一种用于污染土壤处理的热脱附装置及方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种用于污染土壤处理的热脱附装置及方法。
背景技术
热脱附，是指通过直接或间接的热量交换方式，使污染土壤中的有机污染物和金属汞等受热挥发而与之分离，并对挥发出的污染物进行有效收集并处理的过程；通过加热的方式将污染物从一种状态转化成另一种状态，使污染物得以挥发，并不产生氧化和分解等化学反应，污染物处理范围宽、修复后土壤可再利用；然而，土壤热脱附过程中产生的二噁英问题不容忽视。虽然森林火灾、火山喷发等自然过程中也会产生二噁英，但从1920年以后，钢铁冶炼、造纸、废物焚烧等行业的热处理过程成为二噁英的主要来源；
现有装置在旋风除尘器的气固分离阶段，一方面烟气中含有脱附的污染物和经过初次氧化分解的二次产物；另一方面，烟气温度处于生成二噁英适宜温度区间；大量前驱体化合物在金属氧化物或氯化物催化下生成二噁英；在废气的降温阶段，当高温烟气中存在大量O2时，与高水分条件结合，在冷却过程中极易生成二噁英。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于污染土壤处理的热脱附装置，该装置通过设置燃烧室对废气进行燃烧能够大大降低废气烟尘中的氧气含量，减少二噁英的生成；该装置能在除尘的同时完成对废气烟尘的冷却，总体上提高了对废气的处理效率，结合喷淋阻滞剂进一步降低了二噁英的生成。
本发明的技术方案是：一种用于污染土壤处理的热脱附装置，包括用于处理污染土壤的热解吸系统，向热解吸系统提供土壤的上料装置，用于处理废气的废气处理系统；所述热解吸系统包括支架，水平设置在所述支架上的热脱附腔，设置在所述热脱附腔进料口端的搅拌破碎装置，设在出料口端的出料压缩除尘组件，设置在支架上且位于热脱附腔内部用于驱动土壤前进的螺旋转轴；
所述热脱附腔内部设有温度检测装置、外侧面设有两组用于加热的电磁线圈，所述电磁线圈电性连接有感应加热电源模块；
所述螺旋转轴上设有废气能够通过的进气孔，所述螺旋转轴靠近进料口端设有驱动电机，另一端设有通过进气孔能够抽取废气的负压泵；
所述出料压缩除尘组件包括压缩舱，2个分别滑动设置在所述压缩舱内部两侧的压缩板，2个分别设置在压缩舱上控制压缩板滑动的伸缩装置；所述压缩舱上端与热脱附腔出料口连接且设有的除尘喷淋组件；
所述废气处理系统包括与负压泵连接的燃烧室，与所述燃烧室连接用于同时进行废气冷却、除尘的冷却除尘装置，设置在燃烧室、冷却除尘装置连接处的氮气填充装置；
所述冷却除尘装置包括除尘单元，设置在除尘单元外侧面的冷却单元，设置在除尘单元上方的阻滞剂喷淋组件；冷却单元包括能够与除尘单元外侧面紧贴的螺旋冷凝器，与所述螺旋冷凝器连接的冷却液存储箱，设置在螺旋冷凝器与冷却液存储箱之间的调压阀。
进一步地，所述除尘单元包括除尘室，设置在所述除尘室下方的圆锥形集尘器；所述除尘室内部设有能够将废气一分为二的分流件；所述除尘室、分流件上间隔设有用于阻隔废气用于除尘的阻隔板；在废气通过的路径中间隔设置阻隔板，使废气能够折返撞击，实现颗粒大的固体烟尘先沉降进圆锥形集尘器中；分流件的设置能够在圆柱形状的除尘室内将废气分流成两部分，分别在两部分路径中实现除尘，能够提高除尘质量。
更优的，所述除尘室上设有推拉杆，所述推拉杆一端与除尘室铰接、另一端与阻隔板中部铰接；所述阻隔板表面布满能够增大烟尘撞击面积的圆形凸起；通过设置圆形凸起能够增大烟尘颗粒撞击面积，实现提高对大颗粒灰尘的除尘功效；阻隔板铰接设置在除尘室内，通过推拉杆的伸缩能够实现对阻隔板角度的调节，有利于增强除尘效果。
进一步地，阻滞剂喷淋组件包括支撑架，设置在所述支撑架上能够伸进除尘室的阻滞剂喷头，设置在支撑架、阻滞剂喷头之间的伸缩组件，与阻滞剂喷头连接的阻滞剂存储器；在除尘器气固分离阶段，一方面烟气中含有脱附的污染物和经过初次氧化分解的二次产物；另一方面，烟气温度易处于生成二噁英适宜温度区间；通过阻滞剂喷淋组件一方面能够结合螺旋冷凝器降低温度，另一方面能够阻滞二噁英的生成。
