一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，是由筛分装置、进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、尾气成套处理系统、热交换系统、控制系统构成；所述的进料输送系统与低温烘干系统相连接，低温烘干系统与尾气处理系统和高温热脱附系统相连接，所述的高温热脱附系统与出料输送系统相连接；所述的进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、热交换系统及尾气处理系统均与控制系统相连接，并由控制系统监控整个处理过程。本实用新型能够连续进料，通过分段式的加热及科学的热交换系统，可以实现热量充分利用，且整套装置各部件之间均有快接面装置，便于设备的快速拆卸、组装及运输。
【专利说明】
一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其是一种修复有机污染土壤的设备。
【背景技术】
[0002]近年来，随着工业的快速发展和城市化规模的不断扩大，同时对于矿产资源的不合理开发及其冶炼排放、导致土地污染面积不断扩大，土壤污染的程度日益严重。其中，大量半挥发性有机污染物(Sem1-VolatiIe Organic Compounds，简称SVOCs)因其高毒性需要极高的去除率，但因为此类SVOCs具有难挥发、结构稳定难降解/分解等特点，当该类污染物浓度达到一定程度时，常规化学和生物修复方法较难达到修复目标。因此如何处置半挥发性高毒有机物污染土壤已成为亟需解决的技术难题。
[0003]热解吸修复技术是利用物理分离手段将污染土壤中污染物去除，通过提高土壤温度从而增加有机污染物的饱和蒸汽压，加速污染物解吸和分离，并对尾气进行后续处理。热解吸设备的加热温度范围较宽(一般150至650摄氏度)，适宜修复各类挥发性有机物、半挥发性有机物、PCBs、农药、除草剂、二恶英/呋喃、汞等污染物。
[0004]目前的现有技术中使用热脱附设备对污染土壤进行热脱附处理过程中，多存在热能利用率低、经常堵料等缺点。
[0005]国内已披露的热脱附设备专利文献中，如中国专利CN10235721A及CN201511036U中所公开进料前添加了颚式破碎机或振动筛作为前处理手段，但此类前处理手段不能直接的降低土壤含水率，对于粘性土壤可能造成堵塞输送系统并磨损回转窑内壁的浇注料，从而大幅降低设备的使用寿命并增加维护成本。中国专利CN 101780467A中公开一种污染土壤间接热解析设备，该系统通过加热系统在内层结构与外层结构之间加热，热脱附效率较低，对能源浪费大。中国专利CN 103341486 A中公开一种污染土壤电磁热脱附系统，该系统通过电磁热对窑体进行加热，相较于燃气及燃油的热脱附系统，成本较高，能源浪费大。中国专利CN 102029287 A中公开的一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统，该系统通过在回转窑尾部设置燃烧器，逆向往窑内通入高温空气，但由于土壤流向与气体流向是相反的，土壤均匀受热时间较短，相对顺向系统对能源浪费较大。目前国内公开的热脱附/热解析设备专利中均未设置热量回收系统，造成一定的能源浪费。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，以实现连续进料、分段式加热，提高热脱附效率，污染土壤经修复后达到环保目标。
[0007]本实用新型的有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，是由筛分装置、进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、尾气成套处理系统、热交换系统、控制系统构成;所述的进料输送系统与低温烘干系统相连接，低温烘干系统与尾气处理系统和高温热脱附系统相连接，所述的高温热脱附系统与出料输送系统相连接;所述的进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、热交换系统及尾气处理系统均与控制系统相连接，并由控制系统监控整个处理过程。
[0008]进一步的，上述的筛分装置的斗内设有带齿滚轴，可根据处理土壤的特征更换不同齿距的筛分斗或空斗。所述筛分装置位于进料系统之前，采用斗式筛分设备作为预筛分
目.ο
[0009]进一步的，上述的进料输送系统包含皮带输送机及中空螺旋输送机，且皮带输送机位于中空螺旋进料机之前，皮带输送机位于前述筛分装置下部，中空螺旋输送机设置于高于地面3米处;通过进料输送系统可以实现连续、均匀的进料，保证热脱附装置可连续处理污土。
[0010]进一步的，上述分段式加热装置的低温烘干系统包括烘干机及短距螺旋输送机，位于前述进料输送系统的中空螺旋输送机之后，并与高温热脱附系统相连，烘干机内部布设有规则的扬料板及链条，可防止粘性较大的土壤粘在设备内壁。
