CN103147434B - 一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法，该处理系统包括工业废气热分离装置、废气净化装置、尾气收集处理装置、地基土搅拌装置、气体泵入装置。处理系统采用经除尘、脱硫、脱硝后的废气热，经分离装置和净化装置提取纯净二氧化碳，用搅拌装置将固化剂拌入地基土中，利用气体泵入装置将纯净二氧化碳泵入混合土中来碳化加固软土地基。废气净化装置包括吸收室和分解室，均是带阀门的密闭装置，装置内的净化溶液为碱溶液或碳酸盐溶液，或其混合液，可循环利用。该方法和处理系统充分利用工业的废气热，解决了工业废气热资源化利用的难题，同时提高了地基加固的施工效率和地基土强度。

Description

一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种加固软土地基的处理系统及方法，特别涉及一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法，属于环境岩土工程技术领域。

背景技术

2007年，政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告中指出：“自20世纪中期以来全球气候变暖是由于人为温室气体的排放增加所致，尤其是二氧化碳”。目前，人类活动引起全球二氧化碳的排放量约为每年240亿吨，累计的二氧化碳浓度为379ppm，超过工业化前的33％，并且每年将以超过1ppm的速度增加，给全球造成了许多重大灾难。据文献统计，二氧化碳的排放量到2025年将增加到388亿吨，全世界环境难民已达2500万人，预计到2050年，全球变暖导致的环境难民将达到1.5亿人，中国也深受气候变暖的危害。据2008年的《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书所述，中国气候变暖的趋势与全球的总趋势基本一致。中国百年来(1908-2007年)地表平均气温升高了1.1℃，近30年来，中国沿海的海表面温度上升了0.9℃，沿海海平面上升了9cm。中国科学家的预测结果表明：2020年中国年平均气温将升高1.3℃～2.1℃，2050年将升高2.3℃～3.3℃。这将引起极端天气气候事件发生频率增加，降水分布不均现象更加明显，强降水事件发生频率增加，干旱范围继续扩大，海平面上升趋势进一步加剧。因此，二氧化碳减排已成为制约经济社会和生态环境发展的瓶颈。

水泥生产排放的二氧化碳包括：煅烧熟料和燃料直接产生的二氧化碳和煅烧石灰石间接生成的二氧化碳；理论上，每生产1吨水泥熟料生成0.511吨二氧化碳，煤燃烧产生0.383～0.704吨二氧化碳。加上生成熟料时碳酸钙分解产生的二氧化碳，每生产1吨水泥熟料排放0.894～1.215吨二氧化碳，一般来说，每生产1吨水泥熟料排放约1吨二氧化碳。目前，每年全球波兰特水泥的产量超过25亿吨，并且预计到2050年可翻一倍，水泥生产产生的二氧化碳相当于所有全球人为排放的5～10％，有统计称，我国2008年水泥量超过7亿吨，水泥生产过程中的二氧化碳排放总量约占全国二氧化碳排放总量的18％～22％。

中国作为负责任的发展中大国和京都协定的签约国，承担着很重的二氧化碳减排责任，二氧化碳的减排、捕捉和封存已引起政府和科研界的关注，是当前环境工程研究的一个重点问题。但二氧化碳捕捉和封存技术仍处于探索和初始阶段，其安全性有待继续检验，成本相对较高。然而工程建设中水泥生产是二氧化碳产生的重要来源之一，国内外科学家早已开始研究波兰特水泥的替代品，如1867年法国所瑞尔(Sorel)发明的Sorel水泥，也称镁水泥或氯氧镁水泥；澳大利亚科学家John Harrison在2001和2004年利用活性氧化镁发明了Tec-cements、Eco-cements和Enviro-cements三种“绿色水泥”。同时Harrison强调了新型含镁水泥具有一些优于波兰特水泥的优势，如活性氧化镁可在比波兰特水泥低600～750℃的温度下生产，而水泥生产的煅烧温度高达1450℃；生产1吨氧化镁需要2.08吨的碳酸镁，产生约1.4吨的二氧化碳排放，生产1吨生石灰则需要1.8吨石灰石，并且排放约0.79吨二氧化碳；此外，生石灰是早期主要的土体固化剂，生石灰与土中的水分快速发生水化反应并生成氢氧化钙，该反应会降低土体中的含水量，改善土体性质，氢氧化钙经胶凝作用生成了硅酸钙，若通入二氧化碳也可由部分石灰石生成，从而提高固化土的强度。活性氧化镁在常温下可与水迅速发生反应，生成氢氧化镁，在通入二氧化碳作用下，可在数小时内完成碳化，能提高固化土的强度，经测试其强度并不低于水泥土的强度，同时吸收了二氧化碳，具有显著的环境效应。

