CN104438313A - 一种余热高效回用的污染土壤热脱附***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热高效回用的污染土壤热脱附***，包括土壤热脱附***、尾气焚烧***，所述尾气焚烧***产生的高温烟气其中一部分经过其中一个烟气出气口排放，另一部分与空气混合后进入到土壤热脱附***中作为热源气。本发明充分发挥热脱附技术在修复有机物污染土壤过程中的优势，结合烟气炉的结构，充分利用热脱附尾气焚烧后高温烟气中的热量，分流出一部分高温烟气后与新鲜冷空气混合作为热源气通入回转窑反应器内，作为加热土壤的热源气，因此从结构上减少了回转窑单独燃烧器的设置。

Description

一种余热高效回用的污染土壤热脱附***及方法

技术领域

本发明涉及土壤修复领域，具体涉及一种余热高效回用的污染土壤热脱附***。

背景技术

热脱附技术是一种重要的污染土壤修复技术，可对已经被有机物污染的场地土壤进行修复，并且能够达到良好的修复效果。它是采用加热方式将被有机物污染的土壤加热至有机物的沸点以上，使吸附于土壤中的有机物挥发成气态后再进行分离处理。热脱附技术可有效去除易挥发性的有机物，例如，芳香烃等，也可以有效去除例如PCBs、DDT、二噁英、含氯农药等难挥发、难降解的有机污染土，并且对多种不同沸点的有机物可以一次加热处理以达到修复目标。

现有的热脱附技术中，针对含有机污染物的尾气通常采用焚烧的方法进行无害化处置，焚烧过程中需使用的煤粉或天然气等燃料，焚烧后的烟气具有近千摄氏度的高温，拥有大量的热量，必须在排放之前设备余热利用装备。常用的余热利用***为气气换热器或气水换热器后加余热锅炉，不仅设备复杂，换热过程中的热量损失也是很大的浪费，而且不易控制，换热后的热空气很难满足土壤热脱附所需的温度和气量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种余热高效回用的污染土壤热脱附***，本发明充分发挥热脱附技术在修复有机物污染土壤过程中的优势，结合烟气炉的结构，充分利用热脱附尾气焚烧后高温烟气中的热量，分流出一部分高温烟气后与新鲜冷空气混合作为热源气通入回转窑反应器内，作为加热土壤的热源气，因此从结构上减少了回转窑单独燃烧器的设置；与此同时本发明还提供一种利用前述脱附***进行土壤热脱附的方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的，一种余热高效回用的污染土壤热脱附***，包括土壤热脱附***、尾气焚烧***，所述尾气焚烧***产生的高温烟气其中一部分经过其中一个烟气出气口排放，另一部分与空气混合后进入到土壤热脱附***中作为热源气。

进一步，所述土壤热脱附***包括土壤进料装置、土壤热脱附装置、土壤出料装置，三者顺序连接，所述土壤热脱附装置与尾气焚烧***连接。

进一步，所述土壤热脱附装置为内热式热脱附回转窑反应器，所述土壤进料装置与内热式热脱附回转窑反应器的入料口连接，内热式热脱附回转窑反应器的出料口与土壤出料装置相连接。

进一步，所述内热式热脱附回转窑反应器以0.01～0.03倾斜度放置。

进一步，所述尾气焚烧***包含旋风除尘器、烟气焚烧炉、喷雾冷却塔和活性炭吸附塔；内热式热脱附回转窑反应器的出气口、旋风除尘器、烟气焚烧炉、喷雾冷却塔和活性炭吸附塔依次连接；所述旋风除尘器底的出尘口与所述土壤出料装置相连。

进一步，所述烟气焚烧炉包括燃烧室与配气室，所述燃烧室与配气室相连通，所述燃烧室配有燃料点火装置以及空气补偿喷嘴，燃烧室产生的高温烟气一部分进入配气室，其余部分进入喷雾冷却塔；所述配气室用于空气与高温烟气混合且混合气体作为内热式热脱附回转窑反应器的热源气，所述配气室的出气端与所述内热式热脱附回转窑反应器的进气口相连。

进一步，所述土壤出料装置的出料口为螺旋出料口。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的，一种污染土壤脱附方法，包括以下步骤：

