热脱附装置的制作方法

本实用新型属于土壤修复技术领域，尤其涉及一种热脱附装置。

背景技术：

异位热脱附技术因其对有机污染土壤场地修复具有污染物去除效率高、修复周期短、普适性强等优点，早在1985年就已经入选美国环境保护署推荐技术。根据美国超级基金项目报告(2017年)，超过69个超级基金场地采用异位热脱附技术，占比5.6％；根据《中国工业污染场地修复回顾与展望》(2018)，已有23个有机污染场地采用异位热脱附技术，占比16.0％。然而现有我国异位热脱附技术装备，普遍存在能耗高、设备运行不稳定、核心部件寿命短等问题，已难以满足土壤修复行业的要求。

申请号为CN201410376955.7的中国专利申请，公开了一种油田废弃物处理方法以及系统，利用燃烧腔的高温烟气加热内置单螺旋的炉筒，换热后的烟气从烟囱排出。但该装置及其处理方法存在以下问题：第一，烟气余热未经回用直接排出，热效率不足50％；第二，采用单螺旋结构进行物料输送，黏性物料在叶片上板结，极易将螺旋卡死，迫使设备停机清理；第三，采用炉筒外部加热方式，炉筒底部集中受热，会产生明显热变形及影响使用寿命。

申请号为CN201710376000.5的中国专利申请，公开了一种循环供热系统及其供热方法，在外加热腔中使用流通的烟气对内加热腔进行加热，换热后的烟气返回燃烧室与高温烟气进行混合调温从而形成所需的加热烟气，热解脱附装置内产生的热解脱附气直接进入燃烧室的第二燃烧区进行燃烧。但该系统及其供热方法利用烟气对内加热腔外围进行加热，由于腔内底部物料持续吸热，将导致内加热腔壳体长周期处于受热不均匀及产生显著应变的状态中，加速其疲劳失效，另外，热解脱附气内含有大量的水蒸气和气态污染物，未经处理直接燃烧，会引起燃烧不充分、大气二次污染(如二噁英类物质)等问题。

技术实现要素：

本实用新型针对上述热脱附处理设备存在的问题，提出一种设备运行稳定性高、加热均匀、耗能更低的热脱附装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种热脱附装置，包括热脱附处理单元，所述热脱附处理单元包括用于对物料进行加热脱附的热处理箱；

所述热处理箱中安装有螺旋送料器，螺旋送料器能够在热处理箱中旋转，将从热处理箱的进料口送入的物料输送向热处理箱的出料口；

螺旋送料器的转轴设置有能够通入高温烟气的加热腔，用以对输送的物料进行加热脱附；

螺旋送料器平行设置两组，组成双螺旋送料机构。

作为优选，所述加热腔通过送风管路连接热风炉，用以将热风炉产生的高温烟气送入加热腔；所述加热腔通过回风管路连接热风炉，用以将对物料加热后的高温烟气送回热风炉再次加热。

作为优选，所述加热腔沿转轴的轴向设置，一端连接送风管路，另一端连接回风管路，所述回风管路上安装风机，用为高温烟气的循环流动提供动力。

作为优选，热脱附处理单元串连设置多个，热处理箱的加热腔之间通过管路串连，一级热脱附处理单元中热处理箱的出料口与下一级热脱附处理单元中热处理箱的进料口相连通，用以将一级热脱附处理单元中热处理箱内加热脱附处理后的物料送入到下一级热脱附处理单元中的热处理箱内进行加热脱附处理。

作为优选，最后一级热脱附处理单元中加热腔的进烟口通过送风管路连接热风炉，最后一级热脱附处理单元中加热腔的出烟口与上一级热脱附处理单元中加热腔的进烟口相连，第一级热脱附处理单元中加热腔的出烟口通过回风管路连接热风炉。

作为优选，热处理箱的排气口连接喷淋装置，用以将排气口排出的气相混合物分为气相和液相；

喷淋装置连接气液分离器，用以将喷淋装置输出的气相物质与其夹带雾滴进行气液分离；

喷淋装置连接油水分离器，用以将喷淋装置输出的液相混合物进行油水分离。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、热脱附装置设置的螺旋送料器，位于其中心的转轴设置加热腔，使物料包覆在螺旋送料器周围，在其驱动下进行移动，同时能够对物料形成内部加热，使物料受热更加均匀，热量能够快速充分的分散，缓解设备上热机械损伤的累积，延长设备寿命，保证设备的长周期运行，并提高处理效率。