我国处于工程建设的快速发展时期，仍有大量的地基加固工程，并且我国已有很多关于地基加固的技术和方法，但是目前所具有的处理装置在满足低碳环保和施工效率等方面仍存很大差距。

因此，结合以上环境问题和我国目前的现状，开发和研制一种具有自主知识产权的利用工业废气热加固软土地基的处理系统和方法，对我国二氧化碳减排、改善生态环境和提高地基加固效率等方面具有重要意义。

发明内容

针对上述存在的环境问题和工业废气热的可利用性，本发明的目的在于提供一种低碳、环保利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法，同时该发明也可提高地基的加固效率。

其技术解决方案为：

一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统，其特征在于：包括废气热分离装置5、废气净化装置、尾气收集处理装置15、地基土搅拌装置、气体泵入装置，所述废气热分离装置5的进气口与防腐保温管4的后端密封连接，防腐保温管4的前端与烟囱1的排气口顶端通过法兰盘2密封连接，防腐保温管4上设有排气阀A3，所述废气净化装置包括吸收室8和分解室10，吸收室8底部与废气热分离装置5通过防腐导气管6连接，防腐导气管6的一端与废气热分离装置5相连接，防腐导气管6的另一端伸入到吸收室8内底部，吸收室8的底部与分解室10的底部通过冷凝管19连通，冷凝管19上装有冷凝器18，吸收室8和冷凝器18之间的冷凝管上设有控制阀B17，分解室10置于加热箱9中，废气热分离装置5与加热箱9通过防腐导热管7连接，防腐导热管7一端与废气热分离装置5连接，防腐导热管7的另一端伸入到加热箱9中，尾气收集处理装置15与吸收室8顶端通过防腐导气管14连接，防腐导气管14上设有控制阀A13，分解室10内设有温度传感器40，吸收室8顶端上设有降压排气管11，降压排气管11上设有排气阀B12，所述搅拌装置包括桩机架29、搅拌轴32、多个搅拌叶片33、固化剂储藏容器31和固化剂输送管30，搅拌轴32竖直附着在桩机架29上，搅拌轴32与固化剂储藏容器31通过固化剂输送管30连接，所述多个搅拌叶片33固定在搅拌轴32上，所述气体泵入装置包括减压阀20、冷却抽气泵21、气体流量计22、导气管23、控制阀C24、高压气瓶25、压力泵26、高压管36和压力控制阀37，分解室10顶端与高压气瓶25顶端通过导气管23密封连接，从分解室10到高压气瓶25的方向上，导气管23上依次设有减压阀20、冷却抽气泵21、气体流量计22和控制阀C24，其中减压阀20置于分解室10顶端和冷却抽气泵21之间，与分解室10顶端和冷却抽气泵21相邻，冷却抽气泵21置于减压阀20和气体流量计22之间，与减压阀20和气体流量计22相邻，控制阀C24置于气体流量计22和高压气瓶25顶端之间，与气体流量计22和高压气瓶25顶端相邻，压力泵26置于高压气瓶25顶端，多个导入管27插入地基土28中，所述多个导入管27分别与支管38连接，高压管36的一端与高压气瓶25的内顶端连通，另一端通过压力控制阀37与支管38连接。

进一步地，吸收室8、分解室10和加热箱9均为密封容器，吸收室8中盛放反应液16，分解室10底部高度不低于吸收室8中反应液16的上平面，吸收室8采用防腐材料制作，分解室10采用防腐且导热的材料制作。

进一步地，所述多个搅拌叶片33通过螺栓或焊接连接在搅拌轴32的低端，搅拌轴32为中空状的，所述多个搅拌叶片33为对称排布，可为2或3层，在搅拌轴低端的两层搅拌叶片33之间的搅拌轴32上设有固化剂喷口34。

进一步地，导入管27上设有双排通气孔39，导入管27与支管38相连，支管38上方的地基土28表面覆设有密封膜35。

一种利用工业废气热加固软土地基的方法，其特征在于采用以下步骤实现：

a.利用防腐保温管4将除尘、脱硫、脱硝后的工业废气热输入到废气热分离装置5中，分离后的废气通过防腐导气管6通入吸收室8中，分离后的热量通过防腐导热管7导入加热箱9中，

b.在吸收室8中加入反应液16，关闭排气阀B12，打开控制阀A13，分离后的废气与反应液16充分反应后，关闭控制阀A13和减压阀20，打开控制阀B17和控制阀C24，废气将吸收室8中的反应后的溶液通过冷凝管19压入分解室10中，溶液完全进入分解室10后，关闭控制阀B17，打开控制阀A13，

