專利名稱：滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污染土壤的修復技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展和工業(yè)化的逐漸加劇，工業(yè)污染場地逐漸增多，為了保證生態(tài)環(huán)境和人體的健康，污染場地中污染土壤的修復已變成必然趨勢。目前國內(nèi)外應用的土壤修復技術(shù)包括焚燒、熱解吸、土壤淋洗、異位固定化/穩(wěn)定化技術(shù)及生物降解等。其中，我國在處理危險廢物和污染土壤時大多采用焚燒技術(shù)，可較好的去處土壤中的污染物。但焚燒直接破壞了土壤本身的性質(zhì)使其喪失原有的功能，且能耗較高，易產(chǎn)生二次污染。相比焚燒技術(shù)的局限性，采用熱解吸技術(shù)，通過加熱方式分離土壤中污染物的方式已得到人們重視。目前，熱解吸技術(shù)在國內(nèi)土壤污染治理工程上應用較少，已有的熱解吸設(shè)備存在裝置復雜、不宜拆卸、能源消耗多等問題，如有的需要空氣預熱系統(tǒng)或安裝布袋除塵器、吸附塔等，在成本及應用的方便性上存在不足。同時，某些設(shè)備存在加熱溫度相對較低的問題，對于處理土壤中熔沸點相差較大的污染物的能力不足，且尾氣燃燒設(shè)備可能造成二次污染。本發(fā)明針對上述問題，提出了一種便于搬運的小型滾筒式熱解吸修復系統(tǒng)，各處理單元方便更換實現(xiàn)便捷安裝，有助于降低成本，提高污染土壤的處理效率，方便應用，并具有節(jié)約能源，適用廣泛等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，特別適用于去除土壤中揮發(fā)性污染物的實驗室研究或相對較小規(guī)模的實際應用。所述滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)包括熱解吸單元和尾氣處理單元；所述熱解吸單元包括位于滾筒前端的進料裝置、位于滾筒后端的出料裝置、爐膛、設(shè)置在爐膛周圍的爐膛保溫層、穿設(shè)于爐膛的滾筒、設(shè)置在爐膛底部的加熱元件、和用于帶動滾筒轉(zhuǎn)動的傳動裝置；所述尾氣處理單元包括煙道、冷凝器、粗纖維過濾裝置、活性炭吸附裝置、計量計和真空泵。優(yōu)選地，所述進料裝置包括加料斗和斜溜管，并通過閘板閥控制給料量；所述加料斗設(shè)置有一螺旋彈簧下料器，以保證順利進料；所述出料裝置設(shè)置有出料孔和間板閥，以根據(jù)物料出料情況調(diào)整開度，并避免進入大量冷風。優(yōu)選地，所述出料裝置的表面還設(shè)置有觀察孔、熱電偶孔和氣氛孔，所述氣氛孔帶有閥門和聯(lián)接法蘭，以根據(jù)工藝通入氮氣氣體。優(yōu)選地，所述加熱元件為多個合金爐絲，所述合金爐絲均勻地分布在滾筒下端。優(yōu)選地，所述爐膛和滾筒內(nèi)分別設(shè)有至少一測溫元件，以顯示爐膛和滾筒內(nèi)的溫度，該測溫元件為K型熱電偶。優(yōu)選地，所述滾筒的前端和后端分別由支撐滾圈支撐；所述滾筒的內(nèi)腔設(shè)置有螺旋導料板和翻料板，以保證均勻加熱物料；所述滾筒的外壁鑲嵌有傳動齒輪圈，所述傳動齒輪圈由減速電機和傳動小齒輪驅(qū)動。滾筒采用耐熱不銹鋼材料，外部加熱爐爐膛為耐火纖維結(jié)構(gòu)，蓄散熱量少，節(jié)能。所述滾筒的外壁鑲嵌有傳動齒輪圈，所述傳動齒輪圈由減速電機和傳動小齒輪驅(qū)動。電機變頻調(diào)速，調(diào)速范圍0.3-2. 4r/min，滾筒傾角0.5 3. 5°?？舍槍Σ煌廴疚锏男再|(zhì)通過改變滾筒的轉(zhuǎn)速及傾角調(diào)節(jié)物料在滾筒內(nèi)的停留時間，提高處理效率。更優(yōu)選地，所述滾筒還設(shè)置有手動裝置，以避免意外停電時不能正常工作并避免滾筒高溫下?lián)p壞。從土壤中揮發(fā)出來的污染物及處理過程中產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過冷凝、過濾除塵、活性炭吸附等過程進行后續(xù)處理，使污染物滯留在裝置中，避免污染物逃逸而造成的二次污染。更優(yōu)選地，所述冷凝器的內(nèi)部由多個冷凝管構(gòu)成，所述冷凝器的外部由循環(huán)水冷卻；所述粗纖維過濾裝置為高分子纖維過濾裝置；所述活性炭吸附裝置與高分子纖維過濾裝置形成串聯(lián)，同時在兩者連接之間設(shè)置有直接排氣管，以便在無污染物的情況下提高排氣效率。