2、螺旋送料器平行设置两组，组成双螺旋送料机构，螺旋叶片部分交叠，能够相互刮除叶片上黏接的物料，避免物料在叶片表面上板结，防止因此造成螺旋卡组，保证螺旋送料器的顺畅转动，从而提升设备运行的稳定性。

3、加热腔通过送风管路和回风管路连接热风炉，使热风炉产生的高温烟气能够循环流动，使物料能够不断受到充分加热，同时烟气的余热能够送回到热风炉，再次加热，降低热风炉的能量消耗，降低设备运行的耗能。烟气由转轴一端流入，另一端流出，能够轴向流动，充分对加热腔各个位置进行加热，提高加热覆盖面。

4、热脱附处理单元串连多个，能够多级利用高温烟气中的热能，对物料进行多段逆流加热，增强热能的利用效率。

5、热脱附出的气相混合物经过喷淋分为液相和气相，再分别进行油水分离和气液分离，将含油物质回收，实现资源的回收利用；有害气体进行燃烧处理，能够使残存污染物燃烧充分，防止二次污染。

6、热脱附装置通过送料速度控制、烟气循环量控制以及热风炉的热出力控制，使物料能够长时间持续进行热脱附反应，提高处理效率；同时烟气的热能能够充分的利用，一部分对物料加热，一部分回收再热，其余部分排出，热风炉能够维持低能耗高效率的运转。

附图说明

图1为热脱附装置的结构示意图一；

图2为热脱附装置的结构示意图二；

图3为双螺旋输送机构的结构示意图；

以上各图中：1、热脱附处理单元；11、热处理箱；111、进料口；112、出料口；113、排气口；12、螺旋送料器；121、转轴；13、加热腔；131、进烟口；132、出烟口；2、热风炉；31、送风管路；32、回风管路；4、风机；5、喷淋装置；6、气液分离器；7、油水分离器。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，热脱附装置包括热脱附处理单元1，热脱附处理单元1包括用于对物料进行加热脱附的热处理箱11。

如图3所示，热处理箱11中安装有螺旋送料器12，螺旋送料器12在电机等动力装置的驱动下旋转，螺旋送料器12上的螺旋叶片122随之旋转，推动热处理箱11内的物料沿其轴向移动。

热处理箱11上具有进料口111和出料口112，待处理的物料通过进料口111送入到热处理箱11内，然后在螺旋送料器12的驱动下在热处理箱11内移动，送到出料口112排出到热处理箱11外。

螺旋送料器12的转轴121设置有加热腔13，加热腔13通有高温烟气，对输送的物料进行加热，产生含有污染物的气相混合物，从而实现有机污染土壤的热脱附处理过程。

从物料中热脱附出的含有污染物的气相混合物，通过加热腔13设置的排气口113排出，进行后续的资源化、无害化处理。

螺旋送料器12设置的加热腔13对其周围覆盖的物料形成内部加热，使热源的热量由螺旋送料器12径向发散，能够加快热量的分散速度，避免热应力的集中形成热机械损伤的累积，从而延长设备寿命，保证设备的长周期运行，能够更高效的对物料进行热脱附处理。

螺旋送料器12平行设置两组，组成双螺旋送料机构。组成双螺旋送料机构的两组螺旋送料器12，螺旋叶片122相互交叠，即一组螺旋叶片伸入到另一组螺旋叶片的螺距中。

两个螺旋送料器12组成的双螺旋送料机构，螺旋叶片122能够相互刮下粘附在其上的物料，避免物料在螺旋叶片表面上板结而造成螺旋卡阻，保证螺旋送料器的顺畅转动，从而提升设备运行的稳定性。

为了向加热腔13提供高温烟气，加热腔13通过管路连接热风炉2。热风炉2通过燃烧天然气、柴油等燃料，产生高温烟气，通过管路送入加热腔13，使螺旋送料器12同时进行物料的输送和加热。

连接加热腔13与热风炉2的管路，包括送风管路31和回风管路32。热风炉2产生的高温烟气通过送风管路31送入到加热腔13中，然后再通过回风管路32回到热风炉2中，再次被燃烧的燃料加热，形成高温烟气的循环。

通过回风管路32送回到热风炉2的高温烟气，仍然具有一定的余热，仅需较少的燃料燃烧，即可将其再次加热至所需温度，并通过送风管路31送入加热腔13，降低了热风炉2的能源消耗。