c.分解室10中的溶液在热解作用下分解，生成二氧化碳气体和水蒸气，关闭压力控制阀37，冷却抽气泵21除去生成气体中的水蒸气，并将二氧化碳气体通过导气管23通入高压气瓶25中，

d.气体流量计22测量的当前流量低于正常流量的10％时，关闭控制阀C24，打开控制阀B17和控制阀A13和减压阀20，分解室10中的溶液在重力作用下经冷凝管19和冷凝器18流入吸收室8中，然后关闭控制阀B17，

e.重复实施步骤a-d，不断产生气体，

f.根据搅拌叶片33的半径和搅拌轴32的提升速度和旋转速度，设置固化剂输送率，通过地基土搅拌装置中的固化剂输送管30、搅拌轴32和固化剂喷口34将固化剂从固化剂储藏容器31喷入在地基土28中，并通过搅拌叶片33将固化剂和地基土28均匀搅拌，

g.打开压力控制阀37和压力泵26，将高压气瓶25中的气体通过高压管36、支管38、导入管27和通气孔39导入到地基土28中。

进一步地，所述分离后的废气包括二氧化碳气体，所述反应液16为碱溶液或饱和碳酸盐溶液。

进一步地，所述的固化剂为活性氧化镁粉末、生石灰粉末或两者的混合物。

进一步地，所述反应液16为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液或上述溶液的混合物，反应液16在吸收室8中反应后生成碳酸氢盐溶液，并被分离后的废气压入到分解室10中。

进一步地，所述分解室10中的温度传感器40所显示的分解室10的环境温度不低于反应液16反应以后且被压到分解室(10)中的碳酸氢盐热溶液分解的最低温度。

本发明的有益效果是：

由于采用了以上技术方案，本发明的一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法，采用的二氧化碳为来自电厂、化工厂或水泥厂等经处理净化后的废气，减少了环境中二氧化碳的排放量，由于在净化废气中使用了钠、钾的碱溶液或钠、钾碳酸盐溶液或其混合液，在分解过程中也充分利用了工业中排放出的余热，同时也实现了钠、钾的碱溶液或钠、钾碳酸盐溶液或其混合液的循环利用，节约了废气净化的成本，保证了余热的充分利用；地基加固使用了活性氧化镁粉末、生石灰粉末或两者混合物，相比于普通波兰特水泥，生产相同质量的活性氧化镁和生石灰所排放的二氧化碳相对较少，在原料上也具有显著的低碳环保效应；将二氧化碳通入地基土中，在地基土的上表面铺盖了密封膜，在施工加固过程中也减少了二氧化碳的泄漏，所以在施工阶段也具有明显的环境效应；地基土采用以活性氧化镁和生石灰或两者混合物为固化剂，然后通入一定压力的二氧化碳，加速了地基土的碳化固化，实现了地基土强度的快速增长，具有较高的施工加固效率。

附图说明

以下将结合附图1对本发明所述的利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法进行详细说明。

附图1是本发明的一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统的示意图。

其中：1-烟囱，2-法兰盘，3-排气阀A，4-防腐保温管，5-废气热分离装置，6-防腐导气管，7-防腐导热管，8-吸收室，9-加热箱，10-分解室，11-降压排气管，12-排气阀B，13-控制阀A，14-防腐导气管，15-尾气收集处理装置，16-反应液，17-控制阀B，18-冷凝器，19-冷凝管，20-减压阀，21-冷却抽气泵，22-气体流量计，23-导气管，24-控制阀C，25-高压气瓶，26-压力泵，27-导入管，28-地基土，29-桩机架，30-固化剂输送管，31-固化剂储藏容器，32-搅拌轴，33-搅拌叶片，34-固化剂喷口，35-密封膜，36-高压管，37-压力控制阀，38-支管，39-通气孔，40-温度传感器。

