異位土壤熱脫附技術方案

　　土壤熱脫附是修復污染土壤的有效方法之一，是通過直接或間接加熱，將土壤中有機污染物加熱至足夠高溫度，使其與土壤分離的過程。很顯然，土壤熱脫附需要消耗大量熱量，脫附后的氣態污染物需要經過專門的設備凈化處理后才能排放至大氣。因此，實際土壤熱脫附方法往往存在設備能耗高、設備結構復雜、運行費用昂貴等問題。

　　生物質循環流化床鍋爐是循環流化床鍋爐橫向功能拓展的典型設備，該設備不僅能處理秸稈類農林廢棄物，而且能產出蒸汽，用蒸汽驅動汽輪發電機發電，在目前生物質能源的規?；弥谐袚酥匾巧?。當生物質秸稈進入生物質循環流化床鍋爐燃燒后，固體組份通常以三種形式存在，一種是底渣，一種是循環灰，另一種是飛灰，其中，底渣溫度高，含碳量低，循環飛灰溫度高，含碳量高，活性好，而飛灰溫度低，含碳量低。底渣從鍋爐底部排出時，通常采用滾筒換熱器回收一部分熱量，但由于是間接換熱，效率較低，而且由于底渣對滾筒的磨損，常常發生管式換熱器的泄漏現象，影響設備的正常運行。對于帶有外置換熱器的生物質循環流化床鍋爐，控制循環灰的入爐量不僅能夠調節爐膛整體的溫度均勻性，而且可以調整主蒸汽的溫度，因此，循環灰自身具有較大的可控性和調節性。

　　如果能將生物質循環流化床鍋爐底渣的顯熱直接回收，用于土壤熱脫附的預熱階段，使土壤表面污染物快速蒸發，同時將生物質循環流化床鍋爐循環灰的顯熱直接回收，用于土壤熱脫附的解析階段，使顆粒內部污染物向外擴散，并且將活性好的生物質炭直接摻混于土壤中，使修復后的土壤提高活性成分，而且將修復后產生的污染性氣體送入生物質循環流化床鍋爐燃燒，那么，土壤熱脫附的能耗將大大降低，設備將大大簡化，土壤肥力將得到顯著提高。本發明內容就是基于以上背景提出的一種創新性方法。

　　針對常規土壤熱修復過程中需要消耗大量熱量，修復后的土壤由于 PH 值降低導致肥力下降，產生的熱解析氣體因含有污染性有機物質易引起二次污染等問題，提供了一種異位土壤熱脫附方法。

　　一、異位土壤熱脫附技術方案 ：

　　為解決上述技術問題，本發明提供一種異位土壤熱脫附方法，包括 ：一種異位土壤熱脫附方法，其特征在于，包括如下步驟 ：

　　(1) 將來自生物質循環流化床鍋爐的溫度為 700 ～ 800℃的底渣通過直接換熱的方式將熱量傳遞給一熱管，使熱管中的給水加熱后變為水蒸氣，得到一級降溫后的底渣 ；

　　(2) 將從生物質循環流化床鍋爐引出的 150 ～ 180℃的二次風與步驟 (1) 得到的一級降溫后的底渣進行流化作用，使一級降溫后的底渣進一步降溫，得到二級降溫后的底渣，同時，所述二次風被加熱成為一級加熱二次風 ；

　　(3) 所述二級降溫后的底渣進一步通過直接換熱的方式將熱量傳遞給一蛇形管，使蛇形管內的給水吸收熱量，同時，使所述二級降溫后的底渣與從生物質循環流化床鍋爐一次風冷端引出的溫度為 10 ～ 35℃的一次風進行流化作用，得到三級降溫后的底渣和一級加熱一次風，所述三級降溫后的底渣隨后排出系統 ；

　　(4) 將步驟 (2) 得到的一級加熱二次風與步驟 (3) 得到的一級加熱一次風和另外的從生物質循環流化床鍋爐一次風冷端引出的溫度為 10 ～ 35℃的一次風混合，經氣固分離后，得到的氣體作為待修復土壤的預熱風，固體返回到步驟 (3) 中與二級降溫后的底渣混合 ；

