CN104646409A - 两段式回转窑间接热脱附装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保领域，旨在提供一种用于有机污染土壤或汞污染土壤修复的两段式回转窑间接热脱附装置。该装置包括上、下两个橇，上、下橇均设有间接加热回转窑。上橇包括进料斗和进料锁气器、上层回转窑干燥室、鼓风机和空预器；下橇包括烧嘴组、下层回转窑热解吸室、出料斗和出料锁气器。本发明特别适用于有机物污染场地修复或含汞污染场地修复；橇装设计体积小便于运输和安装；处理能力大，可模块化拓展；热效率高，并可实现99.9%以上的污染物去除率。
Description
技术领域
本发明涉及一套两段式回转窑间接热脱附装置，通过上、下层回转窑内间接加热将有机污染土壤或汞污染土壤中的污染物解吸分离出来，属于环保领域。
背景技术
土壤是人类赖以生存的重要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着社会技术经济的发展，人们生活水平、健康水平的不断提高，对实现绿色环境提出了更高的要求，治理环境污染也成为城市建设的重要课题。随着产业结构的调整，许多城市中原来处在主城区的工业企业倒闭或搬迁，遗留下大量高污染土壤，包括大量有机污染土壤，会污染到周边大气和水，给人们生活、健康产生不良影响，这些受到污染的场地必须经过土壤修复才能投入新的用途，因此对有污染的土壤进行修复治理成为环境保护的重要内容。
土壤修复一直是国际上的难点和热点研究课题，我国国内一些高校和科研部门已经意识到国家未来的需求、政策导向，预见到未来产业发展的巨大空间，所以在技术和管理等领域上做了相关工作。
对于有机污染土壤或汞污染土壤的修复，热脱附技术是主要的污染土壤修复技术之一，该技术是用直接或间接的热交换加热，使土壤中污染组分达到足够的温度，使其蒸发并与土壤媒介相分离的过程。分离后的污染组分再通过焚烧、吸附或化学反应等方式进行进一步处理。热脱附装置中的热量传递媒介通常为空气、燃烧烟气、惰性气体、高温蒸汽、导热油或熔盐等，热脱附过程是土壤中污染组分从固相或液相热传递进入气相的物理过程。
专利号为201310126280.6的发明公开了一种涉及污染土壤的异位热脱附处理方法，将污染土壤进行筛分、破碎、打堆，污染土壤土堆厚度均匀，污染土壤下置静压室，污染土壤用密闭保温层覆盖，并在密闭保温层覆盖面上方设有抽提主管，并联管道处设有切换阀门。其目的是为了解决污染土壤修复再生过程中热处理技术能源消耗高及浪费的问题而设计的发明。
专利号为201310273648.1的发明公开了一种污染土壤电磁热脱附***。该***包括滚筒式电磁热脱附器、电磁加热控制***、滚筒转速控制***、换热器和尾气净化***。其目的是保证从污染土壤中挥发出的有机污染物被及时带出滚筒式电磁热脱附器，经过与冷空气进行热交换的尾气温度将下降，通过尾气出口经管路进入尾气净化***中的湿式除尘器，之后进入活性炭吸附器。
专利号为201410316308.7的发明公开了一种用于修复汞污染土壤的热脱附装置。该装置包括进料***、回转窑加热***、除尘***、降温冷凝***、尾气过滤***、气体排放***、冷凝液收集***、沉淀过滤***、土壤冷却***和出料***。此发明专为汞污染土壤而设计，从而修复被汞所污染的土壤。
以上三项专利均为在现有热脱附技术上进行的部分改进，专利201310126280.6虽然能部分降低能耗但是由于物料不搅动，修复周期长、部分修复不到位的缺点；专利201310273648.1采用二次能源电作为能源进行加热，具有处置成本高且滚筒密封困难的缺点；专利201410316308.7采用回转窑作为主要热脱附设备，但是采用直接加热需要尾气二次处理，设备复杂、体积庞大，具有运行成本高、存在二次污染隐患的缺点。
发明内容
本发明目的是克服现有技术不足，提供一种用于有机污染土壤或汞污染土壤的两段式回转窑间接热脱附装置，橇装结构能够便捷运输和安装；连续进料处理能力大，可模块化拓展；上下层回转窑内间接加热，无二次污染且热效率高，污染物去除率超过99.9%。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供一种用于有机污染土壤和汞污染土壤的两段式回转窑间接热脱附装置，包括上橇和下橇组成。上橇包括进料斗、进料锁气器、上层回转窑干燥室、鼓风机和空预器；下橇包括烧嘴组、下层回转窑热解吸室、出料斗和出料锁气器。
上层回转窑干燥室与下层回转窑热解吸室相连，上层烟气夹套与下层烟气夹套相连。在烟气夹套内烟气流动方向与热解吸室内土壤的运动方向相反。
本发明提供了利用上述装置实现有机污染土壤或汞污染土壤修复的方法，包括以下步骤：1.天然气、柴油或生物质燃料等能源在烧嘴组燃烧，产生800~1200℃的高温烟气，进入下层烟气夹套，烟气在夹套中加热回转窑筒壁从而间接加热物料。
2. 物料在上层回转窑干燥室内被预热、干燥，所含的水分蒸发出来。经预热、干燥后的物料进入下层回转窑热解吸室被进一步加热到200~650℃，所含有机物或汞加热到沸点以蒸汽形式分离出来。
3. 经过下层回转窑热解吸室处理后，99.9%以上的有机物或汞被解吸分离出来，干净的物料进入出料斗和经出料锁气器后进一步降温增湿排放。烟气离开上层烟气夹套后，进入空预器对烧嘴组所用助燃空气进行预热同时实现余热回收，降温后的烟气直接排放。
4. 从上、下层回转窑出来的含水和污染物的蒸汽经尾气处理装置处理合格后排放。
本发明能够连续进料，采用上下双橇设计，体积小、便于运输且能根据处置容量快速模块化扩容。烟气与土壤逆向运动，且采用了空预器回收烟气余热，热源利用率高。采用上下层回转窑间接加热装置，排放的烟气为燃烧燃料产生的尾气可无需处置直接排放。窑内均设有扬料板或铁链，物料混合强烈，热效率高，适合各种不同性质的污染土壤。对于有机污染土壤或汞污染土壤，本装置可实现99.9%以上的去除效率，且运行成本低。
