一体式模块化异位直接热脱附系统的制作方法

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种一体式模块化异位直接热脱附系统。

背景技术：

热脱附也称热解吸，作为一种非燃烧技术，污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用，特别是对含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以避免二恶英的生成，广泛用于有机污染物污染土壤的修复。

现有的热脱附设备，一般主要依靠国外进口，投资成本大。国内一些热脱附处理系统，诸多存在以下问题：

1、场地扬尘大，二次污染严重，原因在于窑体密封结构设计不足，粉尘从窑头窑尾连接处逃逸；

2、设备布局占地面积大、设备安装、撤场周期长。因土壤修复处理项目工期短，转场频率大，这就要求设备占地面积尽量小、设备安装撤场时间尽量缩短。因此，目前的设备无法满足需求。

3、设备尾气处理中造成二噁英致癌物质随烟囱排放到大气，对人体造成伤害。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种一体式模块化异位直接热脱附系统，该系统能够解决设备占地面积过大，安装、撤场周期长，设备连续性运行，尾气排放不达标等技术问题，至少可以解决上述问题之一。

根据本实用新型的一个方面，提供了一体式模块化异位直接热脱附系统，包括进料皮带输送机、烘干窑、旋风除尘器、二次燃烧室、半干急冷塔、布袋除尘器、酸洗塔、出料皮带输送机以及烟囱；

进料皮带输送机的进料端连通挖掘出的污染土壤，出料端连通烘干窑的进料口，进料皮带输送机用于将污染土壤送入烘干窑内进行加温热脱附；

烘干窑的出料口连通螺带混合器的进料口，用于恢复脱附后的土壤性状，并通过出料皮带输送机排放至指定位置；

烘干窑的排气口连通旋风除尘器的进气口，用于将土壤脱附处理后的尾气送入旋风除尘器中进行气粒分离，去除尾气中的大颗粒粉尘；

旋风除尘器的排气口连通二次燃烧室的进气口，用于将分离后的尾气送入二次燃烧室中进行高温完全氧化生成无害化尾气；

二次燃烧室的排气口连通半干急冷塔的进气口，用于将高温完全氧化后的尾气送入半干急冷塔中急速冷却，防止含二噁英的有害化合物再次还原生成；

半干急冷塔的排气口连通布袋除尘器的进气口，用于将急冷后的尾气送入布袋除尘器中；

布袋除尘器的排气口通过第一风机连通酸洗塔的进气口；

酸洗塔的排气口连通烟囱的进气口。

由此，本实用新型提供了一种异位直接热脱附系统，该系统采用一体式模块化布局，且采用撬块式安装方式，主要适用于大型土壤修复项目的。本实用新型的一体式模块化异位直接热脱附系统适用于挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等污染场地的修复，使修复后的土壤可再利用，特别对于处理一些突发性的有机污染环境事故，如由于意外泄漏、倾倒而发生的突发性土壤污染事故的应急修复，本系统可以做到快捷处理，并且不会造成二次污染，并且结构设计紧凑，设备大小考虑到运输方便，安装时间大大缩短，处理污染土壤量为20-30t/h，可连续不间断运行，现场安装、拆卸工期10天左右，设备运行安全性高。

在一些实施方式中，烟囱设置于酸洗塔的上方。由此，可以有效减少占地面积。

在一些实施方式中，一体式模块化异位直接热脱附系统还包括喷射装置，喷射装置设置于半干急冷塔的排气口与布袋除尘器的进气口之间，喷射装置能够喷射活性炭、硝石灰。由此，喷射装置喷射的活性炭能够吸收经半干急冷塔急冷后的尾气中的二噁英，硝石灰能够吸收经半干急冷塔急冷后的尾气中的酸性气体和水汽，进而有效延长布袋除尘器壳体的使用寿命。

