CN216881010U - 一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统，其中一套加热单元采用燃烧器直接装在回转窑窑口，产生的高温烟气直接进入到回转窑内；另一套加热单元燃烧器装在热风炉入口，通过热风炉产生的高温烟气引入回转窑内。两套并联的加热单元共用一套尾气处理系统，并通过开关截流阀可以实现独立或同时运行，适用不同修复工程量、不同污染物和污染浓度下修复处理过程，具有可提高系统处理能力和处理速度，提高系统处理污染物的灵活性和系统的连续稳定运行能力，同时设备占地更加集约化的优势。

Description

一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统

技术领域

本实用新型属于土壤修复技术领域，特别涉及一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统。

背景技术

异位热脱附技术是一种采用特定设备将污染土壤加热至预定温度，通过控制系统温度和物料停留时间有选择性地促使污染物气化挥发，达到将污染物与土壤颗粒分离，并通过设备配置的尾气系统对外排废气进行净化治理的修复装备，在国内外有机污染土壤修复中已得到广泛的应用。热脱附系统主要包括以下几个部分：预处理单元、加热单元、气体处理单元、监测控制系统。异位热脱附技术属于物理分离技术，具有修复效率高、修复周期短、适用范围广以及二次污染控制容易等优点，相对焚烧技术成本低，设备可移动性强，在VOCs及SVOCs污染土壤修复领域得到较多的应用。根据火焰与土壤是否直接接触，进一步将异位热脱附技术分为直接热脱附和间接热脱附。

然而，由于我国污染场地类型多样，土壤类型复杂，同一地块污染状况各异且受污染土壤修复工程量巨大等特点，导致异位热脱附设备在实际使用过程中存在诸多运行问题。例如，同一地块中会出现受不同污染物污染的土壤，两类污染土壤所需的热脱附温度以及对应的加热停留时间不一致。即使是同一污染物，也存在污染浓度千差万别的情形。某些项目对工期要求紧张，亟需在较短的工期内完成修复过程。

针对以上污染场地修复过程存在的特点，在保证修复达标以及尾气排放达标的前提下，亟需一种既能适应不同污染物、不同污染浓度下稳定处理的设备系统，又能针对一些工期紧张的项目实现高处理速率的设备系统。

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，提供一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统，通过灵活切换，在保证修复达标和尾气排放达标的前提下，能够适应不同工程量、不同类型污染物和不同污染浓度下对土壤进行稳定修复处理，此外，可通过同时启用双处理流程进一步提高单位时间处理量，大大缩短修复工期。

一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统，包括：顺序连接的污染土壤进料计量单元、处理流段和尾气处理段，其中：

污染土壤进料计量单元包括对上料斗出口的落料进行实时计量的皮带秤；

所述处理流段包括供热单元、并联设置的第一处理链和第二处理链，所述第一处理链包括顺序连接的第一密闭皮带输送机、第一回转窑、第一旋风除尘器和第一开关截流阀，所述第二处理链包括第二密闭皮带输送机、第二回转窑、第二旋风除尘器、第一引风机和第二开关截流阀；所述供热单元包括安装在第一回转窑入口处的第一燃烧器和安装在热风炉入口处的第二燃烧器，助燃空气经第一助燃风机流入燃烧器内与天然气混合燃烧释放能量产生高温烟气直接流入第一回转窑进行污染土壤的加热；助燃空气通过第二助燃风机流入到第二燃烧器中，与天然气混合燃烧释放能量高温烟气直接流入热风炉，与二次风补风风机鼓入的冷风混合后再流向第二回转窑内进行污染土壤的加热，所述热风炉出口的烟气温度不超过900℃；所述第一回转窑和第二回转窑内均设置有导流板和抄板，使得污染土壤在窑内形成瀑布流以保障污染土壤与高温烟气的充分接触换热；

所述尾气处理段包括顺序连接的高温氧化室、急冷塔、第一布袋除尘器、第三引风机、脱酸塔和第一烟囱。

进一步的，所述密闭皮带输送机的进料皮带上加装有防尘防雨罩，实现污染土壤输运过程中挥发性有机污染物发生异味扩散，同时，起到避免石块落料等对现场人员造成的安全风险。所述供热系统中助燃空气通过助燃风机流入到高温氧化室上方的燃烧器中，与天然气混合后燃烧释放能量，产生的高温烟气确保在高温氧化室内停留2秒以上，并确保高温氧化室出口烟气温度维持在850℃以上。

