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用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附装置

2017-11-20 01:51:24 58 编辑:admin 来源:本站
    土壤是人类赖以生存的重要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。随着工矿业的迅速发展,土壤污染已日益严重。大批高污企业的搬迁,已产生了大量高污染风险土壤。土壤中有机污染物会改变土壤理化性质,破坏局部生态系统,给区域内动植物带来直接和间接的毒性作用,并通过生物链的富集给人类造成危害风险,并严重影响土地使用功能。
    土壤修复一直是国际上的难点和热点研究课题。目前常用的修复技术可分为物理、化学、生物或联合修复技术等。通常填埋和焚烧技术费用昂贵,存在二次污染风险 ;生物技术处理周期长,效果不理想。热脱附技术是一种已认可的有效技术之一,但是目前热脱附工艺主要受限于能耗较高、尾气处理困难,虽然已有部分专利提出解决方法,但对处理设备要求高、配套工艺复杂、操作难度高,仍然无法实现有效利用和推广。
    中国专利 (CN102218446A) 公布了一种污染土的热脱附方法,利用土壤中热脱附出来的有机气体燃烧供热,由于土壤中污染物含量低,其燃烧可供应热量少,无法保证系统连续和稳定运行,且燃烧后气体需要后续处理设备。
    中国专利 (CN102029287A) 公开了一种有机物污染土壤滚筒式逆向热脱附系统,采用热油燃烧作为热源,系统复杂能耗高,可操作性不强。
    中国专利 (CN103203355A) 公开了一种污染土壤的异位热脱附处理方法,主要处理温度窗口为 400℃以下,处理范围受限。
    中国专利 (CN103272838A) 公开了持久性有机污染物污染土壤修复方法及装置,采用间接加热方式处理有机污染土壤,脱附气体需单独处理,整套工艺流程复杂,投资运行成本高,对核心设备 ( 授权公告号 CN203265252U) 要求高,不利于技术推广。
    本实用新型的目的在于,克服上述现有技术缺点,更好发挥热脱附技术优势,提出一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤热脱附装置,合理利用现有锅炉热源,通过极小部分改造,对有机污染土壤实现稳定、连续、高效的热脱附处理,可适用不同污染类型、浓度的有机污染土壤的治理。
    一、本实用新型提出的技术方案是 :
    一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附装置,由锅炉主体,回转窑热脱附反应器,污染土壤预处理装置组成,在锅炉主体一侧设有省煤器,在锅炉主体和省煤器之间的管道上设有管路连接回转窑热脱附反应器端口 A,在回转窑热脱附反应器另一端口 B 通过引风机与锅炉主体连接,构成锅炉烟气回流系统 ;在污染土壤预处理装置和回转窑热脱附反应器的端口 B 之间连接有土壤干燥换热器,在回转窑热脱附反应器端口 A 连接有土壤水冷换热器,构成污染土壤温度调节预处理系统,在土壤水冷换热器和土壤干燥换热器之间设有冷却水管和回流冷却水管,构成冷却水循环系统,在土壤水冷换热器下方设有洁净土壤排出管。
    所述锅炉主体高温烟气温度为 600 ~ 900℃,抽取量为总烟气量的 3 ~ 5%。
    所述回转窑热脱附反应器为常规回转窑。
    所述土壤预处理装置为常规破碎、筛分、干燥工艺设备组成。
    所述土壤水冷换热器为喷淋式换热器。
    所述土壤干燥换热器为喷淋式换热器。
    二、本实用新型的优点在于,
