CN107639110B - 一种用于修复污染土壤的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于修复污染土壤的装置，包括焚烧单元，焚烧单元的排烟口处设有依次连通的二燃室、换热设备和半干反应器；还包括干燥单元、汽包机和造粒机，焚烧单元进料口与干燥单元出料口连通；换热设备排气口与汽包机进料口连通，汽包机热气体出口与干燥单元蒸气进气口连通；汽包机的水蒸气出口与造粒机的蒸气进气口连通，半干反应器底部的粉尘出口与造粒机的进料口连通，造粒机的出料口与干燥单元的进料口连通。本发明的装置热量利用率高，燃料燃烧产生的热量基本没有浪费，焚烧单元燃料消耗量降低，可有效降低修复成本；汽包机分离出的水蒸气和干燥热气体都得以充分利用，进一步降低了处理成本；可有效避免烟气净化过程中的二次污染。

Description

一种用于修复污染土壤的装置

技术领域

本发明属于环境工程技术领域中的污染土壤修复领域，特别是一种用于污染土壤修复的装置。

背景技术

我国城市化和国民经济的快速发展，在很大程度上也加剧了城市土壤的污染问题。这种影响主要体现在污染物的大量产生和转移上，很大一部分污染物直接或间接地进入城市和周边的土壤生态单元中。土壤本来是各类废弃物的天然***和净化处理场所，但当土壤中收容的各类污染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，从而在卫生学和流行病学上产生了有害的影响，表明土壤收到了污染。造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉等。

热脱附技术是目前国内修复污染土壤的主要技术之一，该技术是用直接或间接的热交换加热，使土壤中的有机挥发物和半挥发物达到足够高的温度，使其蒸发并与土壤媒介相分离的过程。热脱附器中的热量传递媒介为空气、燃烧气、惰性气体等，热脱附过程是土壤中污染组分从固相(液相)热传递进入气相的物理过程。

热脱附技术已被成功用于下列污染物相关的污染场地修复项目中:多环芳烃、其他非卤代半挥发性有机物、苯系物、其他非卤代挥发性有机物、有机农药和除草剂、其他卤代半挥发性有机物、卤代挥发性有机物、多氯联苯。可以清楚地看到，热脱附技术的主要适用范围是半挥发性和挥发性的有机污染物，包括多环芳烃、有机农药和杀虫剂、多氯联苯等。

传统的热脱附技术主要工艺为污染土壤进入干燥窑和回转窑，并经二燃室排出的烟气进入余热锅炉后，通过热交换产生的热水蒸气直接排出到大气当中，造成很大的能量损失，具体如图1所示，现有用于修复污染土壤的装置，一般包括依次连通的预处理单元1、进料单元2、焚烧单元4和粉尘处理单元7；所述焚烧单元4的排烟口处设有依次连通的前端旋风除尘器6A-1、二燃室6B、换热设备5B、后端旋风除尘器6A-2、半干反应器6G、布袋除尘器6D和引风机6E，焚烧单元4内产生的烟气依次通过上述设备。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于修复污染土壤的装置，以在实现余热回收利用的同时，避免烟气净化时产生的二次污染问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种用于修复污染土壤的装置，包括焚烧单元，所述焚烧单元的排烟口处设有依次连通的二燃室、换热设备和半干反应器；还包括干燥单元、汽包机和造粒机，所述焚烧单元的进料口与干燥单元的出料口连通；所述换热设备的排气口与汽包机的进料口连通，汽包机的热气体出口与干燥单元的进气口连通，所述汽包机的水蒸气出口与造粒机的蒸气进气口连通；所述半干反应器底部的粉尘出口与造粒机的进料口连通，造粒机的出料口与干燥单元的进料口连通。