在一些实施方式中，喷射装置包括消石灰料罐、活性炭料罐、文丘里混合器和螺旋喷吹管，消石灰料罐和活性炭料罐的出料端通过对应的星型卸料器共同连通文丘里混合器的进料口，文丘里混合器的一端设有进风口，进风口连通一第二风机，文丘里混合器的另一端设有与螺旋喷吹管一端连通的出风/料口，螺旋喷吹管的另一端连通至布袋除尘器前的烟气管道，消石灰料罐和活性炭料罐中的消石灰、活性炭粉末经压缩空气喷入文丘里混合器与经半干急冷塔降温后的烟气混合。由于烟气经过半干急冷塔后可能还会有少量的二噁英逃逸及水汽带入后段系统。为了充分去除二噁英，以及保护布袋除尘器的滤袋和布袋壳体。本实用新型设置了喷射装置，消石灰料罐和活性炭料罐中的消石灰、活性炭粉末经压缩空气喷入文丘里混合器，然后在第二风机的作用下，将文丘里混合器中的物料经过螺旋喷吹管喷射到布袋除尘器前的烟气管道里与经半干急冷塔降温后的烟气混合，活性炭吸收烟气中的二噁英，消石灰吸收烟气中的酸性气体和水汽。本实用新型可以有效延长布袋除尘器的滤袋和布袋壳体的使用寿命，还能有效避免因水汽过大导致的滤袋产生糊袋现象。

在一些实施方式中，二次燃烧室内设有氨水雾化器。由此，氨水雾化器可以为二流体氨水雾化器，通过压缩空气以一定压力将氨水雾化成水雾颗粒，覆盖于二次燃烧室的室体横截面，尾气经过水雾横截面与氨水产生化学反应，生成氮气和水，有效去除烟气中的氮氧化物。

在一些实施方式中，在二次燃烧室的后烟道上设有紧急排放装置，紧急排放装置包括排放口，紧急排放装置与二次燃烧室相配合，当二次燃烧室正常工作时，紧急排放装置的排放口关闭，当二次燃烧室异常停机时，紧急排放装置的排放口打开。由此，紧急排放装置可与常规的防爆门配合使用，安全可靠，避免因系统出现故障停机，高温气体对后续设备的损害，充分保证设备运行安全性。

在一些实施方式中，紧急排放装置包括壳体、驱动件、动力臂、阻力臂和密封盖板，壳体安装于二次燃烧室，排放口和驱动件设置于壳体，驱动件的驱动端连接一动力臂，动力臂的一端设有配重块，另一端固接于转动主轴上，转动主轴可转动地设置于壳体，转动主轴上还固接有阻力臂的一端，阻力臂上连接有密封盖板，密封盖板与排放口相配合；当二次燃烧室正常工作时，驱动件工作，驱动件驱动动力臂旋转，带动转动主轴及阻力臂向一个反向转动，阻力臂带动密封盖板压紧排放口；当二次燃烧室异常停机时，驱动件不工作，动力臂的一端因配重块的重力而下降，带动转动主轴及阻力臂向另一个方向转动，阻力臂带动密封盖板打开排放口。由此，当二次燃烧室正常工作时，在驱动件的驱动下，密封盖板与排放口紧密贴合，防止气体逃逸到大气中。当二次燃烧室异常停机时，驱动件不工作，动力臂会因配重块的重力而下降，将阻力臂一端的端密封盖板压起，气体从排放口紧急排入大气，避免造成安全隐患及伤害工作人员和抢修人员。

在一些实施方式中，布袋除尘器的滤袋采用ptfe+ptfe覆膜材质制成。由此，布袋除尘器能够有效对含尘尾气进行过滤，当含尘尾气进入布袋除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入相应收集灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供了一种异位直接热脱附系统，该系统采用一体式模块化布局，且采用撬块式安装方式，主要适用于大型土壤修复项目的。本实用新型的一体式模块化异位直接热脱附系统适用于挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等污染场地的修复，使修复后的土壤可再利用，特别对于处理一些突发性的有机污染环境事故，如由于意外泄漏、倾倒而发生的突发性土壤污染事故的应急修复，本系统可以做到快捷处理，并且不会造成二次污染，并且结构设计紧凑，设备大小考虑到运输方便，安装时间大大缩短，处理污染土壤量为20-30t/h，可连续不间断运行，现场安装、拆卸工期10天左右，设备运行安全性高。

