CN219520000U - 一种污染土壤异位直接热脱附节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种污染土壤异位直接热脱附节能系统，包括上下料装置、回转窑、二燃室、热能回收单元、尾气冷却净化单元以及自动控制单元；热能回收单元包括二级换热器和一级换热器，二级换热器和一级换热器分别鼓入助燃空气与高温烟气对流换热，二级换热器和一级换热器的空气出口分别连接二燃室的燃烧器和回转窑的燃烧器。本实用新型通过设置二级换热器和一级换热器，使节能系统能够根据回转窑和二燃室的不同加工温度，将温度较高的助燃空气通入二燃室的助燃器，温度较低的助燃空气通入回转窑的助燃器，实现最大程度对高温烟气热能的转化利用，提高了热能转化率和转化效率，缩短了换热管程，降低了换热运行成本。

Description

一种污染土壤异位直接热脱附节能系统

技术领域

本实用新型属于土壤修复热脱附技术领域，具体涉及一种污染土壤异位直接热脱附节能系统。

背景技术

土壤直接热脱附技术是被广泛应用于污染土壤异位修复的物理修复技术，用以取出土壤中的主要污染物，如总石油烃类、多环芳烃、卤代烃类，农药类、多氯联苯、二噁英等有机污染物，以及部分含有汞、砷等的重金属污染物。

土壤直接热脱附系统通常包括定量给料单元、热脱附单元、出料冷却单元、尾气净化单元和自动控制单元，污染土壤经筛分、破碎、脱水等预处理后(粒径≤50mm、含水率≤20％)，经定量给料单元送至热脱附单元的回转窑内，被均匀加热至土壤与气化污染物分离。富集气化污染物的尾气先通过旋风分离器，经过二燃室高温焚烧，最后尾气经过急冷塔降温、布袋除尘器除尘、脱酸塔除酸等环节去掉污染物后经烟囱达标排放。其中，二燃室出来的烟气温度一般在850℃以上，急冷塔降温后的烟气温度在230℃左右，此过程中会浪费大量的烟气热能和喷水量。

现有能够进行烟气热能回收的土壤直接热脱附节能结构，申请号为CN202110291835.7的中国发明专利公开了基于能量优化的燃气热脱附节能结构及其使用方法，通过设置模块化的燃气热脱附系统、尾气处理系统、地下水抽出处理系统以及常温解析系统或热脱附预处理系统，利用能够烟气回注的燃气热脱附系统解决初期土壤加热效率不足的问题，利用尾气处理系统中的两极换热器分别实现高温烟气与抽取的污染土壤气、高温烟气与助燃空气的热交换，解决二燃室加热效率问题和烟气热能回收问题，但该结构受模块化系统设计的影响，需要同时运行多个提供动力的设备，例如抽取井和鼓风机，也需要二级加热井进行烟气回注，保证燃气热脱附系统的出口烟气温度达到要求，日常运行的成本较高，另外，第一换热器内污染土壤气流经的通道仍残存部分污染物，增加了后期的污染处理工作量。

因此，亟需一种能够降低热能回收运行成本、提高热脱附系统的能量利用率和处理效率的污染土壤异位直接热脱附节能系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种污染土壤异位直接热脱附节能系统，旨在解决现有污染土壤异位直接热脱附节能系统存在的需要同时运行多个提供动力的设备、日常运行的成本较高、系统能量利用率和处理效率仍有提升空间等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种污染土壤异位直接热脱附节能系统，包括依次连接的上下料装置、回转窑、二燃室、热能回收单元、尾气冷却净化单元以及自动控制单元，所述回转窑和二燃室均设置有燃烧器；

所述热能回收单元包括二级换热器和一级换热器，所述二级换热器的高温烟气通道首尾两端分别连接二燃室的烟气出口和所述一级换热器的高温烟气通道入口，所述二级换热器和一级换热器分别鼓入助燃空气与高温烟气对流换热，所述二级换热器和一级换热器的空气出口分别连接所述二燃室的燃烧器和回转窑的燃烧器。

