一种热风循环的土壤热脱附系统的制作方法

1.本发明涉及土壤热脱附技术领域，具体涉及一种热风循环的土壤热脱附系统。


背景技术：

2.随着我国工业化和城市化的发展，大量的石化、农药、化工等生产企业迁出城区，遗留场地的污染问题开始逐步显现，这些遗留场地土壤中存在大量有机污染物，且大部分污染物难溶、有毒、易致突变、易致癌，对人类健康和生态系统造成巨大的威胁，亟需对其快速高效地进行修复。
3.国内外针对有机污染常用修复技术有化学氧化/还原、水泥窑协同处置、淋洗、气相抽提、生物修复等，其中热脱附技术具有处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，是有机污染场地修复主要技术之一。热脱附是通过加热使土壤中的有机物挥发成气态，从而与固态土壤分离的修复方法。这种方法几乎对所有有机物都有效，修复范围宽，效果好；处理周期短，见效快；特别是对含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以避免二噁英的生成。我国各类修复案例中，热脱附实际应用占 50%以上，是场地修复主要技术之一。
4.热脱附技术的核心在于被污染的土壤与介质形成热交换，达到污染物脱附的目的。因此，土壤与介质的传热效率是影响处理效果和设备能耗的重要因素之一，通过提高传热效率，可提升热脱附设备的处理效率。因而亟需发明一种处理效率高且能耗低的土壤热脱附系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种处理效率高且能耗低的热风循环的土壤热脱附系统。
6.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种热风循环的土壤热脱附系统，包括燃烧室、预热器、反应器、第一除尘器、助燃风机、引风机及烟囱；所述预热器的结构包括：第一内壳，在第一内壳的前端设置有进料口，在第一内壳的后端设置有出料口，在第一内壳中安装有由预热器电机驱动转动的预热器输送螺杆，预热器输送螺杆转动时能将第一内壳中的物料由进料口向出料口输送，在进料口与出料口之间的第一内壳的外部套有第一外壳，第一外壳与第一内壳之间形成与第一内壳内部不连通的第一环形腔室，在第一外壳的侧壁上设置有连通第一环形腔室的进气口与出气口；所述预热器的出料口与反应器的进料口相连通，所述燃烧室的出气口与反应器的进气口相连通，所述反应器的出气口与第一除尘器的进气口相连通，第一除尘器的出气口与预热器的进气口相连通，第一除尘器的出气口同时通过助燃风机连通燃烧室，所述预热器的出气口通过引风机连通烟囱。
7.进一步地，前述的一种热风循环的土壤热脱附系统，其中：反应器的结构包括：第二内壳，在第二内壳的前端设置有出料口，在第二内壳的后端设置有进料口，在第二内壳中安装有由反应器电机驱动转动的反应器输送螺杆，反应器输送螺杆转动时能将第二内壳中的物料由进料口向出料口输送，在进料口与出料口之间的第二内壳的外部套有第二外壳，
第二外壳与第二内壳之间形成第二环形腔室，在第二环形腔室所对应的第二内壳侧壁上设置有将第二环形腔室与第二内壳内部相连通的进气口与出气口，在第二外壳的侧壁上设置有连通第二环形腔室的进气口与出气口。
8.进一步地，前述的一种热风循环的土壤热脱附系统，其中：反应器中第二外壳的进气口位于第二外壳的后端，反应器中第二外壳的出气口位于第二外壳的前端，反应器中第二内壳的进气口位于第二内壳的前端，反应器中第二内壳的出气口位于第二内壳的后端。
9.进一步地，前述的一种热风循环的土壤热脱附系统，其中：预热器的第一外壳的进气口位于第一外壳的前端，预热器的第一外壳的出气口位于第一外壳的后端。
10.进一步地，前述的一种热风循环的土壤热脱附系统，其中：还包括尾气处理装置，尾气处理装置由急冷装置、第二除尘器、活性炭吸附装置、换热器，氧化室中的一种或几种组成。
