回转窑式热解吸焚烧一体化有机污染土壤修复系统的制作方法

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是一种回转窑式热解吸焚烧一体化有机污染土壤修复系统，属于有机污染土壤修复方法或修复装置领域。

背景技术：

工业化的迅速发展使人类赖以生存的环境污染问题凸显，各种危害自然环境的废弃物的不合理处置造成土壤和地下水的污染。土壤的污染具有隐蔽性和难以逆转性等特点，不仅会直接或间接危害人体健康，还会导致其他许多环境问题。目前对土壤造成危害的污染物按其性质可以分为四类：有机污染物、重金属污染物、放射性物质污染物和病原微生物污染物，其中有机污染物和重金属污染及其复合污染的场地比较常见。据世界银行2010年发布的《中国污染场地的修复与再开发的现状分析》称，近些年在工业企业搬迁遗留的场地中有3/5存在较严重的有机污染，其治理修复工作面临着严重的挑战，大多数搬迁后空出的场地都急需功能的转换和二次开发。这些场地的受污染土壤已成为“化学定时炸弹”，严重威胁人体健康和环境安全，已经成为当前迫切需要解决的土壤环境问题。

多年以来不少有志于解决这一问题的研究者或单位为了解决这一土壤污染问题提出了一些技术方案。利用回转窑技术、通过热解吸修复技术是目前一些单位解决土壤有机污染比较惯用的技术方案。在特定的设备中通过直接或间接加热，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度(通常被加热到150～540℃)，使有机污染物从固相土壤中转移到气相并使其挥发出来的过程，气相污染物再通过燃烧或冷凝吸附的方式处理，达标后排放。热解吸技术通常分为低温热解吸(150～315℃)和高温热解吸(315～540℃)，处理的污染物范围广，包括低沸点物质、高沸点物质如石油烃、农药、多环芳烃等。

中国专利文献cn104785512b和中国专利文献cn105983571a公开了两种对污染土壤进行修复的技术方案。

目前常用的热解吸设备多为传统的回转窑式设备，其出口的气体和土壤温度较高，接近加热的核心温度。废气和处理后的土壤温度过高，不仅带走了大量的热量，造成能源浪费，后续还需增加相应的冷却装置，提高了处理系统的成本。虽然有一些技术方案和设计增加了余热回收和利用装置，但大多结构复杂缺乏现场使用价值。

技术实现要素：

本发明的目的：旨在针对上述现有技术的不足，提供一种有机污染土壤修复系统，采用直接加热的方式，在回转窑式窑炉内分别形成土壤预热和废气冷却区、高温热解吸区、气体预热和土壤冷却区；该系统具有结构简单、能耗低、解吸效率高等特点，可实现对有机污染土壤的高效修复。分离出的含有机污染物的气体，大部分在窑炉内直接燃烧分解，少量随烟尘进入尾气处理系统，经处理达标后排放。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种回转窑式热解吸焚烧一体化有机污染土壤修复系统，包括污染土壤预处理系统、进料系统、回转窑式热解吸系统和尾气处理系统，所述的回转窑式热解吸系统的一端设有固体进料口和气体出料口，另一端设有固体出料口和燃烧机连接口；污染土壤预处理系统通过进料系统与回转窑式热解吸系统的固体进料口相连；回转窑式热解吸系统的气体出料口通过管道与尾气处理系统的进口相连；其特征在于：所述的污染土壤预处理系统包括破碎装置和筛分装置，使得污染土壤经风干、破碎、筛分，预处理后成湿度小于20％、粒径小于20mm的颗粒；所述的进料系统包括可移动式皮带输送机、进料斗和叶轮给料机，可移动式皮带输送机的一端与污染土壤预处理系统的出料口相连，另一端与进料斗的进口相连，并经进料斗的出口与叶轮给料机的进料口相连；所述叶轮给料机的出口与回转窑式热解吸系统的固体进料口相连；进入回转窑式热解吸系统的被污染土壤在配置燃气燃烧机的回转窑内实现热解吸，气化物经旋风除尘、布袋除尘及活性炭吸附处理后经引风机导引至排风装置；经冷却后的已处理修复土壤颗粒，在检测合格后自回转窑排出；由此实现有机污染土壤热解吸处理的全过程。