进一步的，所述双加热单元并联的新型直接热脱附系统还包括出料冷却系统：经第一和第二回转窑加热处理后合格的污染土壤，分别流向第一和第二螺旋出料机内，经与自来水混合实现加湿降温，最终流向出土暂存大棚等待第三方验收。在出料过程中，由于污染土壤温度较高，和自来水混合后，会有大量蒸汽和粉尘逸出，因此在螺旋出料机的出料口增加一个管道，通过第二引风机形成的负压将这部分高温蒸汽和粉尘进行收集，经第二布袋除尘器和第三布袋除尘器除尘后，经第二烟囱统一组织排放。

所述双加热单元并联的新型直接热脱附系统通过通知第一和第二开关截流阀的开合能够实现第一处理链单独运行，第二处理链单独运行，或者第一和第二处理链同时运行。每条处理链的最大额定处理量为20t/h，处理后土壤出土温度最高可达500℃。

当污染土壤中污染物浓度低于4％时，可选择第一处理链单独运行，第二处理链单独运行，或者第一和第二处理链同时运行进料；当污染土壤中污染物浓度高于或等于4％时，由于热风炉供热的形式可以提供更大风量的热风，因此，此类高浓度污染土壤必须从第二处理链的加热单元处进料，起到对脱附出的污染物浓度进行稀释的作用。

本实用新型的有益效果体现在：

1、提高系统处理能力和处理速度。本系统采用两套加热窑，可分别单独运行，亦可同时运行。当同时运行时，可以大幅度提高系统单位时间内的处理效率，缩短项目修复工期。

2、提高系统处理污染物的灵活性。本系统采用两套加热窑同时运行，可以根据物料的不同状况，各自设定运行工况，避免系统随物料变化而进行调节，增加系统连续稳定化运行。同时，针对高浓度污染土壤，通过采用热风炉供热的加热方式，提高进入到回转窑内部的高温烟气量，控制进入到回转窑内部的氧气量，以此提高系统能够处理的污染浓度范围。

3、提高系统的连续稳定运行能力。当系统频繁启停时对各设备的稳定运行能力带来极大考验，尤其是当高温氧化室启停频率过大时，容易造成内部保温材料的失效。本系统采用两套加热窑同时运行，当其中一台回转窑发生故障时，可以单独运行另一台，避免整套系统停炉检修，以此提高系统的连续稳定运行能力。

4、设备占地更加集约化。在保障较高处理量的前提下，可通过减少一套尾气处理系统实现设备占地更加集约化，减少基础地面硬化的工作量，降低施工成本。

附图说明

图1为双加热单元并联的新型直接热脱附系统中各设备衔接示意图。

附图标记说明：

污染土壤进料计量单元-1，密闭皮带输送机-(2A，2B)，回转窑-(3A，3B)，旋风除尘器-(4A，4B)，助燃风机-5A，第一引风机-5B，开关截流阀-(6A，6B)，高温氧化室-7，急冷塔-8，第三引风机-10，脱酸塔-11，第一烟囱-12，助燃风机- (13A，13B)，热风炉-14B，二次风补风风机-15B，螺旋输送机-(16A，16B)，布袋除尘器-(9，17A，17B)，第二引风机-18，第二烟囱-19，出土暂存大棚-20。

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双加热单元并联的新型直接热脱附系统进行详细描述。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。

本实用新型提供的双加热单元并联的新型直接热脱附系统中，一套加热单元采用燃烧器直接装在回转窑窑口，产生的高温烟气直接进入到回转窑内；另一套加热单元燃烧器装在热风炉入口，产生的高温烟气引入回转窑内。两套并联的加热单元共用一套尾气处理系统，并通过开关截流阀可以实现独立和同时运行，适用不同工程量、不同污染物和污染浓度下修复处理过程，具有可提高系统处理能力和处理速度，提高系统处理污染物的灵活性和系统的连续稳定运行能力，同时设备占地更加集约化的优势。

一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统，包括污染土壤进料计量单元1，密闭皮带输送机2A、2B，回转窑3A、3B，旋风除尘器4A、4B，第一引风机5B，开关截流阀6A、6B，高温氧化室7，急冷塔8，布袋除尘器9，第三引风机10，脱酸塔11，第一烟囱12。1→2A→3A→4A→6A→7→8→9→10→11→12，以上流程组成有机污染土壤处理流程一。 1→2B→3B→4B→5B→6B→7→8→9→10→11→12，以上流程组成有机污染土壤处理流程二。以上两个处理流程中，加热单元属于并联运行，且共用一条尾气处理系统，即7→8→9→10→11→12。