冷凝器選用循環(huán)水進行冷凝，水可回收利用，節(jié)約環(huán)保；所選冷凝器內(nèi)有多個毛細管柱承載氣體，可分散高溫氣體，提高冷凝效率；除塵裝置采用高分子纖維過濾的方法，除塵效果好，使用方便簡潔；尾氣污染物的凈化采用活性炭顆粒等，吸附效果好且容易更換， 節(jié)約成本。優(yōu)選地，所述滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)還包括設(shè)置在爐膛外的控制柜，用以調(diào)節(jié)和控制滾筒溫度、轉(zhuǎn)速、真空度的參數(shù)。該控制柜通過人工智能溫控儀和晶間管模塊進行調(diào)功控制，該人工智能溫控儀具有超溫報警功能，以避免滾筒超溫燒壞。優(yōu)選地，所述滾筒和所述煙道、冷凝器、粗纖維過濾裝置、活性炭吸附裝置和真空泵均由耐熱不銹鋼材料制成，所述爐膛為耐火纖維結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果在于能快速有效地去除土壤中的揮發(fā)性污染物質(zhì)，且揮發(fā)出的污染物被尾氣處理裝置吸附，避免污染大氣。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單、安全，成本低，可移動，適用范圍廣。


圖1為本發(fā)明的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)的示意圖。附圖標記說明如下進料裝置1、煙道2、加熱爐保溫層3、滾筒4、出料裝置5、傳動裝置6、加熱元件7、 冷凝器8、粗纖維過濾裝置9、活性炭吸附裝置10、計量計11、真空泵12、爐膛13。
具體實施例方式為了能進一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其它目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實施例詳細說明如下，所說明的較佳實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非限定本發(fā)明。圖1為本發(fā)明的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)由熱解吸單元I和尾氣處理單元II構(gòu)成。所述熱解吸單元I包括位于滾筒前端的進料裝置1、位于滾筒后端的出料裝置5、設(shè)置在爐膛周圍的爐膛保溫層 3、穿設(shè)于爐膛的滾筒4、設(shè)置在爐膛底部的加熱元件7、用于帶動滾筒轉(zhuǎn)動的傳動裝置6、爐膛13。所述尾氣處理單元II包括煙道2、冷凝器8、粗纖維過濾裝置9、活性炭吸附裝置10、 計量計11和真空泵12。下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)的工作過程作進一步闡述。 打開電源，傳動裝置6開始運轉(zhuǎn)，帶動滾筒轉(zhuǎn)動起來，含揮發(fā)性污染物的土壤從進料裝置1 進入到滾筒4內(nèi)，隨滾筒轉(zhuǎn)動及翻料板翻動，物料向前傳動，加熱元件4通電加熱，均勻地分布在爐膛(其中，爐膛內(nèi)長度為900mm，爐膛內(nèi)設(shè)計溫度為IOO(TC)底部，使物料經(jīng)過爐膛時，保證物料能夠加熱均勻(物料最高焙燒溫度為950°C )。物料繼續(xù)向前，從出料裝置5 軸向出料，尾氣經(jīng)煙道2排向尾氣處理裝置的冷凝器8下端的進氣口，自然冷卻后的氣體從上端的出氣口排放至粗纖維過濾裝置9，在此氣體中的粉塵被吸附，尾氣經(jīng)過濾裝置下端排出，若尾氣無需活性炭吸附，則可通過管道直接從真空泵左端排向大氣；若尾氣需進一步處理，則氣體從活性炭吸附裝置10下端進入，揮發(fā)性污染物被吸附，干凈的氣體從上端排出， 經(jīng)氣體流量計11，最終從真空泵12右端排入大氣。其中，在滾筒的前端設(shè)有包括加料斗和斜溜管的進料裝置1加料，閘板閥控制給料量，采用不銹鋼制作。在滾筒的后端設(shè)有出料裝置5，出料裝置5設(shè)置有出料口和閘板閥， 可根據(jù)物料出料情況調(diào)整開度，避免進入大量冷風。出料裝置的表面設(shè)置有觀察孔、熱電偶孔及氣氛孔，氣氛孔帶有閥門及聯(lián)接法蘭，可根據(jù)工藝通入氮氣等氣體(但不能通入氫氣等具有爆炸性氣體)。出料裝置與滾筒采用接觸密封，密封效果好。爐膛和滾筒內(nèi)分別設(shè)有至少一測溫元件，以顯示爐膛和滾筒內(nèi)的溫度，該測溫元件為K型熱電偶。