污染土壤热处理装置的制作方法

本申请涉及土壤处理领域，尤其涉及一种污染土壤热处理装置。

背景技术：

污染土壤热处理技术是指通过直接或间接热交换，将污染介质及其所含的污染物加热到足够的温度，以使污染物从污染介质上得以挥发或分离的过程。热处理技术中加热的方式有多种，如高频电流、微波、过热空气、燃烧气等。加热温度控制在200-800℃，处理过程中发生蒸发、蒸馏、沸腾、氧化和热解等作用，通过调节温度可以选择性的移除不同的污染物。土壤中的部分有机物在高温下分解，其余未能分解的污染物在负压条件下从土壤中分离出来，最终在地面处理设施(后燃烧器、浓缩器或活性炭吸附装置等)中彻底消除。该技术对处理土壤的粒径和含水量有一定要求，一般需要对土壤进行预处理；有产生二噁英风险。热解吸修复过程通常在现场由移动单元完成，由于解吸过程并对污染物破坏小，所以随后要对解吸出的产物进行处理。

热处理修复技术具有工艺简单、技术成熟等优点，但现有装置能耗大、操作费用高。

技术实现要素：

本申请提供一种污染土壤热处理装置，以解决上述问题。

为了解决上述问题，本申请特采用以下技术方案：

一种污染土壤热处理装置，包括热处理系统，所述热处理系统包括热处理反应器和热能供应器；

所述热处理反应器设置有处理腔以及污染土壤入口、清洁土壤出口、热气体入口和尾气出口，所述污染土壤入口和所述尾气出口设置在所述处理腔的头端，所述热气体入口和所述清洁土壤出口设置在所述处理腔的尾端；

所述热能供应器与所述热气体入口连通。

优选地，所述的污染土壤热处理装置，还包括尾气处理系统，所述尾气处理系统包括顺次连接的第一除尘器、二燃室、急冷塔、混合室、第二除尘器、喷淋塔、吸附罐和烟囱；所述第一除尘器与所述尾气出口连通，所述二燃室用于将来自所述第一除尘器的尾气进行二次燃烧处理，所述急冷塔用于将来自所述二燃室的气体进行急冷处理，所述混合室用于去除来自所述急冷塔的气体中的二噁英和硫化物，所述第二除尘器用于去除来自所述混合室的飞灰，所述喷淋塔用于喷淋碱液或水，所述吸附罐用于吸附来自所述喷淋塔的气体中的污染物，所述烟囱用于尾气高空排放。

进一步优选地，所述第一除尘器与所述二燃室之间设置有第一引风机，所述吸附罐与所述烟囱之间设置有第二引风机，所述第一除尘器与所述第一引风机之间的管路上设置有回风支管，所述回风支管与所述热能供应器连通，所述回风支管上设置有第三引风机。

优选地，所述二燃室和所述急冷塔之间设置有换热器，所述换热器用于对输入二燃室的助燃气体进行预热。

优选地，所述的污染土壤热处理装置还包括预处理系统，所述预处理系统包括第二螺旋输送机，所述第二螺旋输送机用于将污染土壤送入所述污染土壤入口；

优选地，所述第二螺旋输送机设置有第二夹套式换热器，所述第二夹套式换热器设置有尾气入口和换热尾气出口，所述尾气入口与所述第二除尘器连通，所述换热尾气出口与所述喷淋塔连通。

优选地，所述换热尾气出口与所述喷淋塔之间设置有第四引风机，所述喷淋塔设置有用于循环所述碱液或水的循环泵。

优选地，所述预处理系统还包括筛分破碎机和筛上物输送皮带，所述筛分破碎机用于破碎、筛分污染土壤并将其送入所述第二螺旋输送机，所述筛上物输送皮带用于输送来自所述筛分破碎机的筛上物。

优选地，所述热处理系统还包括用于转移来自所述清洁土壤出口的清洁土壤的第一螺旋输送机；

优选地，所述第一螺旋输送机设置有第一夹套式换热器，所述第一夹套式换热器设置有热风出口和用于输入新风的新风入口，所述热风出口与所述热能供应器的助燃气体入口连通。

与现有技术相比，本申请的有益效果包括：

本申请提供的污染土壤热处理装置，采用污染土壤入口和尾气出口设置在处理腔的头端，热气体入口和清洁土壤出口设置在处理腔的尾端，使得来自热能供应器的热气体的运动方向与污染土壤的运动方向相反，提高处理效率，降低能耗，使得污染土壤能够得到有效处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了实施例1提供的污染土壤热处理装置；