土壤进料计量单元主要通过皮带秤对上料斗出口的落料进行实时计量，并统计各时间段内污染土壤的总进料量。密闭皮带输送机主要通过在进料皮带上加装防尘防雨罩，实现污染土壤输运过程中挥发性有机污染物发生异味扩散，同时，起到避免石块落料等对现场人员造成的安全风险。回转窑内部含有导流板和抄板，可以实现污染土壤在窑内形成瀑布流，保障污染土壤与高温烟气充分接触换热。

上述双加热单元并联的新型直接热脱附系统还包括供热系统：助燃空气通过助燃风机13A流入到燃烧器中，与天然气混合后燃烧释放能量，该燃烧器装在回转窑3A的入口处，燃烧后的高温烟气直接流向回转窑内，进而实现污染土壤的加热过程。助燃空气通过助燃风机13B流入到燃烧器中，与天然气混合后燃烧释放能量，该燃烧器装在热风炉14B的入口处，燃烧后的高温烟气直接流向热风炉内，与二次风补风风机15B鼓入的冷风混合后，流向回转窑3B内，进而实现污染土壤的加热过程。热风炉出口的烟气温度最高不应超过900℃。

供热系统的助燃空气通过助燃风机5A流入到高温氧化室7上方的燃烧器中，与天然气混合后燃烧释放能量，产生的高温烟气确保在高温氧化室内停留2秒以上，并确保高温氧化室出口烟气温度维持在850℃以上。

上述双加热单元并联的新型直接热脱附系统还包括出料冷却系统：经回转窑 3A、3B加热处理后合格的污染土壤，分别流向螺旋出料机16A、16B内，经与自来水混合实现加湿降温，最终流向出土暂存大棚20等待第三方验收。在出料过程中，由于污染土壤温度较高，和自来水混合后，会有大量蒸汽和粉尘逸出，因此在螺旋出料机的出料口增加一个管道，通过第二引风机18形成的负压将这部分高温蒸汽和粉尘进行收集，经布袋除尘器17A和布袋除尘器17B除尘后，经第二烟囱19统一组织排放。

上述双加热单元并联的新型直接热脱附系统，通过通知开关截流阀6A和6B 的开合，能够实现流程一单独运行，流程二单独运行，或者流程一和流程二同时运行。每个流程的最大额定处理量为20t/h，处理后土壤出土温度最高可达500℃。当污染土壤中污染物浓度低于4％时，可选择单独从流程一、单独从流程二、或者同时从流程一和流程二的加热单元处进料；当污染土壤中污染物浓度高于或等于 4％时，由于热风炉供热的形式可以提供更大风量的热风，因此，此类高浓度污染土壤必须从流程二的加热单元处进料，起到对脱附出的污染物浓度进行稀释的作用。

实施例1

如图1所示，某工程修复项目施工范围内同时存在两种类型污染土壤，一种是多环芳烃(PAHs)污染土壤，一种是滴滴涕(DDTs)污染土壤，经过前期管式炉实验研究发现：当PAHs污染土壤加热至280℃，加热时间维持20min时，可以达到修复目标值；而DDTs污染土壤需加热至350℃，加热时间维持30min时，才可以达到修复目标值。因此，采用本实用新型提供的双加热单元并联的新型直接热脱附系统进行同时处理这两类污染土壤。

两类污染土壤均分别经过破碎、筛分后，添加生石灰，调节含水率至20％以下。在确保开关截流阀6A和6B均保持全开的情况下，PAHs污染土壤通过密闭皮带输送机2A进行上料，输送到回转窑3A中进行热脱附处理，回转窑3A入口处的燃烧器燃烧产生的高温火焰直接与污染土壤充分接触，经过20min的加热过程，确保PAHs污染土壤升温至280℃，此时污染土壤中的PAHs污染物全部脱附完成，并进入到后续尾气处理系统中。经过热脱附修复合格后的土壤经回转窑出口的双层翻板阀卸料，进入到螺旋输送机16A中，并在螺旋输送机16A中与自来水充分混合，实现降温过程，最终输送到出土暂存大棚20内等待第三方验收。卸料过程中，从螺旋输送机16A产生的扬尘经第二引风机18产生的负压吸收到布袋除尘器 17A内进行净化实现出口抑尘的目的。