由滾筒側(cè)壁插入一個K型熱電偶，用于監(jiān)測滾筒實際溫度。該系統(tǒng)還包括設(shè)置在爐膛外的控制柜，用以調(diào)節(jié)和控制滾筒溫度、轉(zhuǎn)速、真空度的參數(shù)。該控制柜通過人工智能溫控儀和晶間管模塊進行調(diào)功控制，該人工智能溫控儀具有超溫報警功能，以避免滾筒超溫燒壞。滾筒4前端和后端分別由支撐滾圈支撐，所述滾筒的內(nèi)腔設(shè)置有螺旋導料板和翻料板，以保證均勻加熱物料。所述滾筒的外壁鑲嵌有傳動齒輪圈，所述傳動齒輪圈由減速電機和傳動小齒輪驅(qū)動。該減速電機可以變頻調(diào)速，滾筒轉(zhuǎn)速為0. 3-2. 4r/min，滾筒傾角可以調(diào)整為0. 5 3. 5度。若滾筒無傾角，無論如何調(diào)節(jié)滾筒轉(zhuǎn)速，土壤都不會從滾筒中轉(zhuǎn)出； 傾角過大，土壤在滾筒中無法停留便從直接裝置中滾出。調(diào)節(jié)物料在滾筒內(nèi)停留時間可改變滾筒轉(zhuǎn)速及滾筒傾角完成。滾筒設(shè)置有手動裝置，可以人工轉(zhuǎn)動滾筒，以避免滾筒高溫下?lián)p壞。在滾筒中部的下端設(shè)置有電加熱爐(即，加熱元件)，加熱區(qū)長度為0. 9米，加熱元件設(shè)于滾筒下端，以便滾筒在轉(zhuǎn)動，完全能夠保證物料加熱均勻。加熱元件為多個合金爐絲 (額定功率為Mkw)。爐膛13內(nèi)襯為耐火全纖維結(jié)構(gòu)，蓄散熱量少，升溫快。加熱爐外殼為型鋼鋼板結(jié)構(gòu)，外形美觀。滾筒4材料選用耐熱不銹鋼310S(Cr25Ni20)，滾筒規(guī)格為Φ 219*2000mm，壁厚 6mm,其最高使用溫度達1030°C，能夠抵抗一般酸堿腐蝕，滿足物料最高焙燒溫度要求。滾筒 4與物料直接接觸，滾筒4的內(nèi)腔設(shè)置有螺旋導料板和翻料板，以加熱均勻。物料出爐膛后在滾筒冷卻段自然冷卻出料。物料在焙燒過程中產(chǎn)生的廢氣由加料端的尾氣處理單元排出，所述尾氣處理單元包括煙道、冷凝器、粗纖維過濾裝置、活性炭吸附裝置、計量計和真空泵。所述冷凝器的內(nèi)部由多個冷凝管構(gòu)成，所述冷凝器的外部由循環(huán)水冷卻；所述粗纖維過濾裝置為高分子纖維過濾裝置；所述活性炭吸附裝置與高分子纖維過濾裝置形成串聯(lián)，同時在兩者連接之間設(shè)置有直接排氣管，以便在無污染物的情況下提高排氣效率。所述煙道、冷凝器、粗纖維過濾裝置和活性炭吸附裝置可以采用不銹鋼制作，一般所述煙道為C 76管、長度2. 5米，并帶有 1對聯(lián)接法蘭?，F(xiàn)場用戶需將排廢氣管引出室外或處理后排放。所述煙道上還設(shè)置有微壓傳感器和壓力儀表。本發(fā)明的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)適用于有機氯農(nóng)藥污染土壤，特別適用于處理初始濃度分別為119. 64mg/kg和32. 64mg/kg的含DDI1s和HCHs的有機氯農(nóng)藥污染土壤。 當采用解吸溫度280°C，停留時間12min時，DDTs和HCHs去除率均達到了 90% ；當選用解吸溫度400°C，停留時間為12min時，DDTs及HCHs總量分別為0. 384mg/kg,0. 09ang/kg，均低于國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準二級標準(0. 5mg/kg)。處理后的污染土壤基本上對農(nóng)作物及環(huán)境不造成影響，且修復后對土壤有機質(zhì)、PH、陽離子交換量、全氮等理化性質(zhì)的影響較小，而速效磷顯著增加。說明熱解吸技術(shù)對土壤自然肥力破壞較小，使得處理后土壤可恢復耕作。 本發(fā)明的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)能快速有效地去除土壤中的揮發(fā)性污染物質(zhì)，且揮發(fā)出的污染物被尾氣處理裝置吸附，避免污染大氣。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單、安全， 成本低，可移動，適用范圍廣。需要聲明的是，上述發(fā)明內(nèi)容及具體實施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實際應用，不應解釋為對本發(fā)明保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，當可作各種修改、等同替換、或改進。