　　(5) 將待修復土壤與步驟 (4) 得到的預熱風進行流化作用，同時在所述預熱風的作用下使待修復的土壤與步驟 (1) 中的加熱后的熱管進行換熱，使待修復的土壤溫度升高 ；

　　(6) 將步驟 (5) 處理后的待修復的土壤與來自生物質循環流化床鍋爐的溫度為650 ～ 800℃的循環灰在解析風的作用下進行流化作用，通過直接換熱的方式將循環灰的熱量傳遞給待修復土壤，在此過程中，待修復土壤在升溫后發生熱解析，其中的揮發性和半揮發性有機污染物析出并擴散至熱解析風而形成解析氣體 ；

　　(7) 將從生物質循環流化床鍋爐一次風冷端引出的溫度為 10 ～ 35℃的一次風作為回熱風，使經步驟 (6) 處理后的修復后的土壤與所述回熱風進行流化作用，并在所述回熱風的作用下使所述修復后的土壤通過直接換熱的方式將熱量傳遞給回熱蛇形管，從而使修復后的土壤降溫，然后排出系統，而加熱后的回熱風則擴散至步驟 (6) 中的解析氣體中，并進一步引入到生物質循環流化床鍋爐，作為二次風補充爐內生物質燃燒，并分解其中的有機污染物，回熱蛇形管內的給水換熱后則變為回熱水蒸氣后進入生物質循環流化床鍋爐的水汽系統。

　　其中，步驟 (1) 中，所述的底渣經直接換熱后得到的一級降溫后的底渣的溫度為400 ～ 500℃。

　　步驟 (2) 中，所述的二次風經加熱后形成的一級加熱二次風的溫度為 100 ～250℃。

　　步驟 (3) 中，所述的蛇形管的初始給水溫度為 15 ～ 20℃，與二級降溫后的底渣換熱后溫度升至 120 ～ 200℃。

　　步驟 (3)中，所述的一級加熱一次風的溫度為 60～ 150℃，所述二級降溫后的底渣經流化作用后降溫至 60 ～ 90℃的三級降溫后的底渣并排出系統。

　　步驟 (4) 中，所述的預熱風的溫度為 80 ～ 200℃。

　　步驟 (5) 中，所述待修復土壤溫度升高至 150 ～ 250℃。

　　步驟 (6) 中，待修復土壤在升溫至 550 ～ 650℃后發生熱解析。

　　步驟 (7) 中，修復后的土壤降溫至 40 ～ 70℃后排出系統。

　　二、異位土壤熱脫附方法有益效果 ：

　　與常規的土壤修復方法相比，本發明具有如下的特色及優點 ：

　　1、常規土壤熱修復方法基本都采用專門的能源為熱修復提供需要的熱量，而本發明利用生物質循環流化床鍋爐底渣的顯熱預熱待修復土壤，采用循環飛灰的顯熱為熱修復提供熱量，這種方式充分利用了廢熱能量，大大減少了常規能源的使用。

　　2、常規熱修復方法修復后的土壤由于結構受到破壞而肥力明顯降低，本發明將含有較大含碳量的循環飛灰直接摻雜在修復后的土壤中，這樣可以大大提高了土壤的肥沃程度，有助于土壤的修復再利用。

　　3、常規土壤熱修復方法常將熱解析氣體直排大氣，這樣雖然修復了土壤，但污染了大氣環境，本發明將熱解析氣體全部送入生物質循環流化床鍋爐中進行直接焚燒，完全分解了含有揮發性污染物的熱解析氣體，避免了二次污染。

　　4、本發明借助熱管實現了相鄰設備間熱源底渣與冷源待修復土壤的間接換熱，這種布置方法可以減少復雜換熱設備的布置，有利于整體設備的緊湊性，而且在熱量傳遞過程中避免了物質的直接交換，保證了土壤成分結構的完整性。

　　5、本發明最大程度實現了高溫熱源能量的回收梯級利用 ；

　　6、本發明充分利用了熱源的殘余熱量，也最大程度回收了修復后土壤的顯熱。