具体实施方式

一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法，处理系统主要由工业废气热分离装置5、废气净化装置、尾气收集处理装置15、地基土搅拌装置、气体泵入装置等组成，工业中直接产生的废气为二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、氮气、氨气、一氧化碳等，进入到过废气热分离装置5中的高温气体为除尘、脱硫、脱硝的气体，主要为一氧化碳、二氧化碳、氮气等。废气热分离装置5是一种吸收热量的装置，但并不吸收气体，经过废气热分离装置5的气体温度因热量被大部分吸收将会降低。其技术原理之一：类同于暖气片和太阳能吸热板，不过，常规的暖气片是内用的是以水为热媒介(最高温度可达98℃)或以蒸汽为热媒介(最高温度可达160℃)，在此废气热分离装置5中可以导热油为热媒介(最高温度可达400℃)。其技术原理之二：可使用麻省理工学院(MIT)的马丁·马尔多瓦(Martin Maldovan)所研发的合金化半导体纳米晶体技术，“热声子(heatphonons)晶体”便可以控制热量的通路，将热能汇聚(通常用于热能发电)，借助与该技术，废气热分离装置5也可大大吸收工业废气热中的热量。由于该技术在能源领域相对有较多研究，故在此仅作以简单说明。废气热分离装置5的进气口与防腐保温管4的后端密封连接，防腐保温管4前端与烟囱1排气口顶端通过法兰盘2密封连接，防腐保温管4上设有排气阀A3，废气净化装置由吸收室8和分解室10组成，吸收室8中盛放反应液16，反应液16主要为钠、钾的碱溶液或钠、钾的碳酸盐溶液或该碱溶液与碳酸盐溶液的混合液，与二氧化碳反应后生成钠或钾的碳酸氢盐溶液，分解室10中为吸收室8中经反应后的相应碳酸氢盐溶液，吸收室8反应完后在气压作用下压入分解室10中，分解室10中溶液热解后在自重作用下进入吸收室8中。装置设置中，确保分解室10底部的高度高于吸收室8中的上液面。

吸收室8底部与废气热分离装置5通过防腐导气管6连接，防腐导气管6的一端与废气热分离装置5相连接，防腐导气管6的另一端伸入到吸收室8内底部，吸收室8的底部与分解室10的底部通过冷凝管19连通，冷凝管19上装有冷凝器18，吸收室8和冷凝器18之间的冷凝管上设有控制阀B17，分解室10置于加热箱9中，废气热分离装置5与加热箱9通过防腐导热管7连接，防腐导热管7一端与废气热分离装置5连接，防腐导热管7的另一端伸入到加热箱9中，尾气收集处理装置15与吸收室8顶端通过防腐导气管14连接，防腐导气管14上设有控制阀A13，分解室10内设有温度传感器40，吸收室8顶端上设有降压排气管11，降压排气管11上设有排气阀B12，所述搅拌装置包括桩机架29、搅拌轴32、多个搅拌叶片33、固化剂储藏容器31和固化剂输送管30，搅拌轴32竖直附着在桩机架29上，搅拌轴32与固化剂储藏容器31通过固化剂输送管30连接，所述多个搅拌叶片33固定在搅拌轴32上，所述气体泵入装置包括减压阀20、冷却抽气泵21、气体流量计22、导气管23、控制阀C24、高压气瓶25、压力泵26、高压管36和压力控制阀37，分解室10顶端与高压气瓶25顶端通过导气管23密封连接，从分解室10到高压气瓶25的方向上，导气管23上依次设有减压阀20、冷却抽气泵21、气体流量计22和控制阀C24，其中减压阀20置于分解室10顶端和冷却抽气泵21之间，与分解室10顶端和冷却抽气泵21相邻，冷却抽气泵21置于减压阀20和气体流量计22之间，与减压阀20和气体流量计22相邻，控制阀C24置于气体流量计22和高压气瓶25顶端之间，与气体流量计22和高压气瓶25顶端相邻，压力泵26置于高压气瓶25顶端，多个导入管27插入地基土28中，所述多个导入管27分别与支管38连接，高压管36的一端与高压气瓶25的内顶端连通，另一端通过压力控制阀37与支管38连接。

吸收室8、分解室10和加热箱9均为密封容器，吸收室8中盛放反应液16，分解室10底部高度不低于吸收室8中反应液16的上平面，吸收室8采用防腐材料制作，分解室10采用防腐且导热的材料制作。

搅拌叶片33通过螺栓或焊接连接在搅拌轴32的低端，搅拌轴32为中空状的，所述多个搅拌叶片33为对称排布，可为2或3层，在搅拌轴低端的两层搅拌叶片33之间的搅拌轴32上设有固化剂喷口34。导入管27上设有双排通气孔39，导入管27与支管38相连，支管38上方的地基土28表面覆设有密封膜35。

利用工业废气热加固软土地基的具体实施方式：

虽然下述各个实施例中的采用的是碳酸氢钠溶液或碳酸氢钾溶液，但也可以使用其他碳酸氢盐溶液，该相应碳酸氢盐是碳酸反应液16反应以后得到的被压到分解室10中的溶液中的。温度传感器40在分解室10中，所以温度传感器40所显示温度即为分解室10中的环境温度，而碳酸氢盐在该温度下即可分解。

