本發(fā)明涉及一種土壤修復(fù)裝置和方法，特別涉及一種強(qiáng)化逆流懸浮熱脫附土壤修復(fù)裝置和方法。

背景技術(shù)：

土壤修復(fù)是指利用物理、化學(xué)和生物的方法轉(zhuǎn)移、吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受水平，或?qū)⒂卸居泻Φ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)?，F(xiàn)有的物理修復(fù)技術(shù)能量消耗高、處理成本大而且需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，它只能處理小面積的土壤污染；化學(xué)法處理成本高而且存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；生物修復(fù)過(guò)程緩慢，場(chǎng)地條件和環(huán)境因素對(duì)修復(fù)效率影響較大，因此修復(fù)效果不穩(wěn)定；生物修復(fù)技術(shù)的環(huán)境條件苛刻、修復(fù)周期長(zhǎng)，但具有不產(chǎn)生二次污染的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上，有必要提供一種高效、能耗低、且在修復(fù)過(guò)程中不容易破壞土壤成分結(jié)構(gòu)的土壤修復(fù)裝置和方法。

一種土壤修復(fù)裝置，包括懸浮逆流預(yù)脫附器、強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐、成品冷卻單元、物料處理單元、尾氣終燃室及空氣逆流強(qiáng)化換熱器，所述懸浮逆流預(yù)脫附器包括第一旋風(fēng)筒、第二旋風(fēng)筒及第三旋風(fēng)筒，所述成品冷卻單元包括滾筒冷卻機(jī)，所述物料處理單元包括粉磨烘干熱脫附器，所述粉磨烘干熱脫附器對(duì)土壤進(jìn)行烘干和研磨，來(lái)自所述第一旋風(fēng)筒的氣流對(duì)土壤中的污染物進(jìn)行脫附操作，所述尾氣終燃室將脫附產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行焚燒熱解，所述空氣逆流強(qiáng)化換熱器對(duì)進(jìn)入其較低溫度的環(huán)境空氣和經(jīng)焚燒的廢氣進(jìn)行熱交換，所述粉磨烘干熱脫附器對(duì)研磨后粒度合格的顆粒進(jìn)行篩選，來(lái)自所述第二旋風(fēng)筒和第三旋風(fēng)筒的氣流與顆粒進(jìn)行逆流熱交換，所述強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐內(nèi)的氣流對(duì)顆粒進(jìn)行減速和分散使得顆粒懸浮在爐內(nèi)并向上運(yùn)動(dòng)，加速熱解和污染物的脫附，所述滾筒冷卻機(jī)對(duì)顆粒進(jìn)行冷卻后輸出。

一種采用上述土壤修復(fù)裝置對(duì)含有污染物的土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)方法，該修復(fù)方法包括以下步驟：

通過(guò)粉磨烘干熱脫附器對(duì)土壤進(jìn)行烘干和研磨，并通過(guò)來(lái)自第一旋風(fēng)筒的氣流對(duì)土壤中的污染物進(jìn)行脫附操作；

通過(guò)尾氣終燃室將廢氣進(jìn)行焚燒熱解；

通過(guò)空氣逆流強(qiáng)化換熱器對(duì)進(jìn)入其較低溫度的環(huán)境空氣和經(jīng)焚燒的廢氣進(jìn)行熱交換；

通過(guò)所述粉磨烘干熱脫附器對(duì)研磨后粒度合格的顆粒進(jìn)行篩選，并通過(guò)來(lái)自第二旋風(fēng)筒和第三旋風(fēng)筒的氣流與顆粒進(jìn)行逆流熱交換后進(jìn)入強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐；

通過(guò)所述強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐內(nèi)的氣流對(duì)顆粒進(jìn)行減速和分散使得顆粒懸浮在爐內(nèi)并向上運(yùn)動(dòng)，加速熱解和污染物的脫附，熱解和脫附的顆粒經(jīng)由所述第三旋風(fēng)筒進(jìn)入滾筒冷卻機(jī)；及

通過(guò)所述滾筒冷卻機(jī)對(duì)顆粒進(jìn)行冷卻后輸出。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明土壤修復(fù)裝置和方法通過(guò)粉磨烘干熱脫附器對(duì)土壤進(jìn)行烘干和研磨，并通過(guò)來(lái)自第一旋風(fēng)筒的氣流對(duì)土壤中的污染物進(jìn)行脫附操作；通過(guò)所述粉磨烘干熱脫附器對(duì)研磨后粒度合格的顆粒進(jìn)行篩選，并通過(guò)來(lái)自第二旋風(fēng)筒和第三旋風(fēng)筒的氣流與顆粒進(jìn)行逆流熱交換；及通過(guò)強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐內(nèi)的氣流對(duì)顆粒進(jìn)行減速和分散使得顆粒懸浮在爐內(nèi)并向上運(yùn)動(dòng)，加速熱解和污染物的脫附，提高了熱脫附率并降低了能耗低，且在修復(fù)過(guò)程中不容易破壞土壤成分結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明土壤修復(fù)裝置的一較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明土壤修復(fù)方法的一較佳實(shí)施方式的流程圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明一種土壤修復(fù)裝置的較佳實(shí)施方式包括一懸浮逆流預(yù)脫附器100、一強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200、一成品冷卻單元300、一物料處理單元400、一酸洗塔500、一尾氣終燃室600、一空氣逆流強(qiáng)化換熱器700及一成品處理單元800。