    锅炉烟气与污染土壤在回转窑热脱附反应器中逆向流动充分接触,即利用少量锅炉热烟气作为热源,在保证锅炉热效率的前提下能够减少传统热脱附工艺中的外加热源投资和能耗,同时利用锅炉炉膛内高温实现对污染物的有效处理,微量未完全分解或生成有害物可通过锅炉后续净化装置二次处理,减少额外投资和提升效率。由于锅炉热量稳定,能够保证热脱附供热稳定,与传统工艺相比,可不受脱附出有机气体的热量 ( 热值、浓度 ) 影响。
    本实用新型合理利用现有锅炉热源,通过极小部分改造,对有机污染土壤实现稳定、连续、高效的热脱附处理,可适用不同污染类型、浓度的有机污染土壤的治理。
    三、附图说明
  利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附装置的构造示意图
    图 1 是一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附装置的构造示意图
    图 2 是一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附装置的使用状态图
    图中 1- 土壤预处理装置,2- 土壤干燥换热器,3- 回转窑热脱附反应器,4- 土壤冷却换热器,5- 引风机,6- 锅炉主体,7- 省煤器,8- 冷却水管,9- 回流冷却水管,10- 洁净土壤排出管→烟气环路 土壤环路冷却水环路
    四、具体实施方式
    由图 1 可见,一种利用锅炉烟气处理有机污染土壤的热脱附装置,由锅炉主体,回转窑热脱附反应器,污染土壤预处理装置组成,在锅炉主体 6 一侧设有省煤器 7,在锅炉主体和省煤器之间的管道上设有管路连接回转窑热脱附反应器 3 端口 A,在回转窑热脱附反应器另一端口B通过引风机5与锅炉主体连接,构成锅炉烟气回流系统 ;在污染土壤预处理装置 1 和回转窑热脱附反应器 3 的端口 B 之间连接有土壤干燥换热器 2,在回转窑热脱附反应器端口 A 连接有土壤水冷换热器 4,构成污染土壤温度调节预处理系统,在土壤水冷换热器和土壤干燥换热器之间设有冷却水管 8 和回流冷却水管 9,构成冷却水循环系统,在土壤水冷换热器下方设有洁净土壤排出管 10。
    由图 2 可见,本实用新型的使用方法是,抽取锅炉省煤器前高温烟气,进入回转窑热脱附反应器,污染土壤预处理后逆向进入回转窑热脱附反应器,高温烟气与预处理后的污染土壤逆流充分接触,使土壤中有机物脱附出来,通过引风机使窑内形成负压,使形成的气态有机物随烟气再次回流到锅炉炉膛,有机物在炉膛内高温燃烧彻底分解实现无害化,同时燃烧放热补充引出烟气的热量消耗,热脱附处理后的高温土壤进入土壤冷却换热器用来加热冷却水,产生的水蒸气进入土壤干燥换热器用于干燥预处理阶段的污染土壤,高温土壤冷却后成为洁净土壤排出。
    烟气流程 :由锅炉主体 6 尾部及省煤器 7 前端引出高温烟气 ( > 600℃ ),为保证锅炉热效率,引出烟气量宜小于总烟气量 5%,高温烟气通过引风机 5 进入回转窑热脱附反应器 3 中,确保回转窑热脱附反应器内负压状态避免污染气体泄露,高温烟气与污染土壤直接进行逆流换热,烟气带出气态有机物混合进入锅炉主体 6 中,利用锅炉内高温实现对有机物的高温分解和燃烧净化,有机物释放热量补充引出烟气热损失。
    土壤流程 :污染土壤经过土壤预处理装置 1 破碎、筛分后,进入土壤干燥换热器 2,与高温水蒸汽进行间接换热,使土壤升温至 120℃以上,保证土壤中水分排出实现干燥,之后土壤进入回转窑热脱附反应器 3 实现热脱附处理,处理净化后土壤排入土壤冷却换热器4 中加热冷却水,土壤冷却后排出,可回填或用于路基等。
    冷却水流程 :补充冷却水进入土壤冷却换热器4中,与回转窑热脱附反应器3出来的高温土壤间接换热,水温升至 150℃以上,形成水蒸气,再进入土壤干燥换热器 2 中,间接干燥土壤,水温降低后再次进入土壤冷却换热器用于冷却土壤,水温升高后,循环利用。

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