本发明的装置在处理背景技术中所提污染场地的土壤时，焚烧单元排烟口排出的尾气往往含有大量半挥发性和挥发性有机污染物，在二燃室通过添加尿素等药剂，点火燃烧以对尾气进行处理，使得有机污染物转化为无害物质，使得尾气中含硫含硝物质转化成固体无害物富集在二燃室底部，在二燃室经过处理后的尾气温度变得更高，这些尾气通过换热设备时，与换热设备内的水换热，尾气温度降低，而换热设备利用高温尾气交换过来热量生产热水蒸气；本发明在换热设备的排气口设置汽包机，热水蒸气进入汽包机后被分离成干燥的热气体和水蒸气，分别进入干燥单元和造粒机，进入干燥单元内的热气体可对待处理污染土壤进行预热，提升待处理土壤温度并降低含水率，在一定程度上降低待处理土壤的体量，焚烧单元的处理压力降低，点火频率和时间均减少，燃油等燃料的用量减少，从而节约土壤修复成本；另外，从换热设备出来的尾气，进入半干反应器，有害物质进一步被半干反应器内的石灰、活性炭等药剂吸附，尾气得到进一步净化，此时，一部分有害的污染粉尘富集在半干反应器底部，如从二燃室内带出的残余药剂、半干反应器内吸附了有害物质的石灰、活性炭等以及尾气中本身的有害物，直接排放会产生二次污染，为此，本发明将半干反应器内富集的污染粉尘送入造粒机，同时将汽包机产生的水蒸气送入造粒机进行造粒，造粒获得的污染粉尘颗粒物再次投入干燥单元，进行下一轮处理，以在下一轮处理中将有害物质去除，从而避免烟气净化时产生二次污染，保护生态环境。整个装置运行过程中，干燥单元所用热量可完全由汽包机分离出的干燥热气体提供，造粒机造粒所用水由汽包机分离出的水蒸气提供，无需消耗额外的能源和原料物，干燥单元、造粒机和汽包机三者协同作用，充分利用汽包机分离出的干燥热气体和水蒸气，实现尾气本身余热及二燃室燃烧后新增热量的充分利用，降低土壤修复成本，同时，对半干反应器内富集的污染粉尘进行造粒再处理，解决烟气净化时产生的二次污染问题。

所述干燥单元包括用于接收物料的料斗和连接在料斗底部的干燥机，该干燥机的进料口和蒸气进气口分别与造粒机的出料口、汽包机的热气体出口连通。

所述焚烧单元包括上下分布的干燥窑和回转窑，所述干燥窑的进料口与干燥单元的出料口连通，干燥窑的出料口与回转窑的进料口连通。

所述焚烧单元的排烟口与二燃室之间连接有前端旋风除尘器，所述前端旋风除尘器的出气口与二燃室的进气口连通，以对尾气进行初步除尘；所述换热设备与半干反应器之间连接有后端旋风除尘器，后端旋风除尘器的出气口与半干反应器的进气口连通，以对尾气进行进一步除尘。

还包括粉尘处理单元，所述前端旋风除尘器、二燃室、后端旋风除尘器底部富集的粉尘通过带裙边输送机输送到粉尘处理单元内。

所述粉尘处理单元包括设置于焚烧单元出料口下方的平板输送机，平板输送机的出料端设有磁选设备，以分选出磁性物质。

所述半干反应器的侧部粉尘出口处连接有布袋除尘器，布袋除尘器的排气口连接有引风机，其中引风机可对整个管道***提供负压，便于烟气有效流动。

还包括预处理单元和进料单元，所述进料单元的进料端设置于预处理单元出料口的下方，进料单元的出料端与干燥单元的进料口连通。以对待处理土壤进行破碎筛分处理，并通过进料单元送入后续功能单元。

进一步地，所述汽包机和造粒机之间设有用于对水蒸气进行进一步降温的冷凝器，以增加冷凝效果。

进一步地，所述干燥窑和回转窑动力***优选由变频电机、减速机、联轴器组成、齿轮轴组成。所述变频电机经减速机减速，通过联轴器输出的动力连接齿轮组带动窑回转。

进一步地，所述粉尘处理单元中的输送设备设有降温装置以降低从回转窑出来的物料温度。

进一步地，所述整个工艺***与设备应该还包括供油单元、供水单元、药剂添加单元等。

进一步地，所述各个单元设计的钢架与地基连接。

进一步的，上述所有用于连接的管道均为耐高温钢管。

进一步地，所述换热设备为余热锅炉，优选为强制余热锅炉。

本发明能大面积高效的对污染土壤进行修复。通过换热设备进行热交换所产生的热水蒸气进入汽包机，通过汽包机分离出干燥热气体和水蒸气分别进入干燥机和造粒机，其中干燥热气体对预处理土壤进行预加热，水蒸气与半干反应器富集产生的污染粉尘进入造粒机，进行去除粉尘造粒，最后进入干燥机进行干燥处理。通过以上技术措施，即能节约土壤修复成本，又提高干燥窑的工作效率，还可以避免烟气净化时产生的二次污染，保护了生态环境，利于推广应用。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