与此同时，DDTs污染土壤通过密闭皮带输送机2B进行上料，输送到回转窑 3B中进行热脱附处理，天然气在热风炉14B入口处的燃烧器中完成充分燃烧，释放的高温烟气在热风炉外接的二次风补风风机15B提供的冷空气混合后，由热风炉14B出口排放流向回转窑3B内，经过30min的加热过程，确保DDTs污染土壤升温至350℃，此时污染土壤中的DDTs污染物全部脱附完成，并进入到后续尾气处理系统中。经过热脱附修复合格后的土壤经回转窑出口的双层翻板阀卸料，进入到螺旋输送机16B中，并在螺旋输送机16B中与自来水充分混合，实现降温过程，最终输送到出土暂存大棚20内等待第三方验收。卸料过程中，从螺旋输送机16B产生的扬尘经第三引风机18产生的负压吸收到布袋除尘器17B内进行净化实现出口抑尘的目的。

经过以上两套并联的加热系统处理，可以同时实现两类污染土壤的热脱附过程，最终脱附后的尾气经过混合后，流向高温氧化室7。助燃空气通过助燃风机5A流入到高温氧化室7上方的燃烧器中，与天然气混合后燃烧释放能量，产生的高温烟气确保在高温氧化室内停留2秒以上，并确保高温氧化室出口烟气温度维持在850℃以上。在此高温环境下，污染土壤中脱附出来的污染物实现彻底的氧化降解，生成了二氧化碳、水和少量氯化氢气体。

尾气继续经过急冷塔8，急冷塔内有三根雾化喷枪，可将自来水快速雾化，实现高温尾气由850℃快速冷却至200℃左右，避开二噁英的再生温度区间，避免二噁英在尾气冷却过程中发生再合成过程。经过急冷后的尾气再经布袋除尘器9的除尘处理，实现粉尘颗粒物的彻底净化过程。尾气经过第三引风机10流向脱酸塔 11，在脱酸塔11内含氢氧化钠的碱液对烟气进行淋洗，将烟气中的氯化氢等酸性气体进行中和。最终，经过整套尾气处理系统的运行，彻底实现污染物的达标排放目标。

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做出的各种变化，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种双加热单元并联的新型直接热脱附系统，其特征在于，包括：顺序连接的污染土壤进料计量单元、处理流段和尾气处理段，其中：

污染土壤进料计量单元包括对上料斗出口的落料进行实时计量的皮带秤；

所述处理流段包括供热单元、并联设置的第一处理链和第二处理链，所述第一处理链包括顺序连接的第一密闭皮带输送机、第一回转窑、第一旋风除尘器和第一开关截流阀，所述第二处理链包括第二密闭皮带输送机、第二回转窑、第二旋风除尘器、第一引风机和第二开关截流阀；所述供热单元包括安装在第一回转窑入口处的第一燃烧器和安装在热风炉入口处的第二燃烧器，助燃空气经第一助燃风机流入燃烧器内与天然气混合燃烧释放能量产生高温烟气直接流入第一回转窑进行污染土壤的加热；助燃空气通过第二助燃风机流入到第二燃烧器中，与天然气混合燃烧释放能量高温烟气直接流入热风炉，与二次风补风风机鼓入的冷风混合后再流向第二回转窑内进行污染土壤的加热，所述热风炉出口的烟气温度不超过900℃；所述第一回转窑和第二回转窑内均设置有导流板和抄板，使得污染土壤在窑内形成瀑布流以保障污染土壤与高温烟气的充分接触换热；

所述尾气处理段包括顺序连接的高温氧化室、急冷塔、第一布袋除尘器、第三引风机、脱酸塔和第一烟囱。

2.根据权利要求1所述的双加热单元并联的新型直接热脱附系统，其特征在于，还包括出料冷却系统：经第一和第二回转窑加热处理后合格的污染土壤，分别流向第一和第二螺旋出料机内，经与自来水混合实现加湿降温，最终流向出土暂存棚。

3.根据权利要求2所述的双加热单元并联的新型直接热脱附系统，其特征在于，所述第一和第二螺旋出料机的出料口设置管道，通过第二引风机形成的负压将高温蒸汽和粉尘进行收集，经第二布袋除尘器和第三布袋除尘器除尘后经第二烟囱排放。

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