11.进一步地，前述的一种热风循环的土壤热脱附系统，其中：尾气处理装置由氧化室、第二除尘器及换热器组成；所述氧化室设置于第一除尘器与预热器之间，第一除尘器的出气口连通氧化室的进气口，氧化室的出气口连通预热器的进气口；所述换热器及第二除尘器设置于预热器与引风机之间，所述预热器的出气口连通换热器的进口，换热器的出口连通第二除尘器的进气口，第二除尘器的出气口连通引风机的进口。
12.通过上述技术方案的实施，本发明的有益效果是：（1）在热脱附反应器前设置预热器，将部分除尘后的热烟气引向预热器，实现余热利用，既节约了能源，也提高了土壤进入反应器的温度，提高了设备的处理效率；（2）将部分除尘后的热烟气引入燃烧室中，无需掺入大量冷空气控制脱附气的温度，降低了能耗，同时降低了燃烧室出口烟气的氧含量，减轻尾气处理工艺的负担；（3）通过热风循环的方式提高了设备的处理效率，降低了能耗，尾气处理工艺的负担较小。
附图说明
13.图1为本发明具体实施例一中所述的一种热风循环的土壤热脱附系统的结构原理示意图。
14.图2为本发明具体实施例二中所述的一种热风循环的土壤热脱附系统的结构原理示意图。
15.图3为预热器的结构示意图。
16.图4为反应器的结构示意图。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.具体实施例一如图1、图3、图4所示，一种热风循环的土壤热脱附系统，包括燃烧室1、预热器2、反应器3、第一除尘器4、助燃风机5、引风机6及烟囱7；所述预热器2的结构包括：第一内壳21，在第一内壳21的前端设置有进料口22，在
第一内壳21的后端设置有出料口23，在第一内壳21中安装有由预热器电机24驱动转动的预热器输送螺杆25，预热器输送螺杆25转动时能将第一内壳21中的物料由进料口22向出料口23输送，在进料口22与出料口23之间的第一内壳21的外部套有第一外壳26，第一外壳26与第一内壳21之间形成与第一内壳21内部不连通的第一环形腔室27，在第一外壳26的侧壁上设置有连通第一环形腔室27的进气口28与出气口29；本实施例中，预热器2的第一外壳26的进气口28位于第一外壳26的前端，预热器2的第一外壳26的出气口29位于第一外26壳的后端，这样可以延长热烟气在第一环形腔室27内的滞留时间，提高预热效果；所述反应器3的结构包括：第二内壳31，在第二内壳31的前端设置有出料口32，在第二内壳31的后端设置有进料口33，在第二内壳31中安装有由反应器电机34驱动转动的反应器输送螺杆35，反应器输送螺杆35转动时能将第二内壳31中的物料由进料口33向出料口32输送，在进料口33与出料口之32间的第二内壳31的外部套有第二外壳36，第二外壳36与第二内壳31之间形成第二环形腔室37，在第二环形腔室37所对应的第二内壳31侧壁上设置有将第二环形腔室37与第二内壳31内部相连通的进气口38与出气口39，进气口38与出气口39即能防止第二内壳31中的物料进入第二环形腔室37、又不妨碍第二环形腔室37中的热脱附气进入第二内壳31，在第二外壳36的侧壁上设置有连通第二环形腔室36的进气口310与出气口311；本实施例中，反应器3中第二外壳36的进气口38位于第二外壳36的后端，反应器3中第二外壳36的出气口39位于第二外壳36的前端，反应器3中第二内壳31的进气口38位于第二内壳31的前端，反应器3中第二内壳31的出气口39位于第二内壳31的后端，这样热脱附气在第二内壳31中是逆着物料输送方向流动，提高了热脱附气对物料的污染物脱附效果；所述预热器2中第一内壳21的出料口23与反应器3中第二内壳31的进料口33相连通，所述燃烧室1的出气口与反应器3中第二外壳36的进气口310相连通，所述反应器3中第二外壳36的出气口311与第一除尘器4的进气口相连通，第一除尘器4的出气口与预热器2中第一外壳26的进气口28相连通，第一除尘器4的出气口同时通过助燃风机5连通燃烧室1，所述预热器2中第一外壳26的出气口29通过引风机6连通烟囱7;。