所述的回转窑式热解吸系统为改进的回转窑式炉体以及匹配于炉体的燃气燃烧机的组合装置，所述的窑体包括筒体和设置在筒体下方的两组滚轮及两个基础座，所述筒体以水平倾斜3°放置，筒体两端分别设置有窑尾密封件、窑头密封件；所述的筒体上的中间部位套设有一个大齿圈和三个轮带，所述筒体中部的大齿圈以一基础座为基座，所述的基座上设置有用于驱动大齿圈旋转的驱动装置；所述的三个轮带中的两个固定套设在窑尾和大齿圈中之间，一个固定套设在大齿圈和窑头之间，其中的两个轮带下方各设置一组与筒体径向垂直一组托轮，另一个轮带的下部设有一基础座；所述的两组托轮构成了整个热解吸系统移动时的承重支撑。

所述的回转窑式热解吸系统的有机污染土壤在筒体内的停留时间通过叶轮给料机的转速、受驱动装置控制的回转窑的转速和整个窑体倾斜角度的变化而得到调整。

所述的热解吸系统以液化石油气或天然气为加热能源，采用直接加热的方式，燃气通过软管连接到燃气燃烧机，燃气燃烧机前端的喷气烧嘴从窑头伸入到炉体内部。

所述旋风除尘器两端分别与热解吸系统的气体出料口和布袋除尘器相连。

所述活性炭吸附装置两端分别与布袋除尘器和引风机相连。

所述引风机两端分别与活性炭吸附装置和排气装置相连，所述的引风机之前设有一个翻板式阀门，同排气装置一起控制排气风量。

所述的筒体转速为0～10r/min。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、回转窑高温热解吸区的温度为150～550℃，可根据污染土壤的有机物种类调节合适的热解吸温度，用最小的能耗将污染土壤中的有机污染物彻底去除，达到土壤修复的目的。

2、受污染土壤进入窑体内，被燃烧的火焰直接加热，解吸出来的有机污染物大部分随烟气排出，少量在火焰处直接燃烧。

3、热解吸系统的出料口气体温度为105～150℃，出料口固体温度<100℃，不需额外增加气体和固体的冷却装置，减少了出料气体和固体的热损耗，热效率高、能耗低。

4、装置可移动性好，方便在场地内和场地间的转移。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明的结构框图；

图3为本发明的热解吸系统的结构示意图。

图中：1-土壤破碎装置2-筛分装置3-可移动式皮带输送机4-进料斗5-叶轮给料机6-回转窑式热解吸装置7-土壤排放装置8-燃气9-燃气燃烧机装置10-旋风除尘器11-布袋除尘器12-活性炭吸附装置13-引风机14-气体排放装置15-固体进料口16-气体出料口不包17-窑头密封件18-筒体19-轮带20-轮子21-大齿轮22-基础23-固体出料口24-燃气燃烧机25-热电偶温度传感器26-烧嘴27-驱动装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。

这种回转窑式热解吸焚烧一体化有机污染土壤修复系统，包括土壤预处理系统、进料系统、回转窑式热解吸系统和尾气处理系统，所述的回转窑式热解吸系统的一端设有固体进料口和气体出料口，另一端设有固体出料口和燃烧机连接口；污染土壤预处理系统通过进料系统与回转窑式热解吸系统的固体进料口相连；回转窑式热解吸系统的气体出料口通过管道与尾气处理系统的进口相连；其特征在于：所述的污染土壤预处理系统包括破碎装置1和筛分装置2，使得污染土壤经风干、破碎、筛分，预处理后成湿度小于20％、粒径小于20mm的颗粒；所述的进料系统包括可移动式皮带输送机3、进料斗4和叶轮给料机5，可移动式皮带输送机3的一端与污染土壤预处理系统的出料口相连，另一端与进料斗4的进口相连，并经进料斗4的出口与叶轮给料机5的进料口相连；所述叶轮给料机5的出口与回转窑式热解吸系统的固体进料口相连；进入回转窑式热解吸系统的被污染土壤在配置燃气燃烧机9的回转窑内实现热解吸，气态污染物经旋风除尘、布袋除尘及活性炭吸附处理后经引风机导引至排风装置；经冷却后的已处理修复土壤颗粒，在检测合格后自回转窑排出；由此实现有机污染土壤热解吸处理的全过程。

