一种有机污染土壤热脱附系统

1.本发明涉及有机污染土壤热脱附技术领域，具体为一种有机污染土壤热脱附系统。


背景技术：

2.随着工农业的发展、城市化进程的加快和产业结构的调整，大批涉及化工、冶金、石油、交通运输和轻工等行业的污染企业先后搬迁或关闭，很多工业企业搬迁遗留场地的土壤中存在着挥发性有机污染物，在再开发利用过程中，土壤中的挥发分及半挥发分污染物可通过气-土循环和水-土循环进入到其他环境介质中，也可直接通过食物链或人类呼吸进入人体，危害人类健康。
3.热脱附技术已广泛应用于修复被挥发性/半挥发性有机物污染的土壤，将土壤加热至300-600℃，可有效去除其中的苯系物、农药、多环芳烃和非氯代挥发性/半挥发性有机物等污染物；
4.然而，如何提高热脱附系统的能量利用效率、提高有机污染土壤的处理效率，以及降低单位土壤的处理成本是该技术推广应用所面临的重要技术瓶颈。
5.目前，针对有机污染土壤热脱附系统主要有两种，一种是直接热脱附系统，即采用热烟气，热量通常来源于天然气的燃烧，直接加热土壤至指定温度，该方式的优点是土壤与热烟气直接接触，换热效率较高，但由于脱附出的有机污染物直接进入烟气中，大幅增加了尾气的处理量和处理难度，从而提高了处理成本；
6.另一种是间接热脱附系统，即通过套筒或者空心桨叶间接加热土壤，其优点是减少了尾气的处理量与处理难度，但由于土壤是热的不良导体，因此换热效率较低，同时空心桨叶转动中与土壤接触，磨损严重，故障率高。此外，现有的热脱附系统中，土壤加热设备往往是单体的，在一个装置内实现了土壤的干燥、加热、强挥发性有机物脱附、弱挥发分有机物脱附等整个过程，无法实现对各个过程的分级调控优化以适应不同有机污染土壤特性的差异。
7.因此，针对现有技术中存在的缺陷，本发明专利设计了一种有机污染土壤热脱附系统及装置。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种有机污染土壤热脱附系统，以解决背景技术中提出的问题。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有机污染土壤热脱附系统，包括投料模块、回转窑模块、流化床燃烧炉、旋风分离器和灰锥阀，所述流化床燃烧炉与回转窑模块连接，所述灰锥阀的一侧连接有投料模块，所述旋风分离器的顶端固定连接有第五气体出口，所述旋风分离器的一侧固定连接有第一进口，所述旋风分离器的底端固定连接有第一固体出口，所述旋风分离器通过第一进口与流化床燃烧炉连接，所述旋风分离器的底
端通过第一固体出口与灰锥阀连接，所述流化床燃烧炉的流化介质输入端设置有第二鼓风机。
10.优选的，所述投料模块包括滚筒筛、皮带、破碎机和螺旋给料机，所述滚筒筛的底端设置有皮带，所述皮带一侧的底端设置有破碎机，所述破碎机的底端设置有螺旋给料机，所述螺旋给料机与灰锥阀连接。
11.优选的，所述回转窑模块包括第一回转窑和第二回转窑，所述第一回转窑和第二回转窑均于灰锥阀连接，所述第一回转窑的外侧设置有第一气体入口、第一气体出口和第二气体出口，所述第二回转窑的外侧设置有第二气体入口、第三气体出口和第四气体出口，所述第四气体出口和第一气体入口连接。
12.优选的，所述第一气体出口与流化床燃烧炉之间设置有冷凝器，所述第二气体出口的输出端连接有急冷塔，所述急冷塔的输出端连接有布袋除尘器，所述布袋除尘器的输出端连接有引风机，所述引风机的输出端连接有烟囱。
13.优选的，所述第三气体出口与流化床燃烧炉连接，所述第二气体入口与第五气体出口连接。
14.优选的，所述流化床燃烧炉排出端设置有错流式换热器和排渣阀，所述错流式换热器的输入端设置有第一鼓风机。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1、本发明通过采用回转窑和流化床的双耦合反应设计，实现内侧直接加热和外侧间接加热的复合加热模式，有效提高了有机污染土壤的处理效率。
17.2、本发明通过对处理后的高温土壤颗粒进行能量梯级利用，粗颗粒土壤在移动床换热器内与空气直接接触换热，细颗粒土壤在回转窑内与原生有机污染土壤直接接触换热，有效降低了单位土壤的处理成本。
18.3、本发明通过调节灰锥阀开度，可改变进入第一回转窑和第二回转窑的高温土壤质量，以适应不同性质的有机污染土壤，有效提高了设备的适应性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
20.图1为本发明整体的结构示意图。
