一种二燃室余热回用的仓储式土壤干燥系统及控制方法

1.本发明涉及土壤干燥系统的技术领域的一种土壤处理系统和方法，具体为一种二燃室余热回用的仓储式土壤干燥系统及控制方法。


背景技术：

2.土壤热脱附技术是一种能够高效去除土壤中污染物的加热处理技术，通过直接或间接热交换，将土壤中的污染物加热到足够的温度后得以从土壤中挥发或分离，进入气体/液体处理系统的过程。
3.目前为达到防止二次污染的目的，一般会将热脱附尾气通至二燃室燃烧后送入急冷塔。近1000℃的高温烟气在急冷塔中降温到250℃左右的过程中会消耗大量热量。
4.高含水率的污染土壤在热脱附过程中会消耗掉大量能量，可以通过土壤预干燥降低土壤含水率来减少这部分能耗。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种二燃室余热回用的仓储式土壤干燥系统及控制方法，以解决现有技术中二燃室处理热脱附尾气过程中出现的能源利用率不足，以及热脱附过程中高含水率土壤所造成的能源高消耗问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明包括二燃室、水气换热器、仓储式干燥模块和引风机；
8.所述仓储式干燥模块主要由内部互通的大棚区和小棚区组成，所述小棚区顶端面开设有一个排气孔，在小棚区顶端面上的排气孔旁安装有引风机，所述引风机的进口通过排气孔与小棚区进行连接；
9.所述二燃室设置在仓储式干燥模块附近，所述二燃室的上部侧面开设有一个助燃气进口，所述引风机的出口通过管道与二燃室的助燃气进口进行连接，来自大棚区和小棚区的废气依次通过排气孔、引风机和助燃气进口后进入二燃室；
10.所述水气换热器设置在二燃室内部底面上，二燃室中的废气通过水气换热器换热后由位于水气换热器下方的二燃室侧面开设的二燃室烟气出口排出；所述水气换热器的中部自上而下间隔开设有一个进口端和一个出口端，且水气换热器的进口端和出口端均穿过二燃室后连接到小棚区。
11.所述小棚区内部布置有输送单元；所述输送单元包括金属制履带、凸起直肋、齿圈、齿轮和连接轴；所述金属制履带外表面上垂直污染土壤输送方向平行间隔设置有多个凸起直肋，所述金属制履带的内表面边缘分别设置有一个齿圈，金属制履带的两端，均有两个齿轮通过连接轴同轴连接后分别与金属制履带的两个齿圈进行啮合连接。
12.所述输送单元还包括封盖，两个所述的连接轴末端均分别与封盖活动连接，两个所述封盖内部均中空，在封盖内连接轴旁设置有一个电动机，所述电动机的机体固定在封盖上，所述电动机的输出轴与连接轴通过齿轮进行轴毂连接；
13.所述金属制履带内部中空位置垂直污染土壤输送方向平行间隔设置有换热管，所述换热管的末端均通过封盖与封盖外表面设置的集水箱相连通，两个所述集水箱一个为热集水箱，另一个为冷集水箱；所述热集水箱的一端通过管道连接到换热管，所述冷集水箱的一端也通过管道连接到换热管，所述热集水箱的另一端开设有热集水箱进口，所述冷集水箱另一端开设有冷集水箱出口，所述热集水箱进口和冷集水箱出口分别与水气换热器的出口端和进口端相连接；水流自水气换热器的出口端依次经集水箱的热集水箱进口、换热管、冷集水箱出口和水气换热器的进口端后回到水气换热器。
14.所述大棚区内部沿污染土壤输送方向依次布置有第一输送履带、破碎机、振筛机、磁选机和第二输送履带；所述污染土壤经第一输送履带输送到破碎机进行破碎后进入振筛机进行筛分，筛分后的污染土壤进入磁选机磁选去除污染土壤中的金属物质，之后污染土壤通过第二输送履带的传输进而与输送单元上的凸起直肋进行碰撞，最终均匀平铺在输送单元中金属制履带的表面上。
15.对小棚区单独进行保温层处理。
16.控制方法的步骤为：
17.s1：驱动引风机，抽取大棚区内空气通入二燃室内作为助燃气体，然后对二燃室进行点火，所述二燃室中填充有天然气；