图2示出了实施例2提供的污染土壤热处理装置；

图3示出了实施例3提供的污染土壤热处理装置；

图4示出了实施例4提供的污染土壤热处理装置。

主要元件符号说明：

1-热处理反应器；2-热能供应器；3-污染土壤入口；4-清洁土壤出口；5-热气体入口；6-尾气出口；7-第一螺旋输送机；8-第一夹套式换热器；9-热风出口；10-新风入口；11-助燃气体入口；12-第一除尘器；13-二燃室；14-急冷塔；15-混合室；16-第二除尘器；17-喷淋塔；18-吸附罐；19-烟囱；20-换热器；21-第一引风机；22-第二引风机；23-回风支管；24-第三引风机；25-循环泵；26-第二螺旋输送机；27-第二夹套式换热器；28-尾气入口；29-换热尾气出口；30-第四引风机；31-筛分破碎机；32-筛上物输送皮带。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

请参阅图1，一种污染土壤热处理装置，包括热处理系统，热处理系统包括热处理反应器1和热能供应器2；热处理反应器1设置有污染土壤入口3、清洁土壤出口4、热气体入口5和尾气出口6；污染土壤入口3用于输入污染土壤，清洁土壤出口4用于输出清洁土壤，污染土壤入口3和尾气出口6设置在处理腔的头端，热气体入口5和清洁土壤出口4设置在处理腔的尾端，热能供应器2与热气体入口5连通。污染土壤与热气体逆向运动，热气体对污染土壤进行加热，热效率更高，能耗大幅降低；热处理反应器1内发生蒸发、蒸馏、沸腾、氧化和热解等作用，通过调节温度可以选择性的移除不同的污染物。土壤中的部分有机物在高温下分解，其余未能分解的污染物在负压条件下从土壤中分离出来，最终在地面处理设施中彻底消除。

在一个可选的实施方式中，为了进一步的提高处理效率，热处理反应器1可设置串联的多级反应器。

热能供应器2的燃料可以为天然气、汽油等常见燃料，助燃气体为空气。

处理污染土壤时，污染土壤从污染土壤入口3进入热处理反应器1经过加热反应之后从清洁土壤出口4输出(图1中实心箭头表示土壤走向)，热能供应器2产生的热气体从热气体入口5进入热处理反应器1对污染气体进行加热，然后尾气从尾气出口6排出(图1中虚心箭头表示热气体走向)。

热气体的温度为700℃，控制热处理反应器1内的污染土壤的温度为200℃，处理时间为120min。

在其他的实施方式中，热气体的温度可以为800℃、900℃或者700-900℃之间的任一值，控制热处理反应器1内的污染土壤的温度为600℃或者200-600℃之间的任一值，处理时间为20min或者20-120min之间的任一值。

实施例2

请参阅图2，在实施例1的基础上，为了进一步的提高热效率，热处理系统还包括第一螺旋输送机7，第一螺旋输送机7用于转移来自清洁土壤出口4的清洁土壤，第一螺旋输送机7设置有第一夹套式换热器8，第一夹套式换热器8设置有热风出口9和用于输入新风的新风入口10，热风出口9与热能供应器2的助燃气体入口11连通。

经过处理的清洁土壤从清洁土壤出口4排出，进入第一螺旋输送机7，新鲜空气从新风入口10进入第一夹套式换热器8内，新鲜空气与清洁土壤发生热交换后，经过热风出口9和助燃气体入口11进入热能供应器2。

实施例3

如图3所示，在实施例2的基础上，污染土壤热处理装置还包括尾气处理系统，所述尾气处理系统包括顺次连接的第一除尘器12、二燃室13、急冷塔14、混合室15、第二除尘器16、喷淋塔17、吸附罐18和烟囱19；第一除尘器12与尾气出口6连通，去除热处理反应器1尾气中的颗粒物；二燃室13对来自第一除尘器12的尾气进行二次燃烧处理，助燃气体为天然气和空气，二次燃烧的温度可以根据需要在800-1100℃之间进行选择控制；急冷塔14对二燃室13的尾气进行急冷处理，防止尾气温度降低过程中二噁英的形成，急冷处理后尾气的温度降至200℃及以下；混合室15在尾气中加入石灰和活性炭，用于去除尾气中的二噁英和硫化物；第二除尘器16用于去除来自混合室15的飞灰；喷淋塔17喷淋碱液或水，用于去除尾气中的有机物和硫化物，同时进一步降低尾气温度；吸附罐18用于吸附来自喷淋塔17的气体中的污染物，烟囱19用于尾气高空排放。