本發(fā)明的保護范圍以所附權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一種滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)包括熱解吸單元和尾氣處理單元；所述熱解吸單元包括位于滾筒前端的進料裝置、位于滾筒后端的出料裝置、爐膛、設(shè)置在爐膛周圍的爐膛保溫層、穿設(shè)于爐膛的滾筒、設(shè)置在爐膛底部的加熱元件、和用于帶動滾筒轉(zhuǎn)動的傳動裝置；所述尾氣處理單元包括煙道、冷凝器、粗纖維過濾裝置、活性炭吸附裝置、計量計和真空泵。
2.如權(quán)利要求1所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述進料裝置包括加料斗和斜溜管，并通過間板閥控制給料量；所述加料斗設(shè)置有一螺旋彈簧下料器；所述出料裝置設(shè)置有出料口和閘板閥。
3.如權(quán)利要求2所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述出料裝置的表面還設(shè)置有觀察孔、熱電偶探頭和氣氛孔，所述氣氛孔帶有閥門和聯(lián)接法蘭。
4.如權(quán)利要求1所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱元件為多個合金爐絲，所述合金爐絲均勻地分布在滾筒下端。
5.如權(quán)利要求1所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述爐膛和滾筒內(nèi)分別設(shè)有至少一測溫元件，該測溫元件為K型熱電偶。
6.如權(quán)利要求5所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述滾筒的前端和后端分別由支撐滾圈支撐；所述滾筒的內(nèi)腔設(shè)置有翻料板；所述滾筒的外壁鑲嵌有傳動齒輪裝置，所述傳動齒輪裝置由減速電機和傳動小齒輪驅(qū)動；滾筒轉(zhuǎn)速為0. 3-2. 4r/min，滾筒傾角為0.5 3. 5度。
7.如權(quán)利要求6所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述滾筒還設(shè)置有手動裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器的內(nèi)部由多個冷凝管構(gòu)成，所述冷凝器的外部由循環(huán)水冷卻；所述粗纖維過濾裝置為高分子纖維過濾裝置；所述活性炭吸附裝置與高分子纖維過濾裝置形成串聯(lián)，同時在兩者連接之間設(shè)置有直接排氣管。
9.如權(quán)利要求1 8任一所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在爐膛外的控制柜；該控制柜通過人工智能溫控儀和晶間管模塊進行調(diào)功控制，該人工智能溫控儀具有超溫報警功能。
10.如權(quán)利要求1所述的滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，其特征在于，所述滾筒和所述煙道、冷凝器、粗纖維過濾裝置、活性炭吸附裝置和真空泵均由耐熱不銹鋼材料制成，所述爐膛為耐火纖維結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)，所述滾筒式土壤熱解吸修復系統(tǒng)包括位于滾筒前端的進料裝置、位于滾筒后端的出料裝置、爐膛、設(shè)置在爐膛周圍的爐膛保溫層、穿設(shè)于爐膛的滾筒、設(shè)置在爐膛底部的加熱元件、用于帶動滾筒轉(zhuǎn)動的傳動裝置、和用于處理尾氣的尾氣處理單元。本發(fā)明的系統(tǒng)能快速有效地去除土壤中的揮發(fā)性污染物質(zhì)，且揮發(fā)出的污染物被尾氣處理裝置吸附，避免污染大氣。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單、安全，成本低，可移動，適用范圍廣。
文檔編號B09C1/06GK102284473SQ201110149838
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者張倩, 張新英, 李發(fā)生, 許端平, 谷慶寶 申請人:中國環(huán)境科學研究院