18.s2：水气换热器内的水流在二燃室内进行加热后依次通过水气换热器的出口端和热集水箱进口进入集水箱的热集水箱，所述热集水箱中的水流进入换热管对金属制履带进行加热，加热后冷却的水流进入集水箱的冷集水箱并依次通过冷集水箱出口和水气换热器的进口端回到水气换热器；
19.s3：当输送单元中的温度达到温度阈值时，启动第一输送履带，将污染土壤送入破碎机中破碎，然后振筛机对破碎后的污染土壤进行筛分，筛分后的污染土壤被送入磁选机内，磁选去除污染土壤中的金属物质，磁选后的污染土壤通过第二输送履带后下落，在与输送单元上的凸起直肋碰撞后，均匀平铺在输送单元中金属制履带的表面进行干燥，干燥后的污染土壤用于后续处理；
20.s4：污染土壤加热过程中产生的废气聚集在小棚区内，启动引风机通过棚顶排气孔抽取该废气，经助燃气进口通入二燃室内作为助燃气体进行助燃。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：将二燃室余热回用至仓储式干燥模块，不但充分利用了二燃室烟气能量，而且可进一步降低待修复土壤的湿度，使土壤热脱附时耗费的能量进一步降低。
22.仓储式干燥模块的大小棚分区设置，一方面可以减少建设成本，对小棚区单独进行保温层处理；另一方面可以保护环境，尽量使干燥过程中产生的废气聚集在小棚区，不使废气大范围扩散，而且方便通过引风机及时抽取，送入二燃室内处理。
23.具有加热功能的输送履带外表面的凸起直肋，既可以使土壤平铺均匀，不堆积，又可以增强履带与土壤的换热。
附图说明
24.图1为本发明的系统结构图；
25.图2为仓储式干燥模块内系统布置示意图；
26.图3为具有加热功能的输送履带的三维示意图；
27.图4为金属制履带与齿轮配合示意图；
28.图5为具有加热功能的输送履带内部换热管示意图；
29.图6为封盖内侧示意图。
30.图中所示：1.二燃室、2.水气换热器、3.仓储式干燥模块、301.大棚区、302. 小棚区、303.第一输送履带、304.破碎机、305.振筛机、306.磁选机、307.第二输送履带、4.引风机、5.排气孔、6.助燃气进口、7.二燃室烟气出口、8.输送单元、 801.封盖、802.热集水箱进口、803.冷集水箱出口、804.金属制履带、805.凸起直肋、806.齿圈、807.齿轮、808.连接轴、809.换热管、810.电动机、811.集水箱。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1所示，本土壤干燥系统包括二燃室1、水气换热器2、仓储式干燥模块3和引风机4；
33.仓储式干燥模块3主要由大小不同内部互通的具有污染土壤预处理功能的大棚区301和具有污染土壤预干燥功能的小棚区302组成，小棚区302顶端面开设有一个排气孔5，在小棚区302顶端面上的排气孔5旁安装有引风机4，引风机4的进口通过排气孔5与小棚区302进行连接；
34.二燃室1设置在仓储式干燥模块3附近，二燃室1的上部侧面开设有一个助燃气进口6，引风机4的出口通过管道与二燃室1的助燃气进口6进行连接，来自大棚区301和小棚区302的废气依次通过排气孔5、引风机4和助燃气进口 6后进入二燃室1作为助燃气体助燃；
35.水气换热器2设置在二燃室1内部底面上，二燃室1中的废气通过水气换热器2换热后由位于水气换热器2下方的二燃室1侧面开设的二燃室烟气出口7 排出；水气换热器2布置在二燃室1内部，与二燃室1内部的高温烟气进行换热，换热后的烟气通过二燃室烟气出口7送入急冷塔中进行下一步处理，水气换热器2的中部自上而下间隔开设有一个进口端和一个出口端，且水气换热器2 的进口端和出口端均穿过二燃室1后连接到小棚区302。