19.工作时，将待处理的污染土壤经进料口22投入预热器2的第一内壳21中，预热器电机25带动预热器输送螺杆25转动，预热器输送螺杆25转动时会将第一内壳21中的污染土壤由进料口22向出料口23输送，直至经出料口23排出；从预热器2的出料口23排出的污染土壤经反应器3的进料口33投入第二内壳31，反应器电机34带动反应器输送螺杆35转动，反应器输送螺杆35转动时会将第二内壳31内的污染土壤由进料口33向出料口32输送；在预热器2及反应器3工作过程中，同时使燃烧室1工作，燃烧室1产生热脱附气经反应器3的第二外壳36的进气口310通入第二环形腔室37，再经第二内壳31的进气口38通入第二内壳31，进入第二内壳31的热脱附气会与第二内壳31中的污染土壤进行反应而脱除污染土壤的污染物，完成污染物脱除后的土壤再经第二内壳31的出料口32排出；反应器3的第二内壳31产生的高温烟气会经出气口39排入第二环形腔室37，高温烟气与燃烧室1排入第二环形腔室37的脱附气混合后经第二外壳36的出气口311排出反应器3，反应器3排出的高温混合烟气会进入第一除尘器4，第一除尘器4对高温混合烟气进行除尘净化后排出，第一除尘器4排出的一部分热烟气通过助燃风机5抽到燃烧室1内，作为燃料室燃烧的助燃气，实现余热回用；第一除尘器4排出的另一部分热烟气经预热器2的进气口28通入第一环形腔室27，再经第一环形腔室27的出气口29排出，此时热烟气与污染土壤
不直接接触，污染土壤在第一内壳21中移动，热烟气在第一环形腔室27内移动；热烟气在第一环形腔室27内从进气口28向出气口29流动的过程中，热烟气会与第一内壳21中的污染土壤进行换热，从而对污染土壤进行加热，实现余热回用；从预热器2的出气口29排出的烟气再通过引风机6从烟囱7排出。
20.具体实施例二该实施例二与实施例一的区别在于增加了尾气处理装置，在实际应用中，尾气处理装置由急冷装置、第二除尘器、活性炭吸附装置、换热器，氧化室中的一种或几种组成；在本实施例中，尾气处理装置由氧化室8、第二除尘器9及换热器10组成；如图2、图3、图4所示，一种热风循环的土壤热脱附系统，包括燃烧室1、预热器2、反应器3、第一除尘器4、助燃风机5、引风机6及烟囱7；所述预热器2的结构包括：第一内壳21，在第一内壳21的前端设置有进料口22，在第一内壳21的后端设置有出料口23，在第一内壳21中安装有由预热器电机24驱动转动的预热器输送螺杆25，预热器输送螺杆25转动时能将第一内壳21中的物料由进料口22向出料口23输送，在进料口22与出料口23之间的第一内壳21的外部套有第一外壳26，第一外壳26与第一内壳21之间形成与第一内壳21内部不连通的第一环形腔室27，在第一外壳26的侧壁上设置有连通第一环形腔室27的进气口28与出气口29；本实施例中，预热器2的第一外壳26的进气口28位于第一外壳26的前端，预热器2的第一外壳26的出气口29位于第一外26壳的后端，这样可以延长热烟气在第一环形腔室27内的滞留时间，提高预热效果；所述反应器3的结构包括：第二内壳31，在第二内壳31的前端设置有出料口32，在第二内壳31的后端设置有进料口33，在第二内壳31中安装有由反应器电机34驱动转动的反应器输送螺杆35，反应器输送螺杆35转动时能将第二内壳31中的物料由进料口33向出料口32输送，在进料口33与出料口之32间的第二内壳31的外部套有第二外壳36，第二外壳36与第二内壳31之间形成第二环形腔室37，在第二环形腔室37所对应的第二内壳31侧壁上