回轉窯式熱解吸焚燒一體化有機污染土壤修復系統的制作方法

本發明涉及土壤修復技術領域，尤其是一種回轉窯式熱解吸焚燒一體化有機污染土壤修復系統，屬于有機污染土壤修復方法或修復裝置領域。

背景技術：

工業化的迅速發展使人類賴以生存的環境污染問題凸顯，各種危害自然環境的廢棄物的不合理處置造成土壤和地下水的污染。土壤的污染具有隱蔽性和難以逆轉性等特點，不僅會直接或間接危害人體健康，還會導致其他許多環境問題。目前對土壤造成危害的污染物按其性質可以分為四類：有機污染物、重金屬污染物、放射性物質污染物和病原微生物污染物，其中有機污染物和重金屬污染及其復合污染的場地比較常見。據世界銀行2010年發布的《中國污染場地的修復與再開發的現狀分析》稱，近些年在工業企業搬遷遺留的場地中有3/5存在較嚴重的有機污染，其治理修復工作面臨著嚴重的挑戰，大多數搬遷后空出的場地都急需功能的轉換和二次開發。這些場地的受污染土壤已成為“化學定時炸彈”，嚴重威脅人體健康和環境安全，已經成為當前迫切需要解決的土壤環境問題。

多年以來不少有志于解決這一問題的研究者或單位為了解決這一土壤污染問題提出了一些技術方案。利用回轉窯技術、通過熱解吸修復技術是目前一些單位解決土壤有機污染比較慣用的技術方案。在特定的設備中通過直接或間接加熱，將污染介質及其所含的有機污染物加熱到足夠的溫度(通常被加熱到150～540℃)，使有機污染物從固相土壤中轉移到氣相并使其揮發出來的過程，氣相污染物再通過燃燒或冷凝吸附的方式處理，達標后排放。熱解吸技術通常分為低溫熱解吸(150～315℃)和高溫熱解吸(315～540℃)，處理的污染物范圍廣，包括低沸點物質、高沸點物質如石油烴、農藥、多環芳烴等。

中國專利文獻cn104785512b和中國專利文獻cn105983571a公開了兩種對污染土壤進行修復的技術方案。

目前常用的熱解吸設備多為傳統的回轉窯式設備，其出口的氣體和土壤溫度較高，接近加熱的核心溫度。廢氣和處理后的土壤溫度過高，不僅帶走了大量的熱量，造成能源浪費，后續還需增加相應的冷卻裝置，提高了處理系統的成本。雖然有一些技術方案和設計增加了余熱回收和利用裝置，但大多結構復雜缺乏現場使用價值。

技術實現要素：

本發明的目的：旨在針對上述現有技術的不足，提供一種有機污染土壤修復系統，采用直接加熱的方式，在回轉窯式窯爐內分別形成土壤預熱和廢氣冷卻區、高溫熱解吸區、氣體預熱和土壤冷卻區；該系統具有結構簡單、能耗低、解吸效率高等特點，可實現對有機污染土壤的高效修復。分離出的含有機污染物的氣體，大部分在窯爐內直接燃燒分解，少量隨煙塵進入尾氣處理系統，經處理達標后排放。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

這種回轉窯式熱解吸焚燒一體化有機污染土壤修復系統，包括污染土壤預處理系統、進料系統、回轉窯式熱解吸系統和尾氣處理系統，所述的回轉窯式熱解吸系統的一端設有固體進料口和氣體出料口，另一端設有固體出料口和燃燒機連接口；污染土壤預處理系統通過進料系統與回轉窯式熱解吸系統的固體進料口相連；回轉窯式熱解吸系統的氣體出料口通過管道與尾氣處理系統的進口相連；其特征在于：所述的污染土壤預處理系統包括破碎裝置和篩分裝置，使得污染土壤經風干、破碎、篩分，預處理后成濕度小于20％、粒徑小于20mm的顆粒；所述的進料系統包括可移動式皮帶輸送機、進料斗和葉輪給料機，可移動式皮帶輸送機的一端與污染土壤預處理系統的出料口相連，另一端與進料斗的進口相連，并經進料斗的出口與葉輪給料機的進料口相連；所述葉輪給料機的出口與回轉窯式熱解吸系統的固體進料口相連；進入回轉窯式熱解吸系統的被污染土壤在配置燃氣燃燒機的回轉窯內實現熱解吸，氣化物經旋風除塵、布袋除塵及活性炭吸附處理后經引風機導引至排風裝置；經冷卻后的已處理修復土壤顆粒，在檢測合格后自回轉窯排出；由此實現有機污染土壤熱解吸處理的全過程。