36.小棚区302行使污染土壤预干燥功能，其内部布置具有加热功能的输送单元8；如图3和图4所示，具有加热功能的输送单元8包括金属制履带804、凸起直肋805、齿圈806、齿轮807和连接轴808；金属制履带804外表面上垂直污染土壤输送方向平行间隔设置有多个凸起直肋805。如图4所示，金属制履带 804的内表面边缘分别设置有一个齿圈806，金属制履带804的两端，均有两个齿轮807通过连接轴808同轴连接后分别与金属制履带804的两个齿圈806进行啮合连接。
37.如图6所示，具有加热功能的输送单元8还包括封盖801，两个连接轴808 末端均分别与封盖801活动连接，连接轴可旋转，封盖起固定支撑作用；两个封盖801内部均中空，在封盖801内连接轴808旁设置有一个电动机810，电动机810的机体固定在封盖801上，电动机810的输出轴与连接轴808通过齿轮进行轴毂连接，为连接轴旋转提供动力。
38.金属制履带804内部中空位置垂直污染土壤输送方向平行间隔设置有换热管809，如图5所示，换热管809的末端均通过封盖801与封盖801外表面设置的集水箱811相连通，两个集水箱811一个为热集水箱，另一个为冷集水箱；热集水箱的一端通过管道连接到换热管809，冷集水箱的一端也通过管道连接到换热管809，热集水箱的另一端开设有热集水箱进口802，冷集水箱另一端开设有冷集水箱出口803，热集水箱进口802和冷集水箱出口803分别与水气换热器 2的出口端和进口端相连接；水流自水气换热器2的出口端依次经集水箱811的热集水箱进口802、换热管809、冷集水箱出口803和水气换热器2的进口端后回到水气换热器2。
39.如图2所示，大棚区301具有污染土壤预处理功能，其内部沿污染土壤输送方向依次布置有第一输送履带303、破碎机304、振筛机305、磁选机306和第二输送履带307；污染土壤经第一输送履带303输送到破碎机304进行破碎后进入振筛机305进行筛分，筛分后的污染土壤进入磁选机306磁选去除污染土壤中的金属物质，之后污染土壤通过第二输送履带307的传输进而与具有加热功能的输送单元8上的凸起直肋805进行碰撞，最终均匀平铺在输送单元8表面上。其中，对小棚区302单独进行保温层处理。
40.本土壤干燥系统的控制方法具体步骤为：
41.s1：驱动引风机4，抽取大棚区301内空气通入二燃室1内作为助燃气体，然后对二燃室1进行点火，二燃室1中填充有天然气；
42.天然气在助燃空气帮助下在二燃室1内充分燃烧，燃烧过程中产生的热量传递至水气换热器2。
43.s2：水气换热器2内的水流在二燃室1内进行加热后依次通过水气换热器2 的出口端和热集水箱进口802进入集水箱811的热集水箱，热集水箱中的水流进入换热管809对金属制履带804进行加热，加热后冷却的水流进入集水箱811 的冷集水箱并依次通过冷集水箱出口803和水气换热器2的进口端回到水气换热器2，以此使管内水路形成循环。
44.s3：当具有加热功能的输送单元8中的温度达到60℃-80℃的温度阈值时，启动第一输送履带303，将污染土壤送入破碎机304中破碎，然后振筛机305对破碎后的污染土壤进行筛分，筛分后的污染土壤被送入磁选机306内，磁选去除污染土壤中的金属物质，磁选后的污染土壤通过第二输送履带307后下落，在与具有加热功能的输送单元8上的凸起直肋805碰撞后，均匀平铺在输送单元8中金属制履带804的表面进行干燥，干燥后的污染土壤用于后续处理。
45.s4：污染土壤加热过程中产生的废气聚集在小棚区302内，启动引风机4 通过棚顶排气孔5抽取该废气，经助燃气进口6通入二燃室1内作为助燃气体进行助燃。
46.以上仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。