为了进一步的提高热效率，在一个优选的实施方式中，二燃室13与急冷塔14之间设置换热器20，换热器20对二燃室13所用的助燃气体进行预热。

为了提高处理效率，在一个优选的实施方式中，第一除尘器12与二燃室13之间设置有第一引风机21，吸附罐18与烟囱19之间设置有第二引风机22，第一除尘器12与第一引风机21之间的管路上设置有回风支管23，回风支管23与热能供应器2连通，回风支管23上设置有第三引风机24。

为了提高喷淋处理的效率，喷淋塔17设置有循环泵25，喷淋液循环喷淋一段时间后，排出进行污水处理。

在可选的实施方式中，根据实际处理的需要，吸附罐18的数量可以为多个，例如2个、3个、4个等。

进入热处理反应器1的污染土壤与来自热能供应器2的热气体进行作用，尾气从尾气出口6排出，进入第一除尘器12除尘后一部分尾气在第三引风机24作用下经回风支管23回到热能供应器2，另一部分尾气在第一引风机21的作用下进入二燃室13进行燃烧，燃烧后的尾气经换热器20换热之后进入急冷塔14进行急冷处理，然后送入混合室15去除尾气中的二噁英和硫化物，再进入第二除尘器16除尘，然后喷淋塔17喷淋碱液或水，用于去除尾气中的有机物和硫化物，同时进一步降低尾气温度；尾气进入吸附罐18进一步去除尾气中的污染物，确保尾气达标排放，最后在第二引风机22的作用下通过烟囱高空排放。

实施例4

如图4所示，在实施例3的基础上，为了进一步提高装置的处理效率，污染土壤热处理装置还包括预处理系统，预处理系统包括第二螺旋输送机26，第二螺旋输送机26用于将污染土壤送入污染土壤入口3。

为了进一步提高装置的热效率，降低能耗，在一个可选的实施方式中，第二螺旋输送机26设置有第二夹套式换热器27，第二夹套式换热器27设置有尾气入口28和换热尾气出口29，尾气入口28与第二除尘器16连通，换热尾气出口29与喷淋塔17连通。

从第二除尘器16输出的尾气还具有一定热量，进过第二夹套式换热器27与污染土壤进行换热，既可以对污染土壤进行预热又可以对尾气进行降温。

为了进一步提升处理效率，换热尾气出口29与喷淋塔17之间设置有第四引风机30。

为了保证热处理的效果，预处理系统还包括筛分破碎机31和筛上物输送皮带32，筛分破碎机31用于破碎、筛分污染土壤并将送入第二螺旋输送机26，破碎筛分后的污染土壤粒径小于等于3cm，破碎筛分后的污染土壤经第二夹套式换热器27换热后含水率小于等于22％；筛上物输送皮带32用于输送来自筛分破碎机31的筛上物。

以实施例4提供的装置进行3次污染土壤处理测试，检测处理前后相关污染物指标，具体如下表1所示：

表1检测结果

由上表1可知，经过处理的土壤，其污染物含量有明显下降且远远低于标准值。

本申请提供的污染土壤热处理装置，通过预处理系统将污染土壤破碎筛分预处理，同时利用热处理尾气预热污染土壤降低土壤含水率，确保细颗粒、低含水率的污染土壤进入热处理反应器1；预处理后的污染土壤经过多级热处理反应器1处理后通过第二螺旋输送机26排出，确保污染土壤处理效果；热处理尾气经过第一除尘器12除尘，二燃室13充分燃烧有机污染物，急冷塔14急冷二燃室尾气防止二噁英大量形成，混合室15添加石灰和活性炭去除尾气中二噁英和硫化物，喷淋塔17去除尾气中有机污染物和硫化物，同时降低尾气温度，吸附罐18进一步降低尾气中有机污染物，确保热处理尾气达标排放。

本申请可有效处理污染土壤，去除污染场地内的各种挥发或半挥发性有机污染物，污染物去除率可达99.98％以上，有效净化热脱附尾气；同时充分利用热源，降低能耗。测算本申请提供的污染土壤热处理装置的能耗为：处理每吨污染土壤消耗20-30m³天然气。而常规的间接热脱附能耗为：处理每吨污染土壤消耗35-45m³天然气。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。