用鍋爐煙氣處理有機污染土壤的熱脫附裝置

  　　土壤是人類賴以生存的重要自然資源之一，也是人類生態環境的重要組成部分。隨著工礦業的迅速發展，土壤污染已日益嚴重。大批高污企業的搬遷，已產生了大量高污染風險土壤。土壤中有機污染物會改變土壤理化性質，破壞局部生態系統，給區域內動植物帶來直接和間接的毒性作用，并通過生物鏈的富集給人類造成危害風險，并嚴重影響土地使用功能。

  　　土壤修復一直是國際上的難點和熱點研究課題。目前常用的修復技術可分為物理、化學、生物或聯合修復技術等。通常填埋和焚燒技術費用昂貴，存在二次污染風險 ；生物技術處理周期長，效果不理想。熱脫附技術是一種已認可的有效技術之一，但是目前熱脫附工藝主要受限于能耗較高、尾氣處理困難，雖然已有部分專利提出解決方法，但對處理設備要求高、配套工藝復雜、操作難度高，仍然無法實現有效利用和推廣。

  　　中國專利 (CN102218446A) 公布了一種污染土的熱脫附方法，利用土壤中熱脫附出來的有機氣體燃燒供熱，由于土壤中污染物含量低，其燃燒可供應熱量少，無法保證系統連續和穩定運行，且燃燒后氣體需要后續處理設備。

  　　中國專利 (CN102029287A) 公開了一種有機物污染土壤滾筒式逆向熱脫附系統，采用熱油燃燒作為熱源，系統復雜能耗高，可操作性不強。

  　　中國專利 (CN103203355A) 公開了一種污染土壤的異位熱脫附處理方法，主要處理溫度窗口為 400℃以下，處理范圍受限。

  　　中國專利 (CN103272838A) 公開了持久性有機污染物污染土壤修復方法及裝置，采用間接加熱方式處理有機污染土壤，脫附氣體需單獨處理，整套工藝流程復雜，投資運行成本高，對核心設備 ( 授權公告號 CN203265252U) 要求高，不利于技術推廣。

  　　本實用新型的目的在于，克服上述現有技術缺點，更好發揮熱脫附技術優勢，提出一種利用鍋爐煙氣處理有機污染土壤熱脫附裝置，合理利用現有鍋爐熱源，通過極小部分改造，對有機污染土壤實現穩定、連續、高效的熱脫附處理，可適用不同污染類型、濃度的有機污染土壤的治理。

  　　一、本實用新型提出的技術方案是 ：

  　　一種利用鍋爐煙氣處理有機污染土壤的熱脫附裝置，由鍋爐主體，回轉窯熱脫附反應器，污染土壤預處理裝置組成，在鍋爐主體一側設有省煤器，在鍋爐主體和省煤器之間的管道上設有管路連接回轉窯熱脫附反應器端口 A，在回轉窯熱脫附反應器另一端口 B 通過引風機與鍋爐主體連接，構成鍋爐煙氣回流系統 ；在污染土壤預處理裝置和回轉窯熱脫附反應器的端口 B 之間連接有土壤干燥換熱器，在回轉窯熱脫附反應器端口 A 連接有土壤水冷換熱器，構成污染土壤溫度調節預處理系統，在土壤水冷換熱器和土壤干燥換熱器之間設有冷卻水管和回流冷卻水管，構成冷卻水循環系統，在土壤水冷換熱器下方設有潔凈土壤排出管。

  　　所述鍋爐主體高溫煙氣溫度為 600 ～ 900℃，抽取量為總煙氣量的 3 ～ 5％。

  　　所述回轉窯熱脫附反應器為常規回轉窯。

  　　所述土壤預處理裝置為常規破碎、篩分、干燥工藝設備組成。

  　　所述土壤水冷換熱器為噴淋式換熱器。

  　　所述土壤干燥換熱器為噴淋式換熱器。

  　　二、本實用新型的優點在于，

  　　鍋爐煙氣與污染土壤在回轉窯熱脫附反應器中逆向流動充分接觸，即利用少量鍋爐熱煙氣作為熱源，在保證鍋爐熱效率的前提下能夠減少傳統熱脫附工藝中的外加熱源投資和能耗，同時利用鍋爐爐膛內高溫實現對污染物的有效處理，微量未完全分解或生成有害物可通過鍋爐后續凈化裝置二次處理，減少額外投資和提升效率。由于鍋爐熱量穩定，能夠保證熱脫附供熱穩定，與傳統工藝相比，可不受脫附出有機氣體的熱量 ( 熱值、濃度 ) 影響。