可选地，所述回转窑热脱附单元的尾气出口与所述二燃室的入口之间设置有旋风分离器。

可选地，所述尾气冷却净化单元包括依次连接的急冷塔、布袋除尘器、引风机和脱酸塔，所述急冷塔的出口烟温小于230℃。

可选地，所述回转窑的出口烟温为300-500℃，所述二燃室的出口烟温为800～1100℃。

可选地，所述二级换热器的空气出口温度不小于400℃，所述一级换热器的空气出口温度不小于250℃。

可选地，所述一级换热器的换热面积与所述二级换热器的换热面积的比例为1.5～2。

可选地，所述二级换热器和一级换热器的空气通道之间设置有回流管道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过在二燃室的出口与所述尾气冷却净化单元之间设置二级换热器和一级换热器，利用两个换热器相互连通的烟气通道和相互独立的空气通道实现对流换热，使节能系统能够根据回转窑和二燃室的不同加工温度，将温度较高的助燃空气通入二燃室的助燃器，温度较低的助燃空气通入回转窑的助燃器，实现最大程度对高温烟气热能的转化利用，提高了热能转化率和转化效率，缩短了换热管程，降低了换热运行成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的污染土壤异位直接热脱附节能系统工艺流程图。

其中，1、上料斗；2、上料螺旋输送机；3、回转窑；301、回转窑燃烧器；4、出料螺旋输送机；5、旋风分离器；6、二燃室；601、二燃室燃烧器；7、二级换热器；8、一级换热器；9、急冷塔；10、布袋除尘器；11、引风机；12、脱酸塔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

一种污染土壤异位直接热脱附节能系统，包括依次连接的上下料装置、回转窑3、二燃室6、热能回收单元、尾气冷却净化单元以及自动控制单元，回转窑3和二燃室6均设置有燃烧器；

热能回收单元包括二级换热器7和一级换热器8，二级换热器7的高温烟气通道首尾两端分别连接二燃室6的烟气出口和一级换热器8的高温烟气通道入口，二级换热器7和一级换热器8分别鼓入助燃空气与高温烟气对流换热，二级换热器7和一级换热器8的空气出口分别连接二燃室燃烧器601和回转窑燃烧器301。

如图1所示，上下料装置包括设置于回转窑3两端的上料螺旋输送机2和出料螺旋输送机4，上料螺旋输送机2的入口端连接有上料斗1，污染土壤依次经过上料斗1、上料螺旋输送机2、回转窑3和出料螺旋输送机4，与回转窑燃烧器301产生的火焰直接接触，被均匀加热至目标污染物挥发气化的温度以上，使污染物与土壤分离，产生富有气化污染物的尾气，再将尾气通入二燃室6高温焚烧，要求温度达到850℃及以上，避免产生二噁英等致癌物质，二燃室6出来后的高温烟气依次经过二级换热器7和一级换热器8与空气对流换热，二级换热器7由二燃室燃烧器601助燃风机鼓入助燃空气与烟气对流换热，送入二燃室燃烧器601助燃，一级换热器8由回转窑燃烧器301助燃风机鼓入助燃空气与烟气对流换热，送入回转窑燃烧器301助燃，最后经过尾气冷却净化单元环节，去掉污染物后经烟囱达标排放。

其中，二级换热器7和一级换热器8内的烟气通道相互连通，空气通道相互独立，将换热后的助燃空气分成高温的和低温的，将高温助燃空气通入二燃室6，将低温助燃空气通入回转窑3，更有利于对温度要求不同的二燃室6和回转窑3达到助燃目的，实现最大程度对高温烟气热能的转化利用，节省能耗，减少了尾气冷却净化单元所需的喷水量，提高了热能转化率和转化效率，缩短了换热管程，降低了换热运行成本。