实施例1

a.利用防腐保温管4将除尘后的工业废气热传入工业废气热分离装置5中，分离后的废气通过防腐导气管6通入吸收室8中，分离后的热量通过防腐导热管7导入加热箱9中，

b.在吸收室8中加入的反应液16为氢氧化钠溶液，关闭排气阀B12，打开控制阀A13，过量二氧化碳气体与溶液充分反应生成饱和碳酸氢钠溶液后，关闭控制阀A13和减压阀20，打开控制阀B17和控制阀C24，废气将吸收室8的饱和碳酸氢钠溶液通过冷凝管19压入分解室10中，溶液完全进入分解室10后，关闭控制阀B17，打开控制阀A13，

c.分解室10中的饱和碳酸氢钠溶液在热的作用下分解出二氧化碳气体，其中分解室10中的温度不低于相应碳酸氢钠溶液分解的最低温度，然后关闭压力控制阀37，冷却抽气泵21将二氧化碳气体通过导气管23通入高压气瓶25中，其中相应碳酸氢钠溶液是反应液16反应以后得到的，并被废气压到分解室10中的。温度传感器40在分解室10中，所以温度传感器40所显示温度即为分解室10中的环境温度，而碳酸氢钠在该温度下即可分解，

d.气体流量计22低于正常流量的10％时，关闭控制阀C24，打开控制阀B17和控制阀A13和减压阀20，分解室10中的溶液在重力作用下经冷凝管19和冷凝器18流入吸收室8中，然后关闭控制阀B17，

e.重复实施步骤a-d，不断产生二氧化碳气体。

f.根据搅拌叶片33的半径和搅拌轴32的提升速度，设置活性氧化镁粉末输送率，通过地基土搅拌装置中的固化剂输送管30、中空状搅拌轴32和固化剂喷口34将活性氧化镁粉末从固化剂储藏容器31分布在地基土28，并通过搅拌叶片33将活性氧化镁粉末和地基土28均匀搅拌，

g.将导入管27垂直插入地基土28中，并连接到支管38上，打开压力控制阀37和压力泵26，将高压气瓶25中的二氧化碳通过高压管36、支管38、导入管27和通气孔39导入到地基土28中，地基土28的碳化反应需在密封膜35下进行生成碳酸镁。

实施例2

a.利用防腐保温管4将除尘后的工业废气热传入工业废气热分离装置5中，分离后的废气通过防腐导气管6通入吸收室8中，分离后的热量通过防腐导热管7导入加热箱9中，

b.在吸收室8中加入的反应液16为碳酸钠溶液，关闭排气阀B12，打开控制阀A13，过量二氧化碳气体与溶液充分反应生成饱和碳酸氢钠溶液后，关闭控制阀A13和减压阀20，打开控制阀B17和控制阀C24，废气将吸收室8的饱和碳酸氢钠溶液通过冷凝管19压入分解室10中，溶液完全进入分解室10后，关闭控制阀B17，打开控制阀A13，

c.分解室10中的饱和碳酸氢钠溶液在热的作用下分解出二氧化碳气体，其中分解室10中的温度不低于相应碳酸氢钠溶液分解的最低温度，然后关闭压力控制阀37，冷却抽气泵21将二氧化碳气体通过导气管23通入高压气瓶25中，其中相应碳酸氢钠溶液是反应液16反应以后得到的，并被废气压到分解室10中的。温度传感器40在分解室10中，所以温度传感器40所显示温度即为分解室10中的环境温度，而碳酸氢钠溶液在该温度下即可分解，

d.气体流量计22低于正常流量的10％时，关闭控制阀C24，打开控制阀B17和控制阀A13和减压阀20，分解室10中的溶液在重力作用下经冷凝管19和冷凝器18流入吸收室8中，然后关闭控制阀B17，

e.重复实施步骤a-d，不断产生二氧化碳气体。

f.根据搅拌叶片33的半径和搅拌轴32的提升速度，设置活性氧化镁粉末输送率，通过地基土搅拌装置中的固化剂输送管30、中空状搅拌轴32和固化剂喷口34将活性氧化镁粉末从固化剂储藏容器31分布在地基土28，并通过搅拌叶片33将活性氧化镁粉末和地基土28均匀搅拌，

g.将气体导入管27垂直插入地基土28中，并连接到支管38上，打开压力控制阀37和压力泵26，将高压气瓶25中的二氧化碳通过高压管36、支管38、导入管27和通气孔39导入到地基土28中，地基土28的碳化反应需在密封膜35下进行生成碳酸镁。