21.图中：1、滚筒筛；2、皮带；3、破碎机；4、螺旋给料机；5、第一回转窑；51、第一气体入口；52、第一气体出口；53、第二气体出口；6、第二回转窑；61、第二气体入口；62、第三气体出口；63、第四气体出口；7、流化床燃烧炉；8、冷凝器；9、旋风分离器；91、第一进口；92、第一固体出口；93、第五气体出口；10、灰锥阀；11、急冷塔；12、布袋除尘器；13、引风机；14、烟囱；15、错流式换热器；16、排渣阀；17、第一鼓风机；18、第二鼓风机。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.请参阅图1，一种有机污染土壤热脱附系统，包括投料模块、回转窑模块、流化床燃烧炉7、旋风分离器9和灰锥阀10，流化床燃烧炉7与回转窑模块连接，灰锥阀10的一侧连接有投料模块，旋风分离器9的顶端固定连接有第五气体出口93，旋风分离器9的一侧固定连接有第一进口91，旋风分离器9的底端固定连接有第一固体出口92，旋风分离器9通过第一进口91与流化床燃烧炉7连接，旋风分离器9的底端通过第一固体出口92与灰锥阀10连接，流化床燃烧炉7的流化介质输入端设置有第二鼓风机18。
24.投料模块包括滚筒筛1、皮带2、破碎机3和螺旋给料机4，滚筒筛1的底端设置有皮带2，皮带2一侧的底端设置有破碎机3，破碎机3的底端设置有螺旋给料机4，螺旋给料机4与灰锥阀10连接；
25.在本实施例中滚筒筛1的筛孔直径为10cm；
26.回转窑模块包括第一回转窑5和第二回转窑6，第一回转窑5和第二回转窑6均于灰锥阀10连接，第一回转窑5的外侧设置有第一气体入口51、第一气体出口52和第二气体出口53，第二回转窑6的外侧设置有第二气体入口61、第三气体出口62和第四气体出口63，第四气体出口63和第一气体入口51连接；
27.第一气体出口52与流化床燃烧炉7之间设置有冷凝器8，冷凝器8用于第一气体出口52与流化床燃烧炉7连接，冷凝器8冷凝污水排出位置与污水处理管的连接，第二气体出口53的输出端连接有急冷塔11，急冷塔11的输出端连接有布袋除尘器12，布袋除尘器12的输出端连接有引风机13，引风机13的输出端连接有烟囱14；
28.第三气体出口62与流化床燃烧炉7连接，第二气体入口61与第五气体出口93连接；
29.流化床燃烧炉7排出端设置有错流式换热器15和排渣阀16，错流式换热器15的输入端设置有第一鼓风机17。
30.破碎后的土壤经螺旋给料机4与灰渣阀10分离出的一部分高温细颗粒土壤一起进入第一回转窑5内进行加热，其中第一回转窑5采用夹套式结构，即夹套内流通高温烟气；
31.第一回转窑5内被加热后的有机污染土壤首先发生干燥反应，产生的水蒸气携带部分强挥发分有机物从第一气体出口52流出，进入冷凝器8内进行冷凝，冷凝后的水进入污水处理厂处理，不冷凝气则进入流化床燃烧炉7内，完成初步预处理；
32.预处理后的有机污染土壤随后与灰锥阀10分离的另一部分高温细颗粒土壤一起进入第二回转窑6内进行加热，其中第二回转窑6采用夹套式结构，即夹套内流通高温烟气，高温烟气来源于旋风分离器9第五气体出口93处，第一回转窑5和第二回转窑6的外夹套烟气采用串联布置，即第四气体出口63与第一气体入口51相连；
33.第二回转窑6内被加热后的有机污染土壤会释放部分强挥发分有机物和弱挥发分有机物，并从第三气体出口62排出，进入流化床燃烧炉7内；
34.热脱附后的有机污染土壤随后进入流化床燃烧炉7内进行深度处理，流化床燃烧炉7采用天然气作为燃料，其流化介质为第二鼓风机18排出的空气，有机污染土壤热脱附产生的挥发分有机物则在流化床燃烧炉7内进行燃烧反应；
35.燃烧产生的烟气携带部分细颗粒土壤经第一进口91进入旋风分离器9内进行气固分离，分离后产生的高温烟气从第五气体出口93排出，进入第二气体入口61内，高温细颗粒土壤则从第一固体出口92排出，经灰锥阀10调节进入第一回转窑5和第二回转窑6内的质量
流量；
36.流化床燃烧炉7内排出的高温粗颗粒土壤则进入错流式换热器15内，与第一鼓风机17排出的空气进行直接换热，吸热后的高温空气作为二次风进入流化床燃烧炉7内，而放热后的土壤则经排渣阀16排出进入暂存库；
37.此外，第二气体出口53排出的高温烟气进入急冷塔11内进行极冷，避免二噁英的再合成，随后进入布袋除尘器12内进行除尘处理，处理后的清洁烟气经引风机13从烟囱14排出。
38.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。