所述懸浮逆流預(yù)脫附器100包括一第一旋風(fēng)筒C1、一第二旋風(fēng)筒C2及一第三旋風(fēng)筒C3。所述第二旋風(fēng)筒C2和第一旋風(fēng)筒C1、所述第三旋風(fēng)筒C3和第二旋風(fēng)筒C2之間、所述強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200和第三旋風(fēng)筒C3之間分別通過(guò)換熱風(fēng)管串聯(lián)在一起。所述懸浮逆流預(yù)脫附器100并不限于包括三個(gè)旋風(fēng)筒，也可由三個(gè)以上的旋風(fēng)筒組成。多個(gè)旋風(fēng)筒之間換熱風(fēng)管的連接方式不限于串聯(lián)方式，也可采用串并聯(lián)混合的方式連接。所述換熱風(fēng)管內(nèi)的設(shè)計(jì)風(fēng)速為20～22米/秒。所述換熱風(fēng)管可設(shè)計(jì)為直管或彎管。

所述成品冷卻單元300包括一滾筒冷卻機(jī)310和一第四旋風(fēng)筒C4。所述滾筒冷卻機(jī)310在安裝時(shí)沿排料方向具有2％～5％的傾斜度。所述滾筒冷卻機(jī)310內(nèi)的設(shè)計(jì)風(fēng)速為0.5～1.2米/秒。所述滾筒冷卻機(jī)310和第四旋風(fēng)筒C4可同時(shí)使用，也可分別單獨(dú)使用。

所述物料處理單元400包括一粉磨烘干熱脫附器410、一袋式收塵器420及一生料倉(cāng)430。所述粉磨烘干熱脫附器410內(nèi)粉碎和研磨粒度為80～200微米。所述粉磨烘干熱脫附器410內(nèi)烘干后水分含量低于15％。所述粉磨烘干熱脫附器410采用立式輥磨粉磨工藝，但并不限于立式輥磨粉磨工藝，也可采用輥壓機(jī)粉磨工藝或球磨粉磨工藝。

所述尾氣終燃室600內(nèi)設(shè)置有脫硝裝置。

所述成品處理單元800內(nèi)設(shè)置有泥化或造粒設(shè)備。

所述空氣逆流強(qiáng)化換熱器700和強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200之間設(shè)置一第一風(fēng)機(jī)910。所述第一旋風(fēng)筒C1和粉磨烘干熱脫附器410之間設(shè)置一第二風(fēng)機(jī)920。所述酸洗塔500和一煙囪900之間設(shè)置一第三風(fēng)機(jī)930。所述袋式收塵器420和尾氣終燃室600之間設(shè)置一第四風(fēng)機(jī)940。所述生料倉(cāng)430和懸浮逆流預(yù)脫附器100之間設(shè)置一提升機(jī)950。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，為采用上述土壤修復(fù)裝置對(duì)含有污染物的土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)方法的流程圖，該修復(fù)方法包括以下步驟：

S201：通過(guò)所述粉磨烘干熱脫附器410對(duì)稱(chēng)重后的土壤進(jìn)行烘干和研磨，并通過(guò)來(lái)自所述第一旋風(fēng)筒C1的250～300攝氏度的氣流對(duì)土壤中的污染物進(jìn)行脫附操作。

S202：在所述第四風(fēng)機(jī)940的負(fù)壓作用下，通過(guò)所述袋式收塵器420將脫附產(chǎn)生的廢氣排入所述尾氣終燃室600；

S203：通過(guò)所述尾氣終燃室600將廢氣進(jìn)行焚燒熱解，在所述第三風(fēng)機(jī)930的負(fù)壓作用下，經(jīng)焚燒的廢氣流經(jīng)所述空氣逆流強(qiáng)化換熱器700并將熱量傳遞給進(jìn)入所述空氣逆流強(qiáng)化換熱器700較低溫度的環(huán)境空氣，

在所述第二風(fēng)機(jī)920的負(fù)壓作用下，吸收了熱量的環(huán)境空氣經(jīng)由所述第一風(fēng)機(jī)910進(jìn)入所述強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200供爐內(nèi)燃燒和旋流流動(dòng)，