所述的回轉窯式熱解吸系統為改進的回轉窯式爐體以及匹配于爐體的燃氣燃燒機的組合裝置，所述的窯體包括筒體和設置在筒體下方的兩組滾輪及兩個基礎座，所述筒體以水平傾斜3°放置，筒體兩端分別設置有窯尾密封件、窯頭密封件；所述的筒體上的中間部位套設有一個大齒圈和三個輪帶，所述筒體中部的大齒圈以一基礎座為基座，所述的基座上設置有用于驅動大齒圈旋轉的驅動裝置；所述的三個輪帶中的兩個固定套設在窯尾和大齒圈中之間，一個固定套設在大齒圈和窯頭之間，其中的兩個輪帶下方各設置一組與筒體徑向垂直一組托輪，另一個輪帶的下部設有一基礎座；所述的兩組托輪構成了整個熱解吸系統移動時的承重支撐。

所述的回轉窯式熱解吸系統的有機污染土壤在筒體內的停留時間通過葉輪給料機的轉速、受驅動裝置控制的回轉窯的轉速和整個窯體傾斜角度的變化而得到調整。

所述的熱解吸系統以液化石油氣或天然氣為加熱能源，采用直接加熱的方式，燃氣通過軟管連接到燃氣燃燒機，燃氣燃燒機前端的噴氣燒嘴從窯頭伸入到爐體內部。

所述旋風除塵器兩端分別與熱解吸系統的氣體出料口和布袋除塵器相連。

所述活性炭吸附裝置兩端分別與布袋除塵器和引風機相連。

所述引風機兩端分別與活性炭吸附裝置和排氣裝置相連，所述的引風機之前設有一個翻板式閥門，同排氣裝置一起控制排氣風量。

所述的筒體轉速為0～10r/min。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：

1、回轉窯高溫熱解吸區的溫度為150～550℃，可根據污染土壤的有機物種類調節合適的熱解吸溫度，用最小的能耗將污染土壤中的有機污染物徹底去除，達到土壤修復的目的。

2、受污染土壤進入窯體內，被燃燒的火焰直接加熱，解吸出來的有機污染物大部分隨煙氣排出，少量在火焰處直接燃燒。

3、熱解吸系統的出料口氣體溫度為105～150℃，出料口固體溫度<100℃，不需額外增加氣體和固體的冷卻裝置，減少了出料氣體和固體的熱損耗，熱效率高、能耗低。

4、裝置可移動性好，方便在場地內和場地間的轉移。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程示意圖；

圖2為本發明的結構框圖；

圖3為本發明的熱解吸系統的結構示意圖。

圖中：1-土壤破碎裝置2-篩分裝置3-可移動式皮帶輸送機4-進料斗5-葉輪給料機6-回轉窯式熱解吸裝置7-土壤排放裝置8-燃氣9-燃氣燃燒機裝置10-旋風除塵器11-布袋除塵器12-活性炭吸附裝置13-引風機14-氣體排放裝置15-固體進料口16-氣體出料口不包17-窯頭密封件18-筒體19-輪帶20-輪子21-大齒輪22-基礎23-固體出料口24-燃氣燃燒機25-熱電偶溫度傳感器26-燒嘴27-驅動裝置。