2、在半干急冷塔的排气口与布袋除尘器的进气口之间设置了喷射装置，可以有效延长布袋除尘器的滤袋和布袋壳体的使用寿命，还能有效避免因水汽过大导致的滤袋产生糊袋现象。

3、设置了紧急排放装置，能有效避免因系统出现故障停机，高温气体对后续设备的损害，充分保证设备运行安全性。

附图说明

图1为本实用新型的一体式模块化异位直接热脱附系统的立体结构示意图；

图2为图1所示的一体式模块化异位直接热脱附系统的俯视布局示意图；

图3为图1所示的一体式模块化异位直接热脱附系统的系统框图；

图4为图1所示的一体式模块化异位直接热脱附系统的喷射装置的结构示意图；

图5为图1所示的一体式模块化异位直接热脱附系统的紧急排放装置的正视结构示意图；

图6为图5所示的紧急排放装置的俯视结构示意图；

图7为利用本实用新型的一体式模块化异位直接热脱附系统进行修复处理后的土壤的出土数据表；

图8为本实用新型的一体式模块化异位直接热脱附系统的烟囱排出的气体的检测结果统计表。

图1～8中的附图标记：1-进料皮带输送机；2-烘干窑；3-旋风除尘器；4-二次燃烧室；5-紧急排放装置；6-半干急冷塔；7-喷射装置；8-布袋除尘器；9-第一风机；10-酸洗塔；11-螺带混合器；12-出料皮带输送机；13-烟囱；71-消石灰料罐；72-活性炭料罐；73-文丘里混合器；74-螺旋喷吹管；75-第二风机；51-壳体；52-驱动件；53-动力臂；54-转动轴承座；55-阻力臂；56-密封盖板；57-沙封；58-配重块；59-防雨帽；50-转动主轴；511-排放口；512-密封环；513-支架；531-横梁；532-纵梁；561-翼缘板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1～6示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的一体式模块化异位直接热脱附系统。

如图1～6所示，该一体式模块化异位直接热脱附系统包括进料皮带输送机1、烘干窑2、旋风除尘器3、二次燃烧室4、半干急冷塔6、布袋除尘器8、酸洗塔10、出料皮带输送机12以及烟囱13。

进料皮带输送机1的进料端连通挖掘出的污染土壤，出料端连通烘干窑2的进料口，进料皮带输送机1用于将污染土壤送入烘干窑2内进行加温热脱附；

烘干窑2的出料口连通螺带混合器11的进料口，用于恢复脱附后的土壤性状，并通过出料皮带输送机12排放至指定位置；

烘干窑2的排气口连通旋风除尘器3的进气口，用于将土壤脱附处理后的尾气送入旋风除尘器3中进行气粒分离，去除尾气中的大颗粒粉尘；

旋风除尘器3的排气口连通二次燃烧室4的进气口，用于将分离后的尾气送入二次燃烧室4中进行高温完全氧化生成无害化尾气；

二次燃烧室4的排气口连通半干急冷塔6的进气口，用于将高温完全氧化后的尾气送入半干急冷塔6中急速冷却，防止含二噁英的有害化合物再次还原生成；

半干急冷塔6的排气口连通布袋除尘器8的进气口，用于将急冷后的尾气送入布袋除尘器8中；

布袋除尘器8的排气口通过第一风机9连通酸洗塔10的进气口；

酸洗塔10的排气口连通烟囱13的进气口。烟囱13设置于酸洗塔10的上方。由此，可以有效减少占地面积。

如图3～4所示，一体式模块化异位直接热脱附系统还包括喷射装置7。喷射装置7设置于半干急冷塔6的排气口与布袋除尘器8的进气口之间。喷射装置7能够喷射活性炭、硝石灰。由此，喷射装置7喷射的活性炭能够吸收经半干急冷塔6急冷后的尾气中的二噁英，硝石灰能够吸收经半干急冷塔6急冷后的尾气中的酸性气体和水汽，进而有效延长布袋除尘器8壳体51的使用寿命。