經(jīng)焚燒的廢氣和較低溫度的環(huán)境空氣進(jìn)入所述空氣逆流強(qiáng)化換熱器700的方向相反，但并不限于相反，也可傾斜相交或垂直；

S204：通過(guò)所述酸洗塔500對(duì)進(jìn)行過(guò)熱量傳遞的廢氣進(jìn)行沖洗吸收，

經(jīng)焚燒熱解或氧化的廢氣產(chǎn)生CO2、SO2等酸性氣體，所述酸洗塔500對(duì)CO2、SO2等酸性氣體進(jìn)行沖洗吸收，在所述第三風(fēng)機(jī)930的負(fù)壓作用下，處理后的尾氣經(jīng)由所述煙囪900排入大氣；

S205：通過(guò)所述粉磨烘干熱脫附器410對(duì)研磨后粒度合格的顆粒進(jìn)行篩選后經(jīng)由所述袋式收塵器420送入生料倉(cāng)430進(jìn)行儲(chǔ)存；

S206：通過(guò)所述提升機(jī)950將生料倉(cāng)430內(nèi)的顆粒提升至所述第一旋風(fēng)筒C1和第二旋風(fēng)筒C2之間的換熱風(fēng)管，經(jīng)提升后的顆粒在換熱風(fēng)管內(nèi)減速和充分分散，并與所述第二旋風(fēng)筒C2出口處400～450攝氏度的高溫氣流進(jìn)行逆流熱交換后經(jīng)所述第一旋風(fēng)筒C1進(jìn)入第二旋風(fēng)筒C2和第三旋風(fēng)筒C3之間的換熱風(fēng)管，在換熱風(fēng)管內(nèi)減速和充分分散并與所述第三旋風(fēng)筒C3出口處550～600攝氏度的高溫氣流進(jìn)行逆流熱交換后經(jīng)所述第二旋風(fēng)筒C2進(jìn)入強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200；

S207：通過(guò)所述強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200底部28～30米/秒的高速氣流對(duì)顆粒進(jìn)行減速和充分分散后以20～25米/秒的高速旋流將顆粒懸浮在爐內(nèi)并沿爐道螺旋向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)顆粒運(yùn)動(dòng)至爐內(nèi)800～850攝氏度的火焰區(qū)時(shí)加速熱解和污染物的脫附，完全熱解和脫附的顆粒經(jīng)由換熱風(fēng)管和所述第三旋風(fēng)筒C3進(jìn)入所述滾筒冷卻機(jī)310；

S208：通過(guò)所述滾筒冷卻機(jī)310具有2％～5％的傾斜度將顆粒轉(zhuǎn)向所述成品處理單元800，在所述第二風(fēng)機(jī)920的負(fù)壓作用下，進(jìn)入所述滾筒冷卻機(jī)310較低溫度的環(huán)境空氣沿與顆粒相反的運(yùn)動(dòng)方向流經(jīng)并冷卻顆粒，吸收了熱量的環(huán)境空氣經(jīng)由所述第四旋風(fēng)筒C4進(jìn)入所述強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200的底部以供給28～30米/秒的高速氣流，被所述滾筒冷卻機(jī)310內(nèi)風(fēng)速為0.5～1.2米/秒的氣流帶走的部分顆粒經(jīng)由所述第四旋風(fēng)筒C4進(jìn)入所述成品處理單元800；

S209：通過(guò)所述成品處理單元800對(duì)顆粒進(jìn)行泥化或造粒處理后輸送至堆放處，進(jìn)而進(jìn)行土壤回填并完成土壤修復(fù)。

通過(guò)CFD(Computational Fluid Dynamics，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))軟件計(jì)算懸浮態(tài)下的氣固換熱效率，可以得出土壤顆粒分別在所述第一旋風(fēng)筒C1、第二旋風(fēng)筒C2及第三旋風(fēng)筒C3內(nèi)的收塵效率和換熱效率如下表所示：

由上表可以看出，采用本發(fā)明土壤修復(fù)裝置和方法后，懸浮態(tài)下的收塵效率和換熱效率都在90％以上，同時(shí)燃料消耗降低了30～40％。

本發(fā)明土壤修復(fù)裝置和方法通過(guò)粉磨烘干熱脫附器410對(duì)土壤進(jìn)行烘干和研磨，并通過(guò)來(lái)自第一旋風(fēng)筒C1的氣流對(duì)土壤中的污染物進(jìn)行脫附操作；通過(guò)所述粉磨烘干熱脫附器410對(duì)研磨后粒度合格的顆粒進(jìn)行篩選，并通過(guò)來(lái)自第二旋風(fēng)筒C2和第三旋風(fēng)筒C3的氣流與顆粒進(jìn)行逆流熱交換；及通過(guò)強(qiáng)化旋流懸浮熱脫附爐200內(nèi)的氣流對(duì)顆粒進(jìn)行減速和分散使得顆粒懸浮在爐內(nèi)并向上運(yùn)動(dòng)，加速熱解和污染物的脫附，提高了熱脫附率并降低了能耗低，且在修復(fù)過(guò)程中不容易破壞土壤成分結(jié)構(gòu)。