[0011]进一步的，上述分段式加热装置的高温热脱附系统包括回转窑及轻油燃烧器，轻油燃烧器安置于回转窑的窑头位置，回转窑内壁有浇注料，外壁包裹隔热材料。
[0012]进一步的，前述低温烘干系统的烘干机与高温热脱附系统的回转窑是首尾对应的平行放置方式，且烘干机的出料口略高于回转窑的进料口，便于物料的输送。
[0013]进一步的，上述回转窑采用直接加热，轻油燃烧器启动，回转窑炉内温度达到500
?800 Γ ο
[0014]进一步的，上述低温烘干系统对污染土壤进行烘干脱水处理，脱水后的土壤含水率降至约25%，脱水后的污染土壤再进入高温热脱附系统进行热脱附处理。
[0015]进一步的，上述低温烘干系统采用高温热脱附系统产生的高温烟气进行烘干，高温烟气在炉内降温至110°C，低温烘干系统的尾部连接尾气处理装置对尾气进行吸收处理。
[0016]进一步的，上述出料输送系统包含中空螺旋输送机及喷淋冷却装置。
[0017]进一步的，上述尾气处理系统包含文丘里旋风除尘器;动力波除尘除雾反应塔、高速离子净化器、气浮机、低温等离子体净化设备、洗涤塔。
[0018]进一步的，上述热交换系统包括引风机，引风机设置在前述进料螺旋输送机尾部，进料输送螺旋机与出料螺旋输送机内的中空结构有管道相连。
[0019]进一步的，上述热交换系统通过引风机及前述出料输送系统的中空螺旋机，将出料系统中高温污染土壤携带的热量通过螺旋输送机中的中空管道的空气转移至进料输送系统，并预热筛分后的污染土壤。
[0020]进一步的，上述出料输送系统的中空螺旋机的中空管道内的空气不与污土直接接触，不含污染物，热交换完毕后通过引风机直接排至周边大气。
[0021]本实用新型修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备的方法，是将污染土壤经筛分装置筛除直径超过5cm的异物，再经过土壤输送机进入低温烘干装置初步去除土壤中的水分，通过控制烘干装置的倾角及转速将污染土壤输送至的高温热脱附装置，在高温热脱附系统内污土与燃烧器产生的热烟气直接接触换热，使有机污染物挥发出来，净化后的土壤用作于回填土，同时通过装有引风机的中空螺旋输送装置将污土和净化土进行热交换。热脱附装置产生的高温烟气通过管道送入烘干装置对土壤进行初步脱水及升温处理，尾气经引风机经过烘干机尾部的管道输入尾气处理系统。本方法能够连续进料，通过分段式的加热及科学的热交换系统，可以实现热量充分利用，且整套装置各部件之间均有快接口装置，便于设备的快速拆卸、组装及运输。
[0022]有益效果
[0023]本实用新型的设备除在进料前筛分装置控制进料粒径以防止堵塞外，最大特点是相比其他设备能耗低，主要集中在:I)低温烘干装置初步去除土壤中的水分，规避土壤中水分不必要的升温;2)高温热脱附装置中污土与燃烧器产生的热烟气直接接触，换热效率高；3)高温热脱附装置产生的高温烟气通过管道送入低温烘干装置对污土预热和水分去除，再经引风机输入尾气处理系统，确保热量的重复充分利用;4)通过装有引风机的中空螺旋输送装置将低温污土和高温净化土进行热交换。本实用新型能够连续进料，通过分段式的加热及科学的热交换系统，可以实现热量充分利用，且整套装置各部件之间均有快接面装置，便于设备的快速拆卸、组装及运输。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备的结构示意图。
[0025]图2是本实用新型筛分装置结构示意图。
[0026]图3是本实用新型烘干机装置结构示意图。
[0027]图4是本实用新型烘干机剖面结构示意图。
[0028]图5是本实用新型中空螺旋输送装置结构示意图。
[0029]图6是本实用新型中空螺旋输送装置剖面示意图。
[0030]图7是本实用新型高温回转窑装置结构示意图。
[0031 ]图8是本实用新型高温回转窑装置剖面示意图。
[0032]图9是本实用新型尾气处理装置示意图。
[0033]图10是本实用新型低温烘干机、高温回转窑及进、出螺旋输送设备的平面布置示意图。
[0034]图中:1、筛分装置;2、斗提机;3、中空螺旋进料机;4、烘干机;5、回转窑;6、燃烧器；
7、中空螺旋出料机;8、引风机;9、喷淋冷却装置;10、尾气处理装置。
【具体实施方式】
[0035]如图1所示，本实用新型的有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备的结构示意图，是由筛分装置、进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、尾气成套处理系统、热交换系统、控制系统构成;所述的进料输送系统与低温烘干系统相连接，低温烘干系统与尾气处理系统和高温热脱附系统相连接，所述的高温热脱附系统与出料输送系统相连接;所述的进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、热交换系统及尾气处理系统均与控制系统相连接，并由控制系统监控整个处理过程。
[0036]如图2至图10所示，本实用新型的工作过程是:
[0037]1.通过筛分装置I底部的带齿滚轴实现对污土的初步破碎和筛分。该筛分装置底部有一排带齿滚轴1-1，可根据实际情况调节滚轴的数量1-2，且每个带齿滚轴均直接由液压驱动，而不需要通过复杂的链条和链轮进行三轴联动，动力和维护性能更佳。
[0038]2.筛下的直径小于5cm的污土，通过斗提机2送至中空螺旋进料装置3的进料口 3-2。
[0039]3.通过中空螺旋进料装置3通过动力装置3-1及螺旋输送叶片3-3将污土通过出料口 3-4输送至低温烘干机4的进料口 4-1中。
[0040]4.中空螺旋进料装置的进风口3-7与中空螺旋出料装置的出风口3-6相连，并通过引风机8抽提管道内的空气进行间接热交换，中空螺旋输送装置的管道内空气不与污土接触，不含污染物，经过热交换后，通过中空螺旋进料装置的出风口 3-7排放至周边大气中。
[0041]5.将高温回转窑5的燃烧器5-1生成的热烟气通过烟气出口 5-2与烘干机4的烟气进口 4-2相连，用于将烘干机4内污土进行初步干燥，再通过低温烘干机的倾角及旋转动力装置4-3控制转速，烘干机4内壁还设置有钢结构的扬料板4-6，两个扬料板直接呈30度排列，可以有效的反抛污土，防止污土粘壁。烘干后的污土通过出料口4-4输送至高温回转窑5的进料口 5-3内。
[0042]6.高温回转窑5通过燃烧器6来调节窑体内部的温度，并通过旋转控制装置5-4调节自身的转速来控制污土的停留时间。
[0043]7.高温回转窑5内部设有厚度约20cm的浇注料5-5，同时在外壁设置保温层5-6以防止热量的损失。
[0044]8.中空螺旋出料装置7与喷淋冷却装置9相连，可连续出料并冷却处理后的干净土壤，同时防止扬尘。
[0045]9.通过设置在中空螺旋进料装置3侧面引风机8，将中空螺旋进料装置3及中空螺旋出料装置7相连，通过内部的中空结构3-5进行热量交换，预热污土，节约能耗。
[0046]10.低温烘干机3排出的烟气通过与其尾部相连的成套尾气处理装置10收集处理。
[0047]11.烟气通过成套尾气处理装置10中的旋风除尘器10-1、除雾反应塔10-2、离子净化器10-3、低温等离子体净化设备10-4、洗涤塔10-6等设备净化处理后，最终通过烟囱10-7进行排放。
[0048]以下通过具体的实施案例进一步说明本发明。
[0049]江苏某化工污染场地，场地内主要污染物为多环芳烃(PAHs)，其中苯并(a)芘、茚并(I，2，3-cd)花的浓度分别为0.13-8.6mg/kg、0.ll-3.01mg/kg，土壤含水率为40%。
[0050]本发明是由筛分装置、进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、尾气成套处理系统、热交换系统、控制系统构成;所述的进料输送系统与低温烘干系统相连接，低温烘干系统与尾气处理系统和高温热脱附系统相连接，所述的高温热脱附系统与出料输送系统相连接;所述的进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、热交换系统及尾气处理系统均与控制系统相连接，并由控制系统监控整个处理过程。
[0051]污染土壤经筛分装置I进行筛分及破碎预处理后，土壤粒径小于5cm，通过斗提机2及中空进料螺旋装置3进入低温烘干机4。中空进料螺旋斗提机两者均由电机控制传输速度，电机与控制系统相连。
[0052]低温烘干机4为滚筒式烘干机，具有较好密封性，其轴线与地面呈5-10度夹角，放置于钢质支架上，由电机控制其转速。内部温度为80?100°C，通过控制转速来调节停留时间，以及内部的扬料板4-6翻抛污土，确保处理后的污土含水率〈25%，。处理后的污土通过与低温烘干机出口 4-4相连的高温回转窑进料口 5-3进入高温回转窑。
[0053]高温回转窑5为滚筒式回转窑，具有较好密封性，其轴线与地面呈5-10度夹角，放置于钢质支架上，由电机控制其转速。高温回转窑5内具有20cm厚的耐火浇筑料5-5，外侧包裹保温材料5-6防止热量损失。
[0054]燃烧器6采用0#轻质柴油作为燃料，柴油经燃烧器6点燃后，在燃烧室充分燃烧，加热换热室中的空气，换热室中的热空气通过管道输送到高温回转窑5对内部污土进行加热，污土需在500°C的环境下停留30分钟。燃烧器6的开启程度由控制系统控制。
[0055]热烟气在高温回转窑5中与污染土壤直接接触，使得污染土壤中多环芳烃类污染物挥发或分离出来，经出风口5-2进入与之连的低温烘干机4进风口4-2，用以加热低温烘干机4内的污土，使污土脱水，并降低烟气温度，降温后的烟气通过与尾气处理系统10相连的出风口 4-5进入尾气处理装置10，烟气量为8992m3/h。
[0056]高温回转窑5修复后的污土通过出料口5-2进入中空出料螺旋装置7，中空螺旋进料装置的进风口3-7与中空螺旋出料装置的出风口 3-6相连，并通过引风机8抽提管道内的空气进行间接热交换，中空螺旋输送装置的管道内空气不与污土接触，不含污染物，经过热交换后，通过中空螺旋进料装置的出风口 3-7排放至周边大气中，热交换利用风量为6858.9m3/ho