（1）热量利用率高，燃料燃烧产生的热量基本没有浪费，尾气余热被用于土壤预热，焚烧单元燃料消耗量降低，有效降低污染土壤修复成本；

（2）汽包机分离出的水蒸气和干燥热气体都得以充分利用，实现了资源的多次利用，进一步降低了处理成本；

（3）干燥反应器内富集的污染粉尘通过造粒后，进行新一轮修复处理，有效避免烟气净化过程中的二次污染，保护生态环境。

附图说明

图1是现有用于修复污染土壤的装置的结构示意图。

图2是本发明第一种实施方式的用于修复污染土壤的装置的结构示意图。

图3是本发明第一种实施方式的干燥单元的干燥流程示意图。

在图中：1-预处理单元、2-进料单元、3-干燥单元、3A-料斗、3B-干燥机、3C-造粒机、4-焚烧单元、4A-干燥窑、4B -点火器、4C -动力单元、4D -托轮组、4E -回转窑、4F -点火器、4G -动力单元、4H -托轮组、5-余热利用单元、5A-汽包机、5B-换热设备、6-烟气净化单元、6A-1-前端旋风除尘器、6A-2-后端旋风除尘器、6B-二燃室、6C-点火器、6G-半干反应器、6D-布袋除尘器、6E-引风机、6F-烟囱、7-粉尘处理单元、7A-磁选设备、7B-铁器存放箱、7C-干净土壤存放箱、7D-平板输送机和7E-带裙边输送机。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，以下将参考附图并结合实施例来作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

图2是本发明第一种实施方式的土用于修复污染土壤的装置的示意图。具体地，用于修复污染土壤的装置，包括预处理单元、进料单元、干燥单元、焚烧单元、余热利用单元、烟气净化单元和粉尘处理单元。所述的预处理单元1与进料单元2相连；所述的进料单元2与料斗3A相连，所述的干燥机3B布置在干燥窑4A上方，所述干燥窑4A布置在回转窑4E上方，通过钢架结构和法兰相连；所述的平板输送机7D和带裙边输送机7E位于回转窑4E、前端旋风除尘器6A-1、后端旋风除尘器6A-2和二燃室6B下方，并且后端设有磁选设备7A；所述前端旋风除尘器6A-1进气口与干燥窑4A排烟口连通，前端旋风除尘器6A-1的出气口与二燃室6B进气口连通；所述二燃室6B的出气口与换热设备5B进气口连通；所述换热设备5B出料口与后端旋风除尘器6A-2进气口连通，换热后的热水蒸气进入汽包机5A，通过汽包机5A分离出干燥热气体和水蒸气分别进入干燥机3B和造粒机3C，其中干燥热气体对预处理土壤进行预加热，水蒸气进入造粒机3C；所述后端旋风除尘器6A-2出气口与半干反应器6G进气口连通，半干反应器6G底部的污染粉尘通过管道输送至造粒机3C内，与汽包机5A产生的水蒸气混合，进行去除粉尘造粒，最后进入干燥机4A进行干燥处理；所述的布袋除尘器6D进气口与半干反应器6G出口尾端相连；所述引风机6E进气口与布袋除尘器6D出气口连通；所述烟囱6F进气口与引风机6E出气口连通，烟囱6F出气口尾连通大气。

污染土壤需预选经过预处理单元1经过筛分破碎等预处理。

预处理后的污染土壤经进料单元2输送到干燥单元3。

利用从汽包机5A分离出来的干燥热气体对进入干燥机3B的污染土壤进行预加热。

土壤预处理干燥窑4A布置在回转窑4E上方，干燥窑4A底部安装动力单元4C和托轮组4D，为动力执行机构，并配有点火器4B可对窑内污染土壤进行二次加热；回燥窑4E底部安装动力单元4G和托轮组4H，为动力执行机构，并配有点火器4F可对窑内污染土壤进行高温加热。所述动力执行机构为电机。

汽包机5A和换热设备5B相连，通过换热设备5B进行热交换所产生的热水蒸气进入汽包机5A，通过汽包机5A分离出干燥热气体和水蒸气分别进入干燥机3B和造粒机3C，其中干燥热气体对预处理土壤进行预加热，水蒸气与半干反应器6G富集产生的污染粉尘进入造粒机3C，进行去除粉尘造粒，最后进入干燥机3B进行干燥处理。换热设备5B为强制余热锅炉。

从换热设备5B换热出来的烟气进入到旋风除尘器6A-2，再进入到二燃室6B，再进入到半干反应器6G，再进入到布袋除尘器6D，再进入到引风机6E和烟囱6F，其中引风机6E对整个管道单元提供负压，便于烟气有效流动。