实施例3

a.利用防腐保温管4将除尘后的工业废气热传入工业废气热分离装置5中，分离后的废气通过防腐导气管6通入吸收室8中，分离后的热量通过防腐导热管7导入加热箱9中，

b.在吸收室8中加入的反应液16为氢氧化钾溶液，关闭排气阀B12，打开控制阀A13，过量二氧化碳气体与溶液充分反应生成饱和碳酸氢钾溶液后，关闭控制阀A13和减压阀20，打开控制阀B17和控制阀C24，废气将吸收室8的饱和碳酸氢钾溶液通过冷凝管19压入分解室10中，溶液完全进入分解室10后，关闭控制阀B17，打开控制阀A13，

c.分解室10中的饱和碳酸氢钾溶液在热的作用下分解出二氧化碳气体，其中分解室10中的温度不低于相应碳酸氢钾溶液分解的最低温度，然后关闭压力控制阀37，冷却抽气泵21将二氧化碳气体通过导气管23通入高压气瓶25中，其中相应碳酸氢钾溶液是反应液16与废气反应以后得到的，并被废气压到分解室10中的。温度传感器40在分解室10中，所以温度传感器40所显示温度即为分解室10中的环境温度，而碳酸氢钾溶液在该温度下即可分解，

d.气体流量计22低于正常流量的10％时，关闭控制阀C24，打开控制阀B17和控制阀A13和减压阀20，分解室10中的溶液在重力作用下经冷凝管19和冷凝器18流入吸收室8中，然后关闭控制阀B17，

e.重复实施步骤a-d，不断产生二氧化碳气体。

f.根据搅拌叶片33的半径和搅拌轴32的提升速度，设置生石灰输送率，通过地基土搅拌装置中的固化剂输送管30、中空状搅拌轴32和固化剂喷口34将生石灰从固化剂储藏容器31分布在地基土28，并通过搅拌叶片33将生石灰和地基土28均匀搅拌，

g.将气体导入管27垂直插入地基土28中，并连接到支管38上，打开压力控制阀37和压力泵26，将高压气瓶25中的二氧化碳通过高压管36、支管38、导入管27和通气孔39导入到地基土28中，地基土28的碳化反应需在密封膜35下进行生成硅酸钙和碳酸钙。

实施例4

a.利用防腐保温管4将除尘后的工业废气热传入工业废气热分离装置5中，分离后的废气通过防腐导气管6通入吸收室8中，分离后的热量通过防腐导热管7导入加热箱9中，

b.在吸收室8中加入的反应液16为氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液的等比例混合液，关闭排气阀B12，打开控制阀A13，过量二氧化碳气体与溶液充分反应生成饱和碳酸氢钠溶液后，关闭控制阀A13和减压阀20，打开控制阀17和控制阀C24，废气将吸收室8的饱和碳酸氢钠溶液通过冷凝管19压入分解室10中，溶液完全进入分解室10后，关闭控制阀B17，打开控制阀A13，

c.分解室10中的饱和碳酸氢钠溶液在热的作用下分解出二氧化碳气体，其中分解室10中的温度不低于相应碳酸氢钠溶液分解的最低温度，然后关闭压力控制阀37，冷却抽气泵21将二氧化碳气体通过导气管23通入高压气瓶25中，其中相应碳酸氢钠溶液是反应液16反应以后得到的，并被废气压到分解室10中的。温度传感器40在分解室10中，所以温度传感器40所显示温度即为分解室10中的环境温度，而碳酸氢钠溶液在该温度下即可分解，

d.气体流量计22低于正常流量的10％时，关闭控制阀C24，打开控制阀B17和控制阀A13和减压阀20，分解室10中的溶液在重力作用下经冷凝管19和冷凝器18流入吸收室8中，然后关闭控制阀B17，

e.重复实施步骤a-d，不断产生二氧化碳气体。

f.根据搅拌叶片33的半径和搅拌轴32的提升速度，设置活性氧化镁粉末和生石灰等比例混合物输送率，通过地基土搅拌装置中的固化剂输送管30、中空状搅拌轴32和固化剂喷口34将活性氧化镁粉末和生石灰等比例混合物从固化剂储藏容器31分布在地基土28，并通过搅拌叶片33将活性氧化镁粉末和生石灰等比例的混合物和地基土28均匀搅拌，

g.将气体导入管27垂直插入地基土28中，并连接到支管38上，打开压力控制阀37和压力泵26，将高压气瓶25中的二氧化碳通过高压管36、支管38、导入管27和通气孔39导入到地基土28中，地基土28的碳化反应需在密封膜35下进行生成硅酸钙、碳酸钙和碳酸镁。