[0057]烟气通过成套尾气处理装置10中的旋风除尘器10-1、除雾反应塔10-2、离子净化器10-3、低温等离子体净化设备10-4、洗涤塔10-6等设备净化处理后，最终通过烟囱10-7进行排放。
[0058]整套设备占地面积为20m* I Om，约需，200m2。
[0059]处理量为8-10t/h，低温烘干机工作温度为80_100°C，高温回转窑工作温度为500°C，停留时间为30分钟，消耗柴油约为312.5kg/h，相对于同处理量的电加热热脱附设备(6000-8000Kff/h)运行费用的一半。
[0000]处理后的污土中苯并(a)花、弗并(I，2，3_cd)花的浓度均〈0.lmg/kg的检出限，土壤污染物的去除效果均达到99.8%以上。
【主权项】
1.一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，是由筛分装置、进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、尾气成套处理系统、热交换系统、控制系统构成;所述的进料输送系统与低温烘干系统相连接，低温烘干系统与尾气处理系统和高温热脱附系统相连接，所述的高温热脱附系统与出料输送系统相连接;所述的进料输送系统、低温烘干系统、高温热脱附系统、出料输送系统、热交换系统及尾气处理系统均与控制系统相连接，并由控制系统监控整个处理过程。2.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述的筛分装置的斗内设有带齿滚轴，可根据处理土壤的特征更换不同齿距的筛分斗或空斗。3.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述的进料输送系统包含皮带输送机及中空螺旋输送机，且皮带输送机位于中空螺旋进料机之前，皮带输送机位于前述筛分装置下部。4.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述分段式加热装置的低温烘干系统包括烘干机及短距螺旋输送机，位于前述进料输送系统的中空螺旋输送机之后，并与高温热脱附系统相连，烘干机内部布设有规则的扬料板及链条。5.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述分段式加热装置的高温热脱附系统包括回转窑及轻油燃烧器，轻油燃烧器安置于回转窑的窑头位置，回转窑内壁有浇注料，外壁包裹隔热材料。6.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述低温烘干系统的烘干机与高温热脱附系统的回转窑是首尾对应的平行放置方式，且烘干机的出料口略高于回转窑的进料口。7.根据权利要求5所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述回转窑采用直接加热，轻油燃烧器启动，回转窑炉内温度达到500?800°C。8.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述低温烘干系统对污染土壤进行烘干脱水处理，脱水后的土壤含水率降至约25%，脱水后的污染土壤再进入高温热脱附系统进行热脱附处理。9.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述低温烘干系统采用高温热脱附系统产生的高温烟气进行烘干，高温烟气在炉内降温至110°C，低温烘干系统的尾部连接尾气处理装置对尾气进行吸收处理。10.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述出料输送系统包含中空螺旋输送机及喷淋冷却装置。11.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述尾气处理系统包含文丘里旋风除尘器;动力波除尘除雾反应塔、高速离子净化器、气浮机、低温等离子体净化设备、洗涤塔。12.根据权利要求1所述的一种修复有机污染土壤的分段式加热、模块化热脱附设备，其特征在于，所述热交换系统包括引风机，引风机设置在前述进料螺旋输送机尾部，进料输送螺旋机与出料螺旋输送机内的中空结构有管道相连。
【文档编号】B09C1/06GK205650605SQ201521055934
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年12月17日 公开号201521055934.1, CN 201521055934, CN 205650605 U, CN 205650605U, CN-U-205650605, CN201521055934, CN201521055934.1, CN205650605 U, CN205650605U
【发明人】朱晓平, 王湘徽, 白力, 胡佳晨, 尹力, 卫劲风, 冯琳琳, 瞿兆舟, 印晓彬, 王高尚
【申请人】上海康恒环境股份有限公司