具體實施方式

以下結合說明書附圖進一步闡述本發明，并給出本發明的實施例。

這種回轉窯式熱解吸焚燒一體化有機污染土壤修復系統，包括土壤預處理系統、進料系統、回轉窯式熱解吸系統和尾氣處理系統，所述的回轉窯式熱解吸系統的一端設有固體進料口和氣體出料口，另一端設有固體出料口和燃燒機連接口；污染土壤預處理系統通過進料系統與回轉窯式熱解吸系統的固體進料口相連；回轉窯式熱解吸系統的氣體出料口通過管道與尾氣處理系統的進口相連；其特征在于：所述的污染土壤預處理系統包括破碎裝置1和篩分裝置2，使得污染土壤經風干、破碎、篩分，預處理后成濕度小于20％、粒徑小于20mm的顆粒；所述的進料系統包括可移動式皮帶輸送機3、進料斗4和葉輪給料機5，可移動式皮帶輸送機3的一端與污染土壤預處理系統的出料口相連，另一端與進料斗4的進口相連，并經進料斗4的出口與葉輪給料機5的進料口相連；所述葉輪給料機5的出口與回轉窯式熱解吸系統的固體進料口相連；進入回轉窯式熱解吸系統的被污染土壤在配置燃氣燃燒機9的回轉窯內實現熱解吸，氣態污染物經旋風除塵、布袋除塵及活性炭吸附處理后經引風機導引至排風裝置；經冷卻后的已處理修復土壤顆粒，在檢測合格后自回轉窯排出；由此實現有機污染土壤熱解吸處理的全過程。

所述的回轉窯式熱解吸系統為改進的回轉窯式爐體以及匹配于爐體的燃氣燃燒機24的組合裝置，所述的窯體包括筒體18和設置在筒體下方的兩組滾輪20及兩個基礎座22，所述筒體18以水平傾斜3°放置，筒體18兩端分別設置有窯尾密封件、窯頭密封件；所述的筒體18上的中間部位套設有一個大齒圈21和三個輪帶19，所述筒體中部的大齒圈21以一基礎座22為基座，所述的基座上設置有用于驅動大齒圈旋轉的驅動裝置27；所述的三個輪帶19中的兩個固定套設在窯尾和大齒圈中21之間，一個固定套設在大齒圈21和窯頭之間，其中的兩個輪帶19下方各設置一組與筒體徑向垂直一組托輪20，另一個輪帶的下部設有一基礎座22；所述的兩組托輪構成了整個熱解吸系統移動時的承重支撐。

所述的回轉窯式熱解吸系統的有機污染土壤在筒體內的停留時間通過葉輪給料機5的轉速、受驅動裝置27控制的回轉窯的轉速和整個窯體傾斜角度的變化而得到調整。

所述的熱解吸系統以液化石油氣或天然氣為加熱能源，采用直接加熱的方式，燃氣通過軟管連接到燃氣燃燒機9，燃氣燃燒機9前端的噴氣燒嘴26從窯頭伸入到爐體內部。所述熱解吸系統的溫度主要由燃氣燃燒機噴氣量的大小控制，高溫熱解吸區的位置由噴氣燒嘴在爐體中的位置決定，出料口固體和氣體的溫度由以上兩者共同調節控制。

所述旋風除塵器10兩端分別與熱解吸系統的氣體出料口和布袋除塵器相連。

所述活性炭吸附裝置12兩端分別與布袋除塵器11和引風機13相連。

所述引風機13兩端分別與活性炭吸附裝置12和排氣裝置14相連，所述的引風機13之前設有一個翻板式閥門，同排氣裝置一起控制排氣風量。

所述的筒體轉速為0～10r/min。

如圖所示的這種回轉窯式熱解吸焚燒一體化有機污染土壤修復系統，其工作原理如下：

燃燒機燒嘴在爐體內部噴氣燃燒，使整個爐體形成一個中部高溫區和兩個分布在高溫區兩側的低溫區(與葉輪給料機、旋風除塵器相連接的位置稱之為預熱區；與修復后土壤排出部位相銜接的部位稱之為冷卻區)；有機污染土壤從窯頭進入爐體內，被熱空氣預熱，沸點較低的污染物在此階段就從土壤中解吸出來，揮發進入空氣中；隨著窯爐的轉動，污染土壤運移到中部高溫區，通過調節燃燒機噴氣量控制高溫區溫度高于目標污染物沸點，同時通過調節窯體傾角和轉速、使污染土壤在高溫區有足夠的停留時間，污染物在此階段完全從土壤中解吸出來，全部揮發進入空氣中；空氣中的污染物在尾氣處理系統被處理凈化；通過高溫區的土壤在窯尾的低溫區與補充進到窯體內的新風產生熱交換，空氣被加熱，土壤被冷卻。至此，有機污染土壤中的污染物被完全去除。

由于該回轉窯式熱解吸焚燒一體化有機污染土壤修復系統的下部設有兩組輪子，因此該系統可以在處理場地內隨意遷移。

以上是本申請人依據本技術方案給出的基本實施例，凡是本領域的其他人員依據本核心創意提出的改進，均應屬于本發明的保護范疇。