步骤1：受污染土壤经过筛分破碎预处理后，去除其中石块或金属并粉碎土壤至5cm以下；

步骤2：经过预处理后的土壤从回转窑反应器的入料口给入，使污染的土壤沿着回转窑反应器的筒体连续滚动进行热脱附；

步骤3：经热脱附之后的有机物污染土壤从回转窑反应器的出料口排入土壤出料装置，经过降温调湿后排出；

步骤4：回转窑反应器产生的有机废气通过回转窑反应器的出气口输送到旋风除尘器进行除尘，除尘后的烟气通入烟气焚烧炉燃烧室内进行二次燃烧，除尘器收集的灰尘进入土壤调节器降温排放；

步骤5：经二次燃烧的有机废气一部分通过与配气室内一定比例新鲜空气混合后形成一定温度一定气量的高温气体，作为热源气通过回转窑反应器的进气口进入回转窑反应器内加热土壤；另一部分高温烟气通过燃烧室排气管依次通过喷雾冷却塔、活性炭吸附塔排至大气中。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1、焚烧后的高温烟气进行分流，一部分与新鲜冷空气混合后产生热脱附过程所需的热源气，这部分气体的温度和气量可以实现同时控制，同时其低氧的氛围在一定程度上抑制了热脱附过程中二噁英等有毒物质的产生风险；

2、热脱附尾气进入烟气焚烧炉后可以通过控制氧气的补充量抑制NOx等有害气体的产生；

3、将热脱附的热源***与热脱附尾气焚烧处置***结合，节约燃料，降低能耗；

4、热脱附的高温土壤经过土壤螺旋出料口降温调湿后排放，不会造成粉尘污染。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的原理框图；

图2为热脱附方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种余热高效回用的污染土壤热脱附***，包括土壤热脱附***、尾气焚烧***，所述尾气焚烧***产生的高温烟气其中一部分经过其中一个烟气出气口排放，另一部分与空气混合后进入到土壤热脱附***中作为热源气。

本用新型将焚烧后的高温烟气进行分流，一部分与新鲜冷空气混合后产生热脱附的热源气，这部分气体的温度和气量都容易控制，同时其低氧的氛围在一定程度上抑制了热脱附过程中二噁英等有毒物质的产生风险。

在本实施例中，作为热源气的混合气体的温度和气量是通过调节烟气焚烧炉出气口的分流片位置来控制高温烟气的分流比例，同时可以调节配气室内通入的空气量达到的。由于不同种有机物污染的土壤所需的热脱附操作参数(主要指脱附温度和停留时间)不同，因此热源气的精确控制对控制热脱附过程十分必要。

所述土壤热脱附***包括土壤进料装置、土壤热脱附装置、土壤出料装置，三者顺序连接，所述土壤热脱附装置与尾气焚烧***连接。所述土壤热脱附装置为内热式热脱附回转窑反应器，所述土壤进料装置与内热式热脱附回转窑反应器的入料口连接，内热式热脱附回转窑反应器的出料口与土壤出料装置相连接。所述尾气焚烧***包含旋风除尘器、烟气焚烧炉、喷雾冷却塔和活性炭吸附塔；内热式热脱附回转窑反应器的出气口、旋风除尘器、烟气焚烧炉、喷雾冷却塔和活性炭吸附塔依次连接；所述旋风除尘器底的出尘口与所述土壤出料装置相连。所述烟气焚烧炉包括燃烧室与配气室，所述燃烧室与配气室相连通，所述燃烧室配有燃料点火装置以及空气补偿喷嘴，燃烧室产生的高温烟气一部分进入配气室，其余部分进入喷雾冷却塔；所述配气室用于空气与高温烟气混合且混合气体作为内热式热脱附回转窑反应器的热源气，所述配气室的出气端与所述内热式热脱附回转窑反应器的进气口相连。

如图2所示，土壤经过土壤进料装置筛分、破碎预处理后进入回转窑反应器内进行热脱附过程，热脱附后，洁净的土壤经由土壤螺旋出料机降温调湿排出。热脱附尾气其中一部分依次通过旋风除尘器、烟气焚烧炉、喷雾冷却塔及活性炭吸附塔后排出，另一部分尾气在配气室内与空气混合后产生一定流量一定温度的高温烟气，此烟气可作为土壤热脱附回转窑反应器的热源气。