实施例5

a.利用防腐保温管4将除尘后的工业废气热传入工业废气热分离装置5中，分离后的废气通过防腐导气管6通入吸收室8中，分离后的热量通过防腐导热管7导入加热箱9中，

b.在吸收室8中加入的反应液16为氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液的1:3混合液，关闭排气阀B12，打开控制阀A13，过量二氧化碳气体与溶液充分反应生成饱和碳酸氢钠溶液后，关闭控制阀A13和减压阀20，打开控制阀B17和控制阀C24，废气将吸收室8的饱和碳酸氢钠溶液通过冷凝管19压入分解室10中，溶液完全进入分解室10后，关闭控制阀B17，打开控制阀A13，

c.分解室10中的饱和碳酸氢钠溶液在热的作用下分解出二氧化碳气体，其中分解室10中的温度不低于相应碳酸氢钠溶液分解的最低温度，然后关闭压力控制阀37，冷却抽气泵21将二氧化碳气体通过导气管23通入高压气瓶25中，其中相应碳酸氢钠溶液是反应液16反应以后得到的，并被废气压到分解室10中的。温度传感器40在分解室10中，所以温度传感器40所显示温度即为分解室10中的环境温度，而碳酸氢钠溶液在该温度下即可分解，

d.气体流量计22低于正常流量的10％时，关闭控制阀C24，打开控制阀B17和控制阀A13和减压阀20，分解室10中的溶液在重力作用下经冷凝管19和冷凝器18流入吸收室8中，然后关闭控制阀B17，

e.重复实施步骤a-d，不断产生二氧化碳气体。

f.根据搅拌叶片33的半径和搅拌轴32的提升速度，设置活性氧化镁粉末输送率，通过地基土搅拌装置中的固化剂输送管30、中空状搅拌轴32和固化剂喷口34将活性氧化镁粉末从固化剂储藏容器31分布在地基土28，并通过搅拌叶片33将活性氧化镁粉末和地基土28均匀搅拌，

g.将气体导入管27垂直插入地基土28中，并连接到支管38上，打开压力控制阀37和压力泵26，将高压气瓶25中的二氧化碳通过高压管36、支管38、导入管27和通气孔39导入到地基土28中，地基土28的碳化反应需在密封膜35下进行生成碳酸镁。

Claims (9)

1.一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统，其特征在于：包括废气热分离装置(5)、废气净化装置、尾气收集处理装置(15)、搅拌装置、气体泵入装置，所述废气热分离装置(5)的进气口与防腐保温管(4)的后端密封连接，防腐保温管(4)前端与烟囱(1)的排气口顶端通过法兰盘(2)密封连接，防腐保温管(4)上设有排气阀A(3)，所述废气净化装置包括吸收室(8)和分解室(10)，吸收室(8)底部与废气热分离装置(5)通过防腐导气管(6)连接，防腐导气管(6)的一端与废气热分离装置(5)相连接，防腐导气管(6)的另一端伸入到吸收室(8)内底部，吸收室(8)的底部与分解室(10)的底部通过冷凝管(19)连通，冷凝管(19)上装有冷凝器(18)，吸收室(8)和冷凝器(18)之间的冷凝管上设有控制阀B(17)，分解室(10)置于加热箱(9)中，废气热分离装置(5)与加热箱(9)通过防腐导热管(7)连接，防腐导热管(7)一端与废气热分离装置(5)连接，防腐导热管(7)的另一端伸入到加热箱(9)中，尾气收集处理装置(15)与吸收室(8)内顶端通过防腐导气管(14)连接，防腐导气管(14)上设有控制阀A(13)，分解室(10)内设有温度传感器(40)，吸收室(8)顶端上设有降压排气管(11)，降压排气管(11)上设有排气阀B(12)，所述搅拌装置包括桩机架(29)、搅拌轴(32)、多个搅拌叶片(33)、固化剂储藏容器(31)和固化剂输送管(30)，搅拌轴(32)竖直附着在桩机架(29)上，搅拌轴(32)与固化剂储藏容器(31)通过固化剂输送管(30)连接，所述多个搅拌叶片(33)固定在搅拌轴(32)上，所述气体泵入装置包括减压阀(20)、冷却抽气泵(21)、气体流量计(22)、导气管(23)、控制阀C(24)、高压气瓶(25)、压力泵(26)、高压管(36)和压力控制阀(37)，分解室(10)内顶端与高压气瓶(25)内顶端通过导气管(23)密封连接，从分解室(10)到高压气瓶(25)的方向上，导气管(23)上依次设有减压阀(20)、冷却抽气泵(21)、气体流量计(22)和控制阀C(24)，其中减压阀(20)置于分解室(10)顶端和冷却抽气泵(21)之间，与分解室(10)顶端和冷却抽气泵(21)相邻，冷却抽气泵(21)置于减压阀(20)和气体流量计(22)之间，与减压阀(20)和气体流量计(22)相邻，控制阀C(24)置于气体流量计(22)和高压气瓶(25)顶端之间，与气体流量计(22)和高压气瓶(25)顶端相邻，压力泵(26)置于高压气瓶(25)顶端，多个导入管(27)插入地基土(28)中，所述多个导入管(27)分别与支管(38)连接，高压管(36)的一端与高压气瓶(25)的内顶端连通，另一端通过压力控制阀(37)与支管(38)连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统，其特征在于：吸收室(8)、分解室(10)和加热箱(9)均为密封容器，吸收室(8)中盛放反应液(16)，分解室(10)底部高度不低于吸收室(8)中反应液(16)的上平面，吸收室(8)采用防腐材料制作，分解室(10)采用防腐且导热的材料制作。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统，其特征在于：所述多个搅拌叶片(33)通过螺栓或焊接连接在搅拌轴(32)的低端，搅拌轴(32)为中空状的，所述多个搅拌叶片(33)为对称排布，可为2或3层，在搅拌轴低端的两层搅拌叶片(33)之间的搅拌轴(32)上设有固化剂喷口(34)。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统，其特征在于：导入管(27)上设有双排通气孔(39)，导入管(27)与支管(38)相连，支管(38)上方的地基土(28)表面覆设有密封膜(35)。