设置有将第二环形腔室37与第二内壳31内部相连通的进气口38与出气口39，进气口38与出气口39即能防止第二内壳31中的物料进入第二环形腔室37、又不妨碍第二环形腔室37中的热脱附气进入第二内壳31，在第二外壳36的侧壁上设置有连通第二环形腔室36的进气口310与出气口311；本实施例中，反应器3中第二外壳36的进气口38位于第二外壳36的后端，反应器3中第二外壳36的出气口39位于第二外壳36的前端，反应器3中第二内壳31的进气口38位于第二内壳31的前端，反应器3中第二内壳31的出气口39位于第二内壳31的后端，这样热脱附气在第二内壳31中是逆着物料输送方向流动，提高了热脱附气对物料的污染物脱附效果；所述预热器2中第一内壳21的出料口23与反应器3中第二内壳31的进料口33相连通，所述燃烧室1的出气口与反应器3中第二外壳36的进气口310相连通，所述反应器3中第二外壳36的出气口311与第一除尘器4的进气口相连通，第一除尘器4的出气口连通氧化室8的进气口，氧化室8的出气口与预热器2中第一外壳26的进气口28相连通，第一除尘器4的出气口同时通过助燃风机5连通燃烧室1，所述预热器2中第一外壳26的出气口29连通换热器10的进口，换热器10的出口连通第二除尘器9的进气口，第二除尘器9的出气口连通引风机6的进口，引风机6的出口连通烟囱7;工作时，将待处理的污染土壤经进料口22投入预热器2的第一内壳21中，预热器电机25带动预热器输送螺杆25转动，预热器输送螺杆25转动时会将第一内壳21中的污染土壤
由进料口22向出料口23输送，直至经出料口23排出；从预热器2的出料口23排出的污染土壤经反应器3的进料口33投入第二内壳31，反应器电机34带动反应器输送螺杆35转动，反应器输送螺杆35转动时会将第二内壳31内的污染土壤由进料口33向出料口32输送；在预热器2及反应器3工作过程中，同时使燃烧室1工作，燃烧室1产生热脱附气经反应器3的第二外壳36的进气口310通入第二环形腔室37，再经第二内壳31的进气口38通入第二内壳31，进入第二内壳31的热脱附气会与第二内壳31中的污染土壤进行反应而脱除污染土壤的污染物，完成污染物脱除后的土壤再经第二内壳31的出料口32排出；反应器3的第二内壳31产生的高温烟气会经出气口39排入第二环形腔室37，高温烟气与燃烧室1排入第二环形腔室37的脱附气混合后经第二外壳36的出气口311排出反应器3，反应器3排出的高温混合烟气会进入第一除尘器4，第一除尘器4对高温混合烟气进行除尘净化后排出，第一除尘器4排出的一部分热烟气通过助燃风机5抽到燃烧室1内，作为燃料室燃烧的助燃气，实现余热回用；第一除尘器4排出的另一部分热烟气进入氧化室8燃烧有机物后经预热器2的进气口28通入第一环形腔室27，再经第一环形腔室27的出气口29排出，此时热烟气与污染土壤不直接接触，污染土壤在第一内壳21中移动，热烟气在第一环形腔室27内移动；热烟气在第一环形腔室27内从进气口28向出气口29流动的过程中，热烟气会与第一内壳21中的污染土壤进行换热，从而对污染土壤进行加热，实现余热回用；从预热器2的出气口29排出的烟气再依次经换热器10、第二除尘器9及引风机6后从烟囱7排出。
21.本发明的优点是：（1）在热脱附反应器前设置预热器，将部分除尘后的热烟气引向预热器，实现余热利用，既节约了能源，也提高了土壤进入反应器的温度，提高了设备的效率；（2）将部分除尘后的热烟气引入燃烧室中，无需掺入大量冷空气控制脱附气的温度，降低了能耗，同时降低了燃烧室出口烟气的氧含量，减轻尾气处理工艺的负担；（3）通过热风循环的方式提高了设备的处理效率，降低了能耗，尾气处理工艺的负担较小。
22.以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。