在本实施例中，所述土壤出料装置的出料口为螺旋出料口，热脱附的高温土壤经过土壤螺旋出料口降温调湿后排放，不会造成粉尘污染。

在本实施例中，所述内热式热脱附回转窑反应器以0.01～0.03倾斜度放置。

根据上述热脱附装置，本发明还提供一种污染土壤热脱附方法，包括以下步骤：

步骤1：受污染土壤经过筛分破碎预处理后，去除其中石块或金属并粉碎土壤至5cm以下；

步骤2：经过预处理后的土壤从回转窑反应器的入料口给入，使污染的土壤沿着回转窑反应器的筒体连续滚动进行热脱附；

步骤3：经热脱附之后的有机物污染土壤从回转窑反应器的出料口排入土壤出料装置，经过降温调湿后排出；

步骤4：回转窑反应器产生的有机废气通过回转窑反应器的出气口输送到旋风除尘器进行除尘，除尘后的烟气通入烟气焚烧炉燃烧室内进行二次燃烧，除尘器收集的灰尘进入土壤调节器降温排放；

步骤5：经二次燃烧的有机废气一部分通过与配气室内一定比例新鲜空气混合后形成一定温度一定气量的高温气体，作为热源气通过回转窑反应器的进气口进入回转窑反应器内加热土壤；另一部分高温烟气通过燃烧室排气管依次通过喷雾冷却塔、活性炭吸附塔排至大气中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种余热高效回用的污染土壤热脱附***，包括土壤热脱附***、尾气焚烧***，其特征在于：所述尾气焚烧***产生的高温烟气其中一部分经过其中一个烟气出气口排放，另一部分与空气混合后进入到土壤热脱附***中作为热源气。

2.根据权利要求1所述的余热高效回用的污染土壤热脱附***，其特征在于：所述土壤热脱附***包括土壤进料装置、土壤热脱附装置、土壤出料装置，三者顺序连接，所述土壤热脱附装置与尾气焚烧***连接。

3.根据权利要求2所述的余热高效回用的污染土壤热脱附***，其特征在于：所述土壤热脱附装置为内热式热脱附回转窑反应器，所述土壤进料装置与内热式热脱附回转窑反应器的入料口连接，内热式热脱附回转窑反应器的出料口与土壤出料装置相连接。

4.根据权利要求3所述的余热高效回用的污染土壤热脱附***，其特征在于：所述内热式热脱附回转窑反应器以0.01～0.03倾斜度放置。

5.根据权利要求3所述的余热高效回用的污染土壤热脱附***，其特征在于：所述尾气焚烧***包含旋风除尘器、烟气焚烧炉、喷雾冷却塔和活性炭吸附塔；内热式热脱附回转窑反应器的出气口、旋风除尘器、烟气焚烧炉、喷雾冷却塔和活性炭吸附塔依次连接；所述旋风除尘器的出尘口与所述土壤出料装置相连。

6.根据权利要求5所述的余热高效回用的污染土壤热脱附***，其特征在于：所述烟气焚烧炉包括燃烧室与配气室，所述燃烧室与配气室相连通，所述燃烧室配有燃料点火装置以及空气补偿喷嘴，燃烧室产生的高温烟气一部分进入配气室，其余部分进入喷雾冷却塔；所述配气室用于空气与高温烟气混合且混合气体作为内热式热脱附回转窑反应器的热源气，所述配气室的出气口与所述内热式热脱附回转窑反应器的进气口相连。

7.根据权利要求2所述的余热高效回用的污染土壤热脱附***，其特征在于：所述土壤出料装置的出料口为螺旋出料口。

8.利用权利要求6所述的余热高效回用的污染土壤热脱附***进行热脱附的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：受污染土壤经过筛分破碎预处理后，去除其中石块或金属并粉碎土壤至5cm以下；

步骤2：经过预处理后的土壤从回转窑反应器的入料口给入，使污染的土壤沿着回转窑反应器的筒体连续滚动进行热脱附；

步骤3：经热脱附之后的洁净土壤从回转窑反应器的出料口排入土壤出料装置，经过降温调湿后排出；

步骤4：回转窑反应器产生的有机废气通过回转窑反应器的出气口输送到旋风除尘器进行除尘，除尘后的烟气通入烟气焚烧炉燃烧室内进行二次燃烧，除尘器收集的灰尘进入土壤调节器降温排放；

步骤5：经二次燃烧的有机废气一部分通过与配气室内一定比例新鲜空气混合后形成一定温度一定气量的高温气体，作为热源气通过回转窑反应器的进气口进入回转窑反应器内加热土壤；另一部分高温烟气通过燃烧室排气管依次通过喷雾冷却塔、活性炭吸附塔排至大气中。