附图说明
附图是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
一种用于有机污染土壤和汞污染土壤的两段式回转窑间接热脱附装置，包括上橇和下橇组成。上橇包括进料斗和进料锁气器、上层回转窑干燥室、鼓风机和空预器；下橇包括烧嘴组、下层回转窑热解吸室、出料斗和出料锁气器。
上层回转窑干燥室与下层回转窑热解吸室相连，上层烟气夹套与下层烟气夹套相连。
天然气、柴油或生物质燃料等能源在烧嘴组燃烧，产生800~1200℃的高温烟气，进入下层烟气夹套，烟气在夹套中加热回转窑筒壁从而间接加热物料。
污染的土壤以固定速率连续稳定的经进料斗、通过进料锁气器后物料进入上层回转窑干燥室，在回转窑的转动下前进。污染的土壤在上层回转窑干燥室内被预热、干燥，所含的水分被蒸发出来。经预热、干燥后的物料进入下层回转窑热解吸室被进一步加热到200~650℃，所含有机物或汞被加热到沸点以蒸汽形式分离出来。
经过下层回转窑热解吸室处理后，99.9%以上的有机物或汞被解吸分离出来，干净的物料进入出料斗并经出料锁气器后进行降温增湿排放。烟气离开上层烟气夹套后，进入空预器对烧嘴组燃烧所用空气进行预热同时实现余热回收，降温后的烟气直接排放。
从上、下层回转窑出来的含水和污染物的蒸汽经尾气处理装置处理合格后排放。
本发明能够连续进料，采用上下双橇设计，体积小、便于运输且能根据处置容量快速模块化扩容。烟气与土壤逆向运动，且采用了空预器回收烟气余热，热源利用率高。采用上,下层回转窑间接加热装置，排放的烟气为燃烧燃料产生的尾气可无需处置直接排放。窑内均设有扬料板或铁链，物料混合强烈热效率高，适合各种不同性质的污染土壤。对于有机污染土壤或汞污染土壤，本装置可实现99.9%以上的去除效率，且运行成本低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明设计精神的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰在应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.用于有机污染土壤或汞污染土壤修复的两段式回转窑间接热脱附装置，包括上下两个橇，其特征在于：该装置由上、下两个橇组成，每个橇内有一个回转窑，采用间接加热，为夹套式加热装置；该两段式回转窑间接热脱附装置包括水平布置的上、下两个橇，上、下橇均设有间接加热回转窑；上橇由上层烟气夹套和上层回转窑干燥室组成，上层烟气夹套入口与下层烟气夹套出口相连，上层烟气夹套出口与空预器相连；在上层回转窑干燥室前端上部设有物料进料斗和进料锁气器，在上层回转窑干燥室后端下部设有出料口与下层回转窑热解吸室进料口相连；在上层回转窑干燥室后端设有蒸汽出口，在上层回转窑干燥室内部设有扬料板或铁链；下橇由下层烟气夹套和下层回转窑热解吸室组成，下层烟气夹套底部为烧嘴组，下层烟气夹套出口与上层烟气夹套入口相连，烟气在上、下层夹套内与物料运动方向相反；在下层回转窑热解吸室前端上部设有进料口与上层回转窑干燥室出料口相连，在下层回转窑干燥室后端下部设有出料斗与出料锁气器相连；在下层回转窑热解吸室后端设有蒸汽出口，在下层回转窑热解吸室内部设有扬料板。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的上层回转窑干燥室和下层回转窑热解吸室分别安装在一个橇内。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的上层进料斗底部和所述的下层出料斗底部均设有防止空气泄漏的锁气器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的烧嘴组采用天然气、柴油、生物质燃料等能源产生800~1200℃的高温烟气，烧嘴组助燃所需的空气通过空预器预热。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上层回转窑干燥室内部设有扬料板或铁链以便增加物料的搅拌混合并防止物料结块。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：下层回转窑热解吸室内部同样设有扬料板以便增加物料的搅拌混合。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上、下层回转窑在橇内以一定的角度倾斜且角度可调。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上、下层回转窑具有一定的转速转动且转速可调。
9.根据权利要求1所述的装置，实现有机物污染场地或含汞污染场地的修复方法，其特征在于：包括以下步骤，污染土壤经破碎筛分到粒径小于5cm，以固定给料率均匀进入进料斗，通过进料锁气器后进入上层回转窑干燥室，在回转窑的转动下前进；热烟气在夹套中加热回转窑筒壁从而间接加热物料，物料在上层回转窑干燥室内被加热至100℃以上，所含的水分被蒸发出来；经预热、干燥的物料进入下层回转窑热解吸室内被加热到200~650℃，有机物或汞以蒸汽的形式从蒸汽出口被蒸发出来；经下层回转窑热解吸室处理后，99.9%以上的有机物或汞被解吸分离出来，干净的物料进入出料斗并经出料锁气器后进行降温增湿排放；烟气离开上层烟气夹套后，进入空预器对烧嘴组所用助燃空气进行预热，实现余热回收。
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