CN110369477A - 基于直接热解脱附的土壤热解处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污染土壤的再生技术领域，特别涉及一种基于直接热解脱附的土壤热解处理方法及设备。该基于直接热解脱附的土壤热解处理方法包括土壤预处理、土壤在直接热解脱附炉内热解脱附、直接热解脱附炉的热解烟气处理，所述直接热解脱附炉的热解烟气处理中，具体步骤为：（1）将直接热解脱附炉的热解烟气分离得到高温烟尘和土壤热解气；（2）将高温烟尘与经过预处理的土壤混合后导入间接热解脱附炉进行热解脱附；（3）将间接热解脱附炉产生的热解脱附气导出，处理完毕的土壤从间接热解脱附炉排出。该基于直接热解脱附的土壤热解处理方法及设备能解决直接热解脱附工艺烟尘量较大、烟尘有机污染物浓度较高的技术问题，同时提高热解脱附工艺的处理效率。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤的再生技术领域，特别涉及一种基于直接热解脱附的土壤热解处理方法及设备。
背景技术
热解脱附技术已被广泛应用于修复被有机物污染的土壤。目前针对有机污染土壤的热解脱附系统主要有两种：一种是间接热解脱附系统，即将土壤和热烟气隔开，通过套筒或者空心浆叶间接加热土壤，其优点是尾气的处理量和处理难度较小，但间接热解脱附系统的换热效率较低，同时设备相对较复杂，设备成本高，设备的处理量不高；另一种是直接热解脱附系统，即采用热烟气与待处理土壤直接接触，加热至指定温度，这种方式的优点是土壤与热烟气直接接触，换热效率高，设备的处理量较大，但由于热烟气与土壤直接接触，热烟气的气量较大，土壤中的微小颗粒被携带，导致脱附气烟尘量较大。另外，直接热解脱附的工作温度在500℃左右，而烟气分离装置处的烟气温度在200℃左右，有机污染物又会在烟气分离装置处与烟尘结合，导致烟尘的有机污染物浓度较高。我公司采取的技术方案是：先用多管除尘器将大部分大颗粒烟尘截留，再把截留的大颗粒烟尘与原料混掺、回炉至直接热解脱附炉进行二次热解脱附处理。但是，混掺、回炉至直接热解脱附炉的处理方式，烟尘会一直循环，导致混掺、回炉处理的处理效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于直接热解脱附的土壤热解处理方法及设备，解决直接热解脱附工艺烟尘量较大、烟尘有机污染物浓度较高的技术问题，同时提高热解脱附工艺的处理效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，包括土壤预处理、土壤在直接热解脱附炉内热解脱附、直接热解脱附炉的热解烟气处理；所述土壤预处理包括控制土壤含水率的步骤；所述土壤在直接热解脱附炉内热解脱附包括：将经过预处理的土壤导入直接热解脱附炉进行热解脱附，直接热解脱附炉的热解烟气从直接热解脱附炉导出，处理完毕的土壤从直接热解脱附炉排出；
所述直接热解脱附炉的热解烟气处理中，具体步骤为：
（1）将直接热解脱附炉的热解烟气分离得到高温烟尘和土壤热解气；
（2）将高温烟尘与经过预处理的土壤混合后导入间接热解脱附炉进行热解脱附；
（3）将间接热解脱附炉产生的热解脱附气导出，处理完毕的土壤从间接热解脱附炉排出。
作为改进，经过预处理的土壤导入直接热解脱附炉前，土壤的含水率控制在25%以内。
作为改进，所述高温烟尘与经过预处理的土壤在螺旋进料器实现混合，混合方式为：经过预处理的土壤在螺旋进料器内推进至间接热解脱附炉的行程中，高温烟尘落在土壤的外表面实现对土壤的包裹。
作为改进，所述直接热解脱附炉的热解烟气分离得到的土壤热解气经过燃烧、尾气处理后达标排放。
作为进一步改进，所述步骤（2）中，经过预处理的土壤的含水率控制在40%以内。
作为改进，所述间接热解脱附炉产生的热解脱附气经过燃烧、尾气处理后达标排放。
本发明还提供了基于直接热解脱附的土壤热解处理设备，包括热解脱附炉、烟气分离装置、进料仓、热解气燃烧装置、尾气处理装置，
所述热解脱附炉包括直接热解脱附炉和间接热解脱附炉，直接热解脱附炉对土壤进行热解脱附后将热解烟气引至烟气分离装置；
烟气分离装置用于将热解烟气分离成高温烟尘和土壤热解气；
进料仓包括第一进料仓和第二进料仓，第一进料仓用于为直接热解脱附炉进料；第二进料仓与烟气分离装置的出料口连通，从烟气分离装置的出料口导出的高温烟尘与从第二进料仓进入的土壤混合后进入间接热解脱附炉；
热解气燃烧装置用于燃烧从直接热解脱附炉的热解烟气分离得到的土壤热解气和间接热解脱附炉产生的热解脱附气；
尾气处理装置用于净化从热解气燃烧装置出来的尾气。
作为改进，所述烟气分离装置为多管除尘器。