5.一种利用工业废气热加固软土地基的方法，其特征在于采用以下步骤实现：

a.利用防腐保温管(4)将除尘、脱硫、脱硝后的工业废气热输入到废气热分离装置(5)中，分离后的废气通过防腐导气管(6)通入吸收室(8)中，分离后的热量通过防腐导热管(7)导入加热箱(9)中，

b.在吸收室(8)中加入反应液(16)，关闭排气阀B(12)，打开控制阀A(13)，分离后的废气与反应液(16)充分反应后，关闭控制阀A(13)和减压阀(20)，打开控制阀B(17)和控制阀C(24)，废气将吸收室(8)中的反应后的溶液通过冷凝管(19)压入分解室(10)中，溶液完全进入分解室(10)后，关闭控制阀B(17)，打开控制阀A(13)，

c.分解室(10)中的溶液在热解作用下分解，生成二氧化碳气体和水蒸气，关闭压力控制阀(37)，冷却抽气泵(21)除去生成气体中的水蒸气，并将二氧化碳气体通过导气管(23)通入高压气瓶(25)中，

d.气体流量计(22)测量的当前流量低于正常流量的10％时，关闭控制阀C(24)，打开控制阀B(17)和控制阀A(13)和减压阀(20)，分解室(10)中的溶液在重力作用下经冷凝管(19)和冷凝器(18)流入吸收室(8)中，然后关闭控制阀B(17)，

e.重复实施步骤a-d，不断产生气体，

f.根据搅拌叶片(33)的半径和搅拌轴(32)的提升速度和旋转速度，设置固化剂输送率，通过地基土搅拌装置中的固化剂输送管(30)、搅拌轴(32)和固化剂喷口(34)将固化剂从固化剂储藏容器(31)喷入在地基土(28)中，并通过搅拌叶片(33)将固化剂和地基土(28)均匀搅拌，

g.打开压力控制阀(37)和压力泵(26)，将高压气瓶(25)中的气体通过高压管(36)、支管(38)、导入管(27)和通气孔(39)导入到地基土(28)中。

6.根据权利要求5所述的一种利用工业废气热加固软土地基的方法，其特征在于：所述分离后的废气包括二氧化碳气体，所述反应液(16)为碱溶液或饱和碳酸盐溶液。

7.根据权利要求5所述的一种利用工业废气热加固软土地基的方法，其特征在于：所述的固化剂为活性氧化镁粉末、生石灰粉末或两者的混合物。

8.根据权利要求6所述的一种利用工业废气热加固软土地基的方法，其特征在于：所述反应液(16)为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液或上述溶液的混合物，反应液(16)在吸收室(8)中反应后生成碳酸氢盐溶液，并被分离后的废气压入到分解室(10)中。

9.根据权利要求5所述的一种利用工业废气热加固软土地基的方法，其特征在于：所述分解室(10)中的温度传感器(40)所显示的分解室(10)内的环境温度不低于反应液(16)反应以后且被压到分解室(10)中的碳酸氢盐溶液热分解的最低温度。