为了保证热能的高效利用，加热腔13在螺旋送料器12长度方向上充分分布，增加物料的受热长度和面积。

加热腔13一端连接送风管路31，另一端连接回风管路32，使通入的高温烟气能够完全流经加热腔13长度方向上的各个位置，充分对位于螺旋送料器12长度方向上各个位置的物料进行加热，提高热能的利用率。

为了对高温烟气的循环流动提供动力，回风管路上安装风机4，风机4可位于排烟口上游，也可位于排烟口下游，并通过频率调节控制循环烟气量。

为了更加充分的利用高温烟气的热能，热脱附处理单元1串连设置多个。

多个热脱附处理单元1的加热腔13之间通过管路串连，使通入的高温烟气进入到各个热脱附处理单元中，对物料进行加热。

一级热脱附处理单元1中热处理箱11的出料口112与下一级热脱附处理单元1中热处理箱11的进料口111相连通，用以将一级热脱附处理单元1中热处理箱11内加热脱附处理后的物料送入到下一级热脱附处理单元1中的热处理箱11内进行加热脱附处理。

为了提高高温烟气中热能的利用率，最后一级热脱附处理单元1中加热腔13的进烟口 131通过送风管路31连接热风炉2，最后一级热脱附处理单元1中加热腔13的出烟口132与上一级热脱附处理单元1中加热腔13的进烟口131相连，第一级热脱附处理单元1中加热腔 13的出烟口132通过回风管路32连接热风炉2。

如图1至2所示，以热脱附处理单元1串连设置两个为例，两个热脱附处理单元1分别为一级热脱附处理单元和二级热脱附处理单元。

将物料通过一级热脱附处理单元的进料口111送入到其热处理箱11中，物料在一级热脱附处理单元的热处理箱11内加热，进行第一阶段的热脱附处理，处理完成后通过一级热脱附处理单元的出料口112排出，接着进入与其相连的二级热脱附处理单元的进料口111，送入到二级热脱附处理单元的热处理箱11进行第二阶段的热脱附处理，处理完成后通过二级热脱附处理单元的出料口112排出。

而高温烟气通过二级热脱附处理单元的进烟口131进入到其加热腔13中，先对进行第二阶段热脱附处理的物料进行加热，以较高的温度，充分的将第一阶段热脱附处理没有分离出的污染物脱附出来。烟气通过出烟口132离开二级热脱附处理单元，进入与其相连一级热脱附处理单元的进烟口131，送入到一级热脱附处理单元的加热腔13中，对初始物料进行第一阶段的热脱附处理，此时烟气的温度仍远远高于初始物料的温度，可在第一阶段将大部分污染物脱附出来，从而分阶段地充分利用烟气中的热量，提高烟气的热量利用率，提高物料的热脱附效率。

如图2所示，为了对热脱附出来的污染物进行资源化和无害化处理，热处理箱11的排气口113连接喷淋装置5。

通过排气口113排出的带有污染物的气相混合物，经过喷淋装置5的喷淋冷凝处理，充分脱除气相中的可凝成分，生成冷凝液和不凝气，从而将气相混合物分为气相和液相。

喷淋装置5连接气液分离器6，作为气相的不凝气，被送到气液分离器6中，去除不凝气中的雾滴后，通入二燃室进行彻底燃烧，产生的烟气依次经过急冷塔、催化吸附塔和淋洗塔，进行无害化处理，符合大气污染物排放标准后从烟囱排出。

急冷塔采用雾化的冷却水对烟气进行急速冷却，催化吸附塔采用催化剂和吸附剂填料用以去除上述不凝气中的二噁英、重金属等物质，淋洗塔采用碱液进行脱硫脱氮处理。

喷淋装置5连接油水分离器7，作为液相的冷凝液，被送到油水分离器7中，进行油水分离，分离出的油通入缓存油箱中，以便进行回收利用；分离出的水通入缓存水箱中，已备送回到喷淋装置中，用以对进入的气相混合物进行冷凝，实现循环利用。

相比于将含有一定量污染物的不凝气直接返回热风炉进行燃烧，将其通过二燃室进行独立燃烧，可保障污染成分的充分氧化分解，且不凝气燃烧产生的烟气通过后续的一系列净化处理，可杜绝对环境的二次污染。