作为改进，所述第二进料仓与间接热解脱附炉之间设置有螺旋进料器，烟气分离装置的出料口与螺旋进料器连通。
作为改进，所述尾气处理装置包括布袋除尘单元和活性炭吸附单元。
本发明的有益效果有：
（1）高温烟尘存在易飘散的特点，所以其在直接热解脱附炉中停留时间较短，导致得不到充分的处理。另一方面，热解脱附的工作温度在500℃左右，而多管除尘器处的烟气温度在200℃左右，有机污染物又会在多管除尘器处与烟尘结合，所以，高温烟尘中有机污染物的含量较高。本发明为高温烟尘单独设置间接热解脱附炉，将高温烟尘收集后，由间接热解脱附炉进行第二次的热解脱附，使高温烟尘得到较彻底的解热解脱附处理，从而达到达标排放的要求。
（2）由于高温烟尘会在间接热解脱附炉进行第二次的热解脱附，所以可以加大直接热解脱附炉的进风量，将高温烟气及时带离直接热解脱附炉，减少高温烟气在直接热解脱附炉内的停留时间，有利于有机污染物在土壤中脱附出来，从而提高了直接热解脱附炉的热解脱附效率。
（3）为防止结焦现象，经过预处理的土壤导入直接热解脱附炉前，土壤的含水率需要控制在25%以内。而导入间接热解脱附炉的土壤由于其外表面包裹有高温烟尘，相当于在湿物料外包裹了一层干物料，从而不易结焦，所以，其含水率只需控制在40%以内，节省了土壤预处理的成本。另一方面，由于间接热解脱附炉内土壤的含水率相对较高，所以，其会产生较多的水气，有利于将土壤内的有机污染物带出土壤，从而起到提高土壤处理效率的作用。
（4）与将截留的大颗粒烟尘与原料混掺、回炉处理的方式相比，间接热解脱附炉的设置能将高温烟尘及时清除，有利于减少直接热解脱附炉内的挂焦现象和传输管道内的烟诟，从而保证整套系统的高效运行、提高土壤处理效率。
（5）与将截留的大颗粒烟尘与原料混掺、回炉处理的方式相比，高温烟尘经烟气分离装置后，能马上进入间接热解脱附炉进行再次的热解脱附，热量不会损失，减少了能量的损失，也避免了与原料混掺、回炉时可能造成的空气污染，也节省了转运成本。
附图说明
图1为发明的结构示意图。
图中：1、直接热解脱附炉；11、第一进料仓；2、间接热解脱附炉；21、第二进料仓；3、烟气分离装置；4、热解气燃烧装置；5、尾气处理装置；6、燃烧室；7、自动调节阀；8、中间风机；9、螺旋进料器。
具体实施方式
实施例1
本发明所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，包括土壤预处理、土壤在直接热解脱附炉内热解脱附、直接热解脱附炉的热解烟气处理；所述土壤预处理包括控制土壤含水率的步骤；所述土壤在直接热解脱附炉内热解脱附包括：将经过预处理的土壤导入直接热解脱附炉进行热解脱附，直接热解脱附炉的热解烟气从直接热解脱附炉导出，处理完毕的土壤从直接热解脱附炉排出；直接热解脱附炉的热解烟气分离得到的土壤热解气经过燃烧、尾气处理后达标排放。经过预处理的土壤导入直接热解脱附炉前，土壤的含水率控制在25%以内。
直接热解脱附炉的热解烟气处理中，具体步骤为：
（1）将直接热解脱附炉的热解烟气分离得到高温烟尘和土壤热解气。
（2）将高温烟尘与经过预处理的土壤混合后导入间接热解脱附炉进行热解脱附；导入间接热解脱附炉前，经过预处理的土壤的含水率控制在40%以内。高温烟尘与经过预处理的土壤在螺旋进料器实现混合，混合方式为：经过预处理的土壤在螺旋进料器内推进至间接热解脱附炉的行程中，高温烟尘落在土壤的外表面实现对土壤的包裹。
（3）将间接热解脱附炉产生的热解脱附气导出，处理完毕的土壤从间接热解脱附炉排出。间接热解脱附炉产生的热解脱附气经过燃烧、尾气处理后达标排放。
如图1所示，本发明所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理设备，包括热解脱附炉、烟气分离装置3、进料仓、热解气燃烧装置4、尾气处理装置5。
热解脱附炉包括直接热解脱附炉1和间接热解脱附炉2，直接热解脱附炉1对土壤进行热解脱附后将热解烟气引至烟气分离装置3。
烟气分离装置3用于将热解烟气分离成高温烟尘和土壤热解气，烟气分离装置为多管除尘器。
进料仓包括第一进料仓11和第二进料仓21，第一进料仓11用于为直接热解脱附炉1进料；第二进料仓21与烟气分离装置3的出料口连通，从烟气分离装置3的出料口导出的高温烟尘与从第二进料仓21进入的土壤混合后进入间接热解脱附炉2。
第二进料仓21与间接热解脱附炉2之间设置有螺旋进料器9，烟气分离装置3的出料口与螺旋进料器9连通。只需在现有的螺旋进料器9顶部开孔，并用管道与烟气分离装置3的出料口连接，则土壤在螺旋进料器9内螺旋推进的过程中，高温烟尘会自动落于土壤的外表面实现对土壤的包裹。