本实施方式的喷射装置7包括消石灰料罐71、活性炭料罐72、文丘里混合器73和螺旋喷吹管74。消石灰料罐71和活性炭料罐72的出料端通过对应的星型卸料器24共同连通文丘里混合器73的进料口。文丘里混合器73的一端设有进风口，进风口连通一第二风机75，文丘里混合器73的另一端设有与螺旋喷吹管74一端连通的出风/料口，螺旋喷吹管74的另一端连通至布袋除尘器8前的烟气管道。消石灰料罐71和活性炭料罐72中的消石灰、活性炭粉末经压缩空气喷入文丘里混合器73与经半干急冷塔44降温后的烟气混合。本实施方式的文丘里混合器73的进风口与出风/料口之间形成的风道至少经过消石灰料罐71和活性炭料罐72对应的文丘里混合器73进料口。消石灰料罐71对应的文丘里混合器73进料口靠近文丘里混合器73进风口的位置，活性炭料罐72对应的文丘里混合器73进料口靠近文丘里混合器73出风/料口的位置，使得活性炭先进入布袋除尘器8中吸附二噁英。第二风机75可采用罗茨风机。由于烟气经过半干急冷塔44后可能还会有少量的二噁英逃逸及水汽带入后段系统。为了充分去除二噁英，以及保护布袋除尘器8的滤袋和布袋壳体。本实用新型设置了喷射装置7，消石灰料罐71和活性炭料罐72中的消石灰、活性炭粉末经压缩空气喷入文丘里混合器73，然后在第二风机75的作用下，将文丘里混合器73中的物料经过螺旋喷吹管74喷射到布袋除尘器8前的烟气管道里与经半干急冷塔44降温后的烟气混合，活性炭吸收烟气中的二噁英，消石灰吸收烟气中的酸性气体和水汽。本实用新型可以有效延长布袋除尘器8的滤袋和布袋壳体的使用寿命，还能有效避免因水汽过大导致的滤袋产生糊袋现象。

二次燃烧室4内设有氨水雾化器。氨水雾化器可以为二流体氨水雾化器。本实施方式的氨水雾化器可以为市面上常用的氨水枪。由此，氨水雾化器能利用压缩空气以一定压力将氨水雾化成水雾颗粒喷入二次燃烧室4内，覆盖于室体横截面，烟气经过水雾横截面与氨水产生化学反应，化学方程式如下：

4nh3+4no+o2→4n2+6h2o；

4nh3+2no+2o2→3n2+6h2o；

8nh3+6no2→7n2+12h2o。

由此，本实用新型的二次燃烧室4能够有效去除烟气中的氮氧化物。

本实施方式的酸洗塔10采用立式多层填料废气吸收塔。废气气体从塔体侧方进气口进入废气吸收塔，在第一风机9的动力作用下，迅速充满进气段空间，然后均匀地通过均流段上升到第一级填料吸收段。在填料的表面上，气相中酸性物质与液相中碱性物质发生化学反应。反应生成物油(多数为可溶性盐类)随吸收液流入下部贮液槽。未完全吸收的废气气体继续进入第一级喷淋段。在喷淋段中吸收液从均布的喷嘴高速喷出，形成无数细小雾滴与气体充分混合、接触、继续发生化学反应。在喷淋段及填料段两相接触的过程也是材热与传质的过程。通过控制废气洗涤塔流速与滞贮时间保证这一过程的充分与稳定。对于某些化学活泼性较差的酸性气体，尚需在吸收液中加入一定量的表面活性剂。塔体的最上部是除雾段，气体中所夹带的吸收液雾滴在这里被清除下来，经过处理后的洁净空气从废气吸收塔另一侧进入烟囱13排入大气，本实施方式的烟囱13可以为烟囱13，并可在烟囱13上设置cems监控系统。

烘干窑2处理后的土壤经连通烘干窑2的螺旋出灰机输送至螺带混合器11，旋风除尘器3处理后的土壤经连通旋风除尘器3的螺旋出灰机输送至螺带混合器11，布袋除尘器8处理后的土壤经连通布袋除尘器8的螺旋出灰机输送至螺带混合器11，然后共同在螺带混合器11中加水混合搅拌，混合均匀后的物料经螺带混合器11的出料端排出至出料皮带输送机12的上方，出料皮带输送机12再将物料输送至指定的物料堆放点。

