高温烟气在管内流通，新鲜空气在管外流通，用作加热高温氧化室和热风炉的助燃空气。

进一步的，所述冷却窑的材质为Q235-B，筒壁内部设有抄板，窑内布设水喷淋装置，用于洒水对土壤降温并抑制扬尘产生。

本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型设置了完整、合理的余热回用系统，对高温氧化室产生的高温烟气进行热能回用，一方面通过夹套式预热窑预热土壤，另一方面通过气气换热器加热助燃空气，有效提高了设备整体的热能利用效率，降低了设备能耗。

2、本实用新型夹套式预热窑的设计，可以充分实现污染土的预热，再通过布袋除尘器、冷凝器的除尘和冷凝作用，将土壤中蒸发出来的水分及低沸点有机污染物冷凝下来，避免进入到后续的处理过程再次被高温加热，造成能量的浪费，同时不凝气通入到高温氧化室中，可保证预热窑尾气的达标排放。

3、本实用新型利用热风炉产生的高温烟气加热燃烧窑内污染土壤，可避免污染土与燃烧器高温火焰的直接接触，防止污染土壤烧蚀、污染物包裹在土块内部的现象发生，保证土壤中污染物的高效脱除。

4、本实用新型设有冷却窑，内置水喷淋设备，可在密闭情况下对脱除污染物后的高温土壤进行洒水降温，实现土壤颗粒与水分的充分混合，有效避免粉尘的产生和逸散。

5、本实用新型采用预热窑-燃烧窑-冷却窑联用的模式，可实现整套系统的连续稳定化运行，避免因机械磨损导致螺旋桨叶损毁、因物料水分过高导致进料口堵塞等造成的系统停机事件，提高设备产能。

附图说明

图1为本实用新型的高效节能多级联动的异位热脱附装置的设备衔接示意图。

附图标记说明：

1-第一密闭皮带输送机；2-预热窑；3-第一布袋除尘器；4-冷凝器；5-污水处理站；6-热风炉；7-燃烧窑；8-旋风除尘器；9-高温氧化室；10-气气换热器；11-急冷塔；12-生石灰储罐；13-活性炭储罐；14-第二布袋除尘器；15-引风机；16-烟囱；17-冷却窑；18-第二密闭皮带输送机。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型提供的一种高效节能多级联动的异位热脱附装置进行详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。

实施例1

如图所示，本实施例中的高效节能多级联动的异位热脱附装置，包括土壤预干燥单元、脱附单元、尾气净化单元、换热单元及出土单元。

污染土壤预干燥单元包括第一密闭皮带输送机1、预热窑2、第一布袋除尘器3、冷凝器4和污水处理站5。

脱附单元包括热风炉6和燃烧窑7。

尾气净化单元包括旋风除尘器8、高温氧化室9、急冷塔11、生石灰储罐12、活性炭储罐13、第二布袋除尘器14、引风机15和烟囱16。

换热单元包括气气换热器10。出土单元包括冷却窑17和第二密闭皮带输送机18。

第一密闭皮带输送机1出料口与预热窑2进料口相连接，预热窑2出料口与燃烧窑7进料口相连接；预热窑2内筒出气口与第一布袋除尘器3进气口相连接，预热窑2外筒出气口和急冷塔11进气口相连接；第一布袋除尘器3出气口与冷凝器4进气口相连接，污水处理站5进液口与冷凝器4出液口相连接；燃烧窑7出料口与冷却窑17进料口相连接，冷却窑17出料口与第二密闭皮带输送机18进料口相连接；燃烧窑7出气口与旋风除尘器8进气口相连接，旋风除尘器8出气口与高温氧化室9进气口相连接，高温氧化室9出气口分别与预热窑2进气口和气气换热器10进气口相连接，新鲜空气经过气气换热器加热升温后分别为热风炉和二燃室提供助燃风；气气换热器10出气口和急冷塔11进气口相连接，急冷塔11出气口通过管道与第二布袋除尘器14进气口相连接；生石灰储罐12和活性炭储罐13的出料口连接在急冷塔11与第二布袋除尘器14之间的管道上；第二布袋除尘器14出气口与引风机15进气口相连接，引风机15出气口与烟囱16进气口相连接。

预热窑2为夹套式设计，包括内筒和外套筒，其中内筒和外套筒材质均为316L不锈钢，预热窑2内筒和外套筒同心同轴，且轴线与水平面呈3-5°夹角；预热窑2利用高温氧化室9产生的高温烟气对污染土壤进行初步加热干燥，同时预热窑2内布设有燃烧器，用于设备初期启动时补燃。

燃烧窑7内不设置燃烧器，利用热风炉6产生的高温烟气对窑内污染土壤进行加热，燃烧窑外包裹硅酸铝纤维作为耐火材料。

高温氧化室9产生的高温烟气一部分被引入预热窑2用于预热污染土壤；剩余部分通入气气换热器10，用于加热热风炉和高温氧化室所需的助燃风。

气气换热器10为列管式换热器，换热管材质为SUS321不锈钢，高温烟气在管内流通，新鲜空气在管外流通，用于加热高温氧化室9和热风炉(6)的助燃空气。

冷却窑17材质为Q235-B，筒壁内部设有抄板，窑内布设水喷淋装置，用于洒水对土壤降温并抑制扬尘产生。

工作原理：

1、天然气在高温氧化室9内燃烧释放热量，待高温氧化室9出口烟气温度达到后900℃后，将一部分烟气通入预热窑2套筒之间；经破碎、筛分、除铁、调节含水率等预处理之后的有机物污染土壤，由第一密闭皮带输送机1送入预热窑2，污染土壤中的水分和低沸点挥发性有机污染物脱附出来，随预热尾气进入第一布袋除尘器3，在第一布袋除尘器3中去除尘粒后，预热尾气通入冷凝器4，将水分和低沸点挥发性有机污染物冷凝下来，通过污水处理站5进一步处理实现污染物的去除以及水的达标排放，尾气中的不凝气则通入高温氧化室9进行高温焚烧净化。