为了除去回转窑3出口烟气中的部分粉尘和大颗粒物，回转窑3热脱附单元的尾气出口与二燃室6的入口之间设置有旋风分离器5。

作为一种具体的扩展实施例，尾气冷却净化单元包括依次连接的急冷塔9、布袋除尘器10、引风机11和脱酸塔12，急冷塔9的出口烟温小于230℃，接近二级换热器7的出口烟温，进一步减小了急冷塔9内所需喷枪数量，降低了系统运行成本。

作为一种具体的扩展实施例，回转窑3的出口烟温为300-500℃，二燃室6的出口烟温为800～1100℃。

作为热能回收单元空气出口温度的一种具体实施标准，二级换热器7的空气出口温度不小于400℃，接近二燃室6的出口烟温，一级换热器8的空气出口温度不小于250℃，接近回转窑3的出口烟温，这样将二级换热器7内换热后的助燃空气通入二燃室燃烧器601，管程更短，减小了热能在运输管道内的损失，将一级换热器8内换热后的助燃空气通入回转窑燃烧器301，更有利于回转窑3内部温度维持在300℃以上，保证系统达到更好的热脱附效果，降低系统日常运行成本。

为了达到更好的换热效果，一级换热器8的换热面积与二级换热器7的换热面积的比例为1.5～2，更具体的，二级换热器7的换热面积为114m²，一级换热器8的换热面积为196m²，使热能回收单元能够针对二燃室6和回转窑3内部温度所处的不同区间，将高温的助燃空气通入温度更高的二燃室6，将相对低温的助燃空气通入温度相对更低的回转窑3，进一步提高了热能转化率和转化效率。

作为二级换热器7和一级换热器8内部空气通道的一种具体的扩展实施例，二级换热器7和一级换热器8的空气通道之间设置有回流管道，自动控制单元控制回流管道的开闭，当回转窑3内温度足够时，一级换热器8的助燃空气可通过回流管道回到二级换热器7的空气通道内进行二次换热，随着二级换热器7的助燃空气通入二燃室燃烧器601中，进一步提高热能回收转化率。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种污染土壤异位直接热脱附节能系统，其特征在于，包括依次连接的上下料装置、回转窑、二燃室、热能回收单元、尾气冷却净化单元以及自动控制单元，所述回转窑和二燃室均设置有燃烧器；

所述热能回收单元包括二级换热器和一级换热器，所述二级换热器的高温烟气通道首尾两端分别连接二燃室的烟气出口和所述一级换热器的高温烟气通道入口，所述二级换热器和一级换热器分别鼓入助燃空气与高温烟气对流换热，所述二级换热器和一级换热器的空气出口分别连接所述二燃室的燃烧器和回转窑的燃烧器。

2.根据权利要求1所述污染土壤异位直接热脱附节能系统，其特征在于，所述回转窑热脱附单元的尾气出口与所述二燃室的入口之间设置有旋风分离器。

3.根据权利要求1所述污染土壤异位直接热脱附节能系统，其特征在于，所述尾气冷却净化单元包括依次连接的急冷塔、布袋除尘器、引风机和脱酸塔，所述急冷塔的出口烟温小于230℃。

4.根据权利要求1所述污染土壤异位直接热脱附节能系统，其特征在于，所述回转窑的出口烟温为300-500℃，所述二燃室的出口烟温为800～1100℃。

5.根据权利要求1所述污染土壤异位直接热脱附节能系统，其特征在于，所述二级换热器的空气出口温度不小于400℃，所述一级换热器的空气出口温度不小于250℃。

6.根据权利要求1所述污染土壤异位直接热脱附节能系统，其特征在于，所述一级换热器的换热面积与所述二级换热器的换热面积的比例为1.5～2。

7.根据权利要求1所述污染土壤异位直接热脱附节能系统，其特征在于，所述二级换热器和一级换热器的空气通道之间设置有回流管道。