从回燥窑4E、前端旋风除尘器6A-1、后端旋风除尘器6A-2和二燃室6B出来的干净土壤经磁选设备7A分选后通过平板输送机7D和带裙边输送机7E分别输送到铁器存放箱7B和干净土壤存放箱7C存放。

本发明的工作原理如下：干燥窑4A和回转窑4E的动力单元4C、动力单元4G工作后，污染土壤经预处理单元1处理后，由进料单元2输送到料斗3A进入干燥机3B进行预热，预热后的污染土壤进入干燥窑4A，点火单元4B点火对污染土壤进行再次预加热，加热的污染土壤进入回转窑4E，点火单元4F点火对污染土壤进行充分加热，挥发的气体经烟气净化单元6中的引风机6E产生的负压倒流经干燥窑4A进入到前端旋风除尘器6A-1中除尘，尾气进入二燃室后点火单元6C点火加热，并加入药剂和空气进行脱硫脱硝处理，处理后的尾气进入换热设备5B，通过换热设备5B进行热交换所产生的热水蒸气进入汽包机5A，通过汽包机5A分离出干燥热气体和水蒸气分别进入干燥机3B和造粒机3C，其中干燥热气体对预处理土壤进行预加热，水蒸气与半干反应器6G富集产生的污染粉尘进入造粒机3C，进行去除粉尘造粒，最后进入干燥机3B进行干燥处理。通过以上技术措施，即能节约土壤修复成本，又提高干燥窑的工作效率，还可以避免烟气净化时产生的二次污染，保护了生态环境，利于推广应用。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于修复污染土壤的装置，包括焚烧单元（4），所述焚烧单元（4）的排烟口处设有依次连通的二燃室（6B）、换热设备（5B）和半干反应器（6G）；其特征在于，还包括干燥单元（3）、汽包机（5）和造粒机（3C），所述焚烧单元（4）的进料口与干燥单元（3）的出料口连通；所述换热设备（5B）的排气口与汽包机（5）的进料口连通，汽包机（5）的热气体出口与干燥单元（3）的进气口连通；所述汽包机（5）的水蒸气出口与造粒机（3C）的蒸气进气口连通，所述半干反应器（6G）底部的粉尘出口与造粒机（3C）的进料口连通，造粒机（3C）的出料口与干燥单元（3）的进料口连通。

2.根据权利要求1所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，所述干燥单元（3）包括用于接收物料的料斗（3A）和连接在料斗（3A）底部的干燥机（3B），该干燥机（3B）的进料口和蒸气进气口分别与造粒机（3C）的出料口、汽包机（5A）的热气体出口连通。

3.根据权利要求1所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，所述焚烧单元包括上下分布的干燥窑（4A）和回转窑（4E），所述干燥窑（4A）的进料口与干燥单元的出料口连通，干燥窑（4A）的出料口与回转窑（4E）的进料口连通。

4.根据权利要求1所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，所述焚烧单元（4）的排烟口与二燃室（6B）之间连接有前端旋风除尘器（6A-1），所述前端旋风除尘器（6A-1）的出气口与二燃室（6B）的进气口连通；所述换热设备（5B）与半干反应器（6G）之间连接有后端旋风除尘器（6A-2），后端旋风除尘器（6A-2）的出气口与半干反应器（6G）的进气口连通。

5.根据权利要求4所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，还包括粉尘处理单元（7），所述前端旋风除尘器（6A-1）、二燃室（6B）、后端旋风除尘器（6A-2）底部富集的粉尘通过带裙边输送机（7E）输送到粉尘处理单元（7）内。

6.根据权利要求5所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，所述粉尘处理单元（7）包括设置于焚烧单元（4）出料口下方的平板输送机（7D），平板输送机（7D）的出料端设有磁选设备（7A）。

7.根据权利要求1所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，所述半干反应器（6C）的侧部粉尘出口处连接有布袋除尘器（6D），布袋除尘器（6D）的排气口连接有引风机（6E）。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，还包括预处理单元（1）和进料单元（2），所述进料单元（2）的进料端设置于预处理单元（1）出料口的下方，进料单元（2）的出料端与干燥单元（3）的进料口连通。

9.根据权利要求1-7任一项所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，所述汽包机和造粒机之间设有用于对水蒸气进行进一步降温的冷凝器。

10.根据权利要求1-7任一项所述的用于修复污染土壤的装置，其特征在于，所述换热设备（5B）为余热锅炉。

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