所述的回转窑式热解吸系统为改进的回转窑式炉体以及匹配于炉体的燃气燃烧机24的组合装置，所述的窑体包括筒体18和设置在筒体下方的两组滚轮20及两个基础座22，所述筒体18以水平倾斜3°放置，筒体18两端分别设置有窑尾密封件、窑头密封件；所述的筒体18上的中间部位套设有一个大齿圈21和三个轮带19，所述筒体中部的大齿圈21以一基础座22为基座，所述的基座上设置有用于驱动大齿圈旋转的驱动装置27；所述的三个轮带19中的两个固定套设在窑尾和大齿圈中21之间，一个固定套设在大齿圈21和窑头之间，其中的两个轮带19下方各设置一组与筒体径向垂直一组托轮20，另一个轮带的下部设有一基础座22；所述的两组托轮构成了整个热解吸系统移动时的承重支撑。

所述的回转窑式热解吸系统的有机污染土壤在筒体内的停留时间通过叶轮给料机5的转速、受驱动装置27控制的回转窑的转速和整个窑体倾斜角度的变化而得到调整。

所述的热解吸系统以液化石油气或天然气为加热能源，采用直接加热的方式，燃气通过软管连接到燃气燃烧机9，燃气燃烧机9前端的喷气烧嘴26从窑头伸入到炉体内部。所述热解吸系统的温度主要由燃气燃烧机喷气量的大小控制，高温热解吸区的位置由喷气烧嘴在炉体中的位置决定，出料口固体和气体的温度由以上两者共同调节控制。

所述旋风除尘器10两端分别与热解吸系统的气体出料口和布袋除尘器相连。

所述活性炭吸附装置12两端分别与布袋除尘器11和引风机13相连。

所述引风机13两端分别与活性炭吸附装置12和排气装置14相连，所述的引风机13之前设有一个翻板式阀门，同排气装置一起控制排气风量。

所述的筒体转速为0～10r/min。

如图所示的这种回转窑式热解吸焚烧一体化有机污染土壤修复系统，其工作原理如下：

燃烧机烧嘴在炉体内部喷气燃烧，使整个炉体形成一个中部高温区和两个分布在高温区两侧的低温区(与叶轮给料机、旋风除尘器相连接的位置称之为预热区；与修复后土壤排出部位相衔接的部位称之为冷却区)；有机污染土壤从窑头进入炉体内，被热空气预热，沸点较低的污染物在此阶段就从土壤中解吸出来，挥发进入空气中；随着窑炉的转动，污染土壤运移到中部高温区，通过调节燃烧机喷气量控制高温区温度高于目标污染物沸点，同时通过调节窑体倾角和转速、使污染土壤在高温区有足够的停留时间，污染物在此阶段完全从土壤中解吸出来，全部挥发进入空气中；空气中的污染物在尾气处理系统被处理净化；通过高温区的土壤在窑尾的低温区与补充进到窑体内的新风产生热交换，空气被加热，土壤被冷却。至此，有机污染土壤中的污染物被完全去除。

由于该回转窑式热解吸焚烧一体化有机污染土壤修复系统的下部设有两组轮子，因此该系统可以在处理场地内随意迁移。

以上是本申请人依据本技术方案给出的基本实施例，凡是本领域的其他人员依据本核心创意提出的改进，均应属于本发明的保护范畴。