2、污染土壤在预热窑2内初步加热20～30min，升温至90℃，然后通过密闭皮带输送至燃烧窑7中进行高温脱附过程，热风炉6以天然气为燃料燃烧产生的高温烟气通入燃烧窑7中，用于加热污染土壤。污染土壤在燃烧窑7中加热20～30min，升温至550℃，有机污染物脱除出来随尾气进入旋风除尘器8。

脱除污染物后的洁净土壤经重锤式双层翻板卸料阀输送至冷却窑17，通过冷却窑17内的喷淋设备完成降温、降尘过程，冷却后土壤运送至待检厂堆放待检。

3、燃烧窑7流出的尾气在旋风除尘器8内去除粉尘，然后通入高温氧化室9进行高温分解，有机污染物在900～1000℃下彻底分解为无机物。高温氧化室9流出的高温烟气一部分被引至预热窑2中用以预热土壤，完成预热过程后的烟气通入急冷塔11中进行喷淋急冷降温。其余高温烟气通过气气换热器10加热热风炉6和高温氧化室9所需的助燃空气，经换热后的烟气通入急冷塔11中进行喷淋急冷降温。

4、急冷塔11出来的尾气通过生石灰储罐12和活性炭储罐13，充分中和脱除酸性气体并进一步吸收可能未被处理掉的有机污染物。随后尾气进入第二布袋除尘器14充分脱除尘粒，在引风机15作用下由烟囱16达标排放。

本实用新型通过设置夹套式预热窑和气气换热器实现高温烟气的余热回用，有效提高热能利用效率；采用热风炉方式加热污染土壤，可防止污染土烧蚀，保证污染物彻底脱附；利用喷水式冷却窑对脱附后的高温土壤进行洒水降温，有效避免粉尘产生和逸散；预热窑-燃烧窑-冷却窑多级联动模式，可实现整套系统连续稳定化运行，提高设备产能。

上面结合实施例对本实用新型的实例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，其特征在于，包括：土壤预干燥单元、脱附单元、尾气净化单元、换热单元和出土单元，其中：

所述土壤预干燥单元包括第一密闭皮带输送机、预热窑、第一布袋除尘器、冷凝器和污水处理站，所述预热窑为夹套式设计，包括内筒和外套筒，其中内筒和外套筒材质均为316L不锈钢，预热窑内筒和外套筒同心同轴，且轴线与水平面呈3-5°夹角；预热窑内还布设有用于设备初期启动时补燃的燃烧器；

所述脱附单元包括热风炉和燃烧窑；

所述尾气净化单元包括旋风除尘器、高温氧化室、急冷塔、生石灰储罐、活性炭储罐、第二布袋除尘器、引风机和烟囱；

所述换热单元包括气气换热器；

所述出土单元包括冷却窑和第二密闭皮带输送机；

所述第一密闭皮带输送机出料口与预热窑进料口相连接，预热窑出料口与燃烧窑进料口相连接；预热窑内筒出气口与第一布袋除尘器进气口相连接，预热窑外筒出气口和急冷塔进气口相连接；第一布袋除尘器出气口与冷凝器进气口相连接，污水处理站进液口与冷凝器出液口相连接；燃烧窑出料口与冷却窑进料口相连接，冷却窑出料口与第二密闭皮带输送机进料口相连接；燃烧窑出气口与旋风除尘器进气口相连接，旋风除尘器出气口与高温氧化室进气口相连接，高温氧化室出气口分别与预热窑进气口和气气换热器进气口相连接，新鲜空气经过气气换热器加热升温后分别为热风炉和二燃室提供助燃风；气气换热器出气口和急冷塔进气口相连接，急冷塔出气口通过管道与第二布袋除尘器进气口相连接；生石灰储罐和活性炭储罐的出料口连接在急冷塔与第二布袋除尘器之间的管道上；第二布袋除尘器出气口与引风机进气口相连接，引风机出气口与烟囱进气口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，其特征在于，所述燃烧窑内不设置燃烧器，燃烧窑外包裹硅酸铝纤维作为耐火材料，利用热风炉产生的高温烟气对窑内污染土壤进行加热。

3.根据权利要求2所述的一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，其特征在于，所述高温氧化室产生的高温烟气一部分被引入预热窑用于预热污染土壤；剩余部分通入气气换热器用于加热热风炉和高温氧化室所需的助燃风。

4.根据权利要求3所述的一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，其特征在于，所述气气换热器为列管式换热器，换热管材质为SUS321不锈钢，高温烟气在管内流通，新鲜空气在管外流通，用作加热高温氧化室和热风炉的助燃空气。

5.根据权利要求4所述的一种高效节能多级联动的异位热脱附装置，其特征在于，所述冷却窑的材质为Q235-B，筒壁内部设有抄板，窑内布设水喷淋装置，用于洒水对土壤降温并抑制扬尘产生。

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