热解气燃烧装置4用于燃烧从直接热解脱附炉1的热解烟气分离得到的土壤热解气和间接热解脱附炉2产生的热解脱附气。
尾气处理装置5用于净化从热解气燃烧装置4出来的尾气。尾气处理装置5包括布袋除尘单元和活性炭吸附单元。
直接热解脱附炉1由燃烧室6提供热源。热解气燃烧装置4及燃烧室6的炉内温度为900~1100℃。中间风机8将土壤热解气和从间接热解脱附炉2导出的热解脱附气引入热解气燃烧装置4或燃烧室6，土壤热解气和热解脱附气中的有毒有害成分、可燃成分在炉内高温分解，实现无害化处理。
间接热解脱附炉2为螺旋推进式间接热解脱附炉，其螺旋采用变频电机带动，频率连续可调，炉体采用等温电加热的方法，出料温度在200~500℃可控，间接热解脱附炉2的排气口通过自动调节阀7与中间风机8连接。通过调节自动调节阀7，控制间接热解脱附炉2的炉内压力在-150Pa至-50Pa范围内。相比直接热解脱附炉1，间接热解脱附炉2的体积和处理能力可以设计得相对小一些。
Claims (10)
1.基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，包括土壤预处理、土壤在直接热解脱附炉内热解脱附、直接热解脱附炉的热解烟气处理；所述土壤预处理包括控制土壤含水率的步骤；所述土壤在直接热解脱附炉内热解脱附包括：将经过预处理的土壤导入直接热解脱附炉进行热解脱附，直接热解脱附炉的热解烟气从直接热解脱附炉导出，处理完毕的土壤从直接热解脱附炉排出；
其特征在于：所述直接热解脱附炉的热解烟气处理中，具体步骤为：
（1）将直接热解脱附炉的热解烟气分离得到高温烟尘和土壤热解气；
（2）将高温烟尘与经过预处理的土壤混合后导入间接热解脱附炉进行热解脱附；
（3）将间接热解脱附炉产生的热解脱附气导出，处理完毕的土壤从间接热解脱附炉排出。
2.根据权利要求1所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，其特征在于：经过预处理的土壤导入直接热解脱附炉前，土壤的含水率控制在25%以内。
3.根据权利要求1所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，其特征在于：所述高温烟尘与经过预处理的土壤在螺旋进料器实现混合，混合方式为：经过预处理的土壤在螺旋进料器内推进至间接热解脱附炉的行程中，高温烟尘落在土壤的外表面实现对土壤的包裹。
4.根据权利要求1所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，其特征在于：所述直接热解脱附炉的热解烟气分离得到的土壤热解气经过燃烧、尾气处理后达标排放。
5.根据权利要求1所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中，经过预处理的土壤的含水率控制在40%以内。
6.根据权利要求1所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理方法，其特征在于：所述间接热解脱附炉产生的热解脱附气经过燃烧、尾气处理后达标排放。
7.基于直接热解脱附的土壤热解处理设备，包括热解脱附炉、烟气分离装置、进料仓、热解气燃烧装置、尾气处理装置，其特征在于：
所述热解脱附炉包括直接热解脱附炉和间接热解脱附炉，直接热解脱附炉对土壤进行热解脱附后将热解烟气引至烟气分离装置；
烟气分离装置用于将热解烟气分离成高温烟尘和土壤热解气；
进料仓包括第一进料仓和第二进料仓，第一进料仓用于为直接热解脱附炉进料；第二进料仓与烟气分离装置的出料口连通，从烟气分离装置的出料口导出的高温烟尘与从第二进料仓进入的土壤混合后进入间接热解脱附炉；
热解气燃烧装置用于燃烧从直接热解脱附炉的热解烟气分离得到的土壤热解气和间接热解脱附炉产生的热解脱附气；
尾气处理装置用于净化从热解气燃烧装置出来的尾气。
8.根据权利要求7所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理设备，其特征在于：所述烟气分离装置为多管除尘器。
9.根据权利要求7所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理设备，其特征在于：所述第二进料仓与间接热解脱附炉之间设置有螺旋进料器，烟气分离装置的出料口与螺旋进料器连通。
10.根据权利要求7所述的基于直接热解脱附的土壤热解处理设备，其特征在于：所述尾气处理装置包括布袋除尘单元和活性炭吸附单元。
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