如图1～2所示，在二次燃烧室4的后烟道上设有紧急排放装置5。紧急排放装置5包括排放口511。紧急排放装置5与二次燃烧室4相配合：当二次燃烧室4正常工作时，紧急排放装置5的排放口511关闭，当二次燃烧室4异常停机时，紧急排放装置5的排放口511打开。由此，紧急排放装置5可与常规的防爆门配合使用，安全可靠，避免因系统出现故障停机，高温气体对后续设备的损害，充分保证设备运行安全性。

如图5～6所示，本实施方式的紧急排放装置5包括壳体51、驱动件52、动力臂53、阻力臂55和密封盖板56。壳体51安装于二次燃烧室4，排放口511和驱动件52设置于壳体51。本实施方式的排放口511设置于壳体51的底部，壳体51的侧壁上设有驱动件52，本实施方式驱动件52可以为气缸。驱动件52的缸杆端连接一动力臂53的臂体。动力臂53的一端设有配重块58，动力臂53的另一端固接于转动主轴50上。转动主轴50可转动地设置于壳体51。本实施方式的转动主轴50的两端通过转动轴承座54设置于壳体51的侧壁上，并且转动轴承座54为于驱动件52的下方。转动主轴50上还固接有阻力臂55的一端，阻力臂55上连接有密封盖板56，密封盖板56与排放口511相配合启闭。在本实施方式中，密封盖板56采用耐火材料制成。

当驱动件52及相应压缩机得电得气时，驱动件52的缸杆端动作拉紧动力臂53，动力臂53带动转动主轴50及阻力臂55向一个方向转动(顺时针旋转)，阻力臂55带动密封盖板56压紧排放口511。

当驱动件52及相应压缩机失电失气时，驱动件52的缸杆端不动作，动力臂53的一端因配重块58的重力而下降，动力臂53带动转动主轴50及阻力臂55向另一个方向转动(逆时针旋转)，阻力臂55带动密封盖板56打开排放口511。

本实施方式的驱动件52的缸体通过安装支架513固定安装于壳体51的侧壁上。

本实施方式的排放口511的内缘设有密封环512，密封环512与密封盖板56配合密封排放口511。排放口511的外缘设有沙封57，密封环512从侧面插入沙封57中。密封盖板56的边缘设有一圈外延的翼缘板561，密封盖板56的翼缘板561从上面插入沙封57中，阻隔排放口511气体逃逸到大气中。

如图6所示，本实施方式的动力臂53由连接于转动主轴50上的一对横梁531和连接于横梁531间的纵梁532组成，驱动件52的缸杆端连接于纵梁532。

壳体51的顶部设有防雨帽59，防雨帽59起到防雨阻挡作用。

本实施方式的紧急排放装置5的工作原理为：

当二次燃烧室4正常工作时，压缩机将压缩空气给气到驱动件52，驱动件52拉紧动力臂53关到位，阻力臂55上的密封盖板56与排放口511紧密贴合，防止气体逃逸到大气中。

当二次燃烧室4异常停机(比如现场供电供气系统失效时)时，驱动件52处于失电失气状态，动力臂53的外端因配重块58的重力而下降，将阻力臂55一端的端密封盖板56压起，密封盖板56的翼缘板561从沙封57中离开，进而打开排放口511，气体从排放口511紧急排入大气，避免造成安全隐患及伤害工作人员和抢修人员。

本实用新型提供了一种异位直接热脱附系统，该系统采用一体式模块化布局，且采用撬块式安装方式，主要适用于大型土壤修复项目的。本实用新型的一体式模块化异位直接热脱附系统适用于挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等污染场地的修复，使修复后的土壤可再利用，特别对于处理一些突发性的有机污染环境事故，如由于意外泄漏、倾倒而发生的突发性土壤污染事故的应急修复，本系统可以做到快捷处理，并且不会造成二次污染，并且结构设计紧凑，设备大小考虑到运输方便，安装时间大大缩短，处理污染土壤量为20-30t/h，可连续不间断运行，现场安装、拆卸工期10天左右，设备运行安全性高。

如图7～图8所示，在某土壤修复场地，采用本实用新型的一体式模块化异位直接热脱附系统进行土壤修复，处理后的土壤以及从烟囱13排放的气体均达标。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。