  　　本實用新型合理利用現有鍋爐熱源，通過極小部分改造，對有機污染土壤實現穩定、連續、高效的熱脫附處理，可適用不同污染類型、濃度的有機污染土壤的治理。

  　　三、附圖說明

 

  　　圖 1 是一種利用鍋爐煙氣處理有機污染土壤的熱脫附裝置的構造示意圖

  　　圖 2 是一種利用鍋爐煙氣處理有機污染土壤的熱脫附裝置的使用狀態圖

  　　圖中 1- 土壤預處理裝置，2- 土壤干燥換熱器，3- 回轉窯熱脫附反應器，4- 土壤冷卻換熱器，5- 引風機，6- 鍋爐主體，7- 省煤器，8- 冷卻水管，9- 回流冷卻水管，10- 潔凈土壤排出管→煙氣環路 土壤環路冷卻水環路

  　　四、具體實施方式

  　　由圖 1 可見，一種利用鍋爐煙氣處理有機污染土壤的熱脫附裝置，由鍋爐主體，回轉窯熱脫附反應器，污染土壤預處理裝置組成，在鍋爐主體 6 一側設有省煤器 7，在鍋爐主體和省煤器之間的管道上設有管路連接回轉窯熱脫附反應器 3 端口 A，在回轉窯熱脫附反應器另一端口B通過引風機5與鍋爐主體連接，構成鍋爐煙氣回流系統 ；在污染土壤預處理裝置 1 和回轉窯熱脫附反應器 3 的端口 B 之間連接有土壤干燥換熱器 2，在回轉窯熱脫附反應器端口 A 連接有土壤水冷換熱器 4，構成污染土壤溫度調節預處理系統，在土壤水冷換熱器和土壤干燥換熱器之間設有冷卻水管 8 和回流冷卻水管 9，構成冷卻水循環系統，在土壤水冷換熱器下方設有潔凈土壤排出管 10。

  　　由圖 2 可見，本實用新型的使用方法是，抽取鍋爐省煤器前高溫煙氣，進入回轉窯熱脫附反應器，污染土壤預處理后逆向進入回轉窯熱脫附反應器，高溫煙氣與預處理后的污染土壤逆流充分接觸，使土壤中有機物脫附出來，通過引風機使窯內形成負壓，使形成的氣態有機物隨煙氣再次回流到鍋爐爐膛，有機物在爐膛內高溫燃燒徹底分解實現無害化，同時燃燒放熱補充引出煙氣的熱量消耗，熱脫附處理后的高溫土壤進入土壤冷卻換熱器用來加熱冷卻水，產生的水蒸氣進入土壤干燥換熱器用于干燥預處理階段的污染土壤，高溫土壤冷卻后成為潔凈土壤排出。

  　　煙氣流程 ：由鍋爐主體 6 尾部及省煤器 7 前端引出高溫煙氣 ( ＞ 600℃ )，為保證鍋爐熱效率，引出煙氣量宜小于總煙氣量 5％，高溫煙氣通過引風機 5 進入回轉窯熱脫附反應器 3 中，確?；剞D窯熱脫附反應器內負壓狀態避免污染氣體泄露，高溫煙氣與污染土壤直接進行逆流換熱，煙氣帶出氣態有機物混合進入鍋爐主體 6 中，利用鍋爐內高溫實現對有機物的高溫分解和燃燒凈化，有機物釋放熱量補充引出煙氣熱損失。

  　　土壤流程 ：污染土壤經過土壤預處理裝置 1 破碎、篩分后，進入土壤干燥換熱器 2，與高溫水蒸汽進行間接換熱，使土壤升溫至 120℃以上，保證土壤中水分排出實現干燥，之后土壤進入回轉窯熱脫附反應器 3 實現熱脫附處理，處理凈化后土壤排入土壤冷卻換熱器4 中加熱冷卻水，土壤冷卻后排出，可回填或用于路基等。

  　　冷卻水流程 ：補充冷卻水進入土壤冷卻換熱器4中，與回轉窯熱脫附反應器3出來的高溫土壤間接換熱，水溫升至 150℃以上，形成水蒸氣，再進入土壤干燥換熱器 2 中，間接干燥土壤，水溫降低后再次進入土壤冷卻換熱器用于冷卻土壤，水溫升高后，循環利用。