进一步地，所述燃烧室内设有火焰喷射器，所述燃烧室与氮气填充装置连接处设有氧传感器；所述燃烧室内部呈圆柱形腔体；所述火焰喷射器包括供气装置、电子点火器、火焰喷头；所述火焰喷头与燃烧室内壁贴合安装；通过火焰喷头与燃烧室内壁贴合能够充分燃烧废气烟尘，达到降低氧气含量的目的；通过降低氧气含量能够抑制二噁英的生成。
进一步地，所述氮气填充装置包括向冷却除尘装置填充氮气的充气组件，控制载气流速的调压组件；通过填充氮气一方面能够作为载气，控制废气的流速，另一方面能结合螺旋冷凝器进行冷却降温。
所述装置对污染土壤进行处理的方法，包括以下步骤：
S1：采用搅拌破碎装置将污染土壤破碎，使土壤粒径小于10mm；
S2：土壤进入热脱附腔内，感应加热电源模块控制电磁线圈进行加热至360～480℃；螺旋转轴旋转控制土壤穿过热脱附腔，使土壤在热脱附腔内停留20-30min，完成土壤热脱附；除尘喷淋组件进行喷淋除尘，压缩板对土壤进行压缩处理；最后收集土壤；
S3：废气烟尘在负压泵的作用下进入燃烧室，火焰喷射器燃烧，降低废气中的氧含量；
S4：氮气填充装置充入氮气，通过调节氮气压强，控制废气烟尘穿过除尘单元的流速；螺旋冷凝器内通入冷却液；阻滞剂喷头喷淋阻滞剂；洁净气流排放至大气中。
本发明的有益效果是：本发明装置能够通过电磁线圈实现对热脱附腔温度的准确控制；通过设置燃烧室、火焰喷头能够充分燃烧废气烟尘，达到降低氧气含量的目的；通过废气流体折返撞击阻隔板，能够实现对大颗粒灰尘的阻挡，实现对除尘的目的；通过设置螺旋冷凝器能够增加热对流面积，提高换热效率，增强冷却效果；通过设置调压阀能够控制冷却液的流动速度，实现对冷却速度的控制调节；该发明装置能够在除尘的同时通过与螺旋冷凝器实现冷却，提高了对废气烟尘的处理效率；通过连续通入氮气，结合喷淋阻滞剂能够大大降低了二噁英的生成量。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1出料压缩除尘组件的结构示意图；
图3是本发明实施例2除尘单元、阻滞剂喷淋组件、冷却单元的结构示意图；
图4是本发明实施例2除尘单元的结构示意图；
图5是本发明实施例3推拉杆的结构示意图；
图6是本发明实施例3阻隔板的结构示意图；
图7是本发明实施例4火焰喷射器的结构示意图；
其中，1-热解吸系统、11-支架、12-热脱附腔、13-搅拌破碎装置、14-螺旋转轴、141-进气孔、142-负压泵、15-电磁线圈、16-出料压缩除尘组件、161-压缩舱、162-压缩板、163-伸缩装置、164-除尘喷淋组件、2-废气处理系统、21-燃烧室、211-火焰喷射器、22-氮气填充装置、23-除尘单元、231-除尘室、232-圆锥形集尘器、233-分流件、234-阻隔板、2341-圆形凸起、235-推拉杆、24-阻滞剂喷淋装置、241-阻滞剂喷头、25-冷却单元、251-螺旋冷凝器。
具体实施方式
实施例1：如图1、2所示，一种用于污染土壤处理的热脱附装置，包括用于处理污染土壤的热解吸系统1，向热解吸系统1提供土壤的上料装置，用于处理废气的废气处理系统2；热解吸系统1包括支架11，水平设置在支架11上的热脱附腔12，设置在热脱附腔12进料口端的搅拌破碎装置13，设在出料口端的出料压缩除尘组件16，设置在支架11上且位于热脱附腔12内部用于驱动土壤前进的螺旋转轴14；
热脱附腔12内部设有温度检测装置、外侧面设有两组用于加热的电磁线圈15，电磁线圈15电性连接有感应加热电源模块；
螺旋转轴14上设有废气能够通过的进气孔141，螺旋转轴14靠近进料口端设有驱动电机，另一端设有通过进气孔141能够抽取废气的负压泵142；
出料压缩除尘组件16包括压缩舱161，2个分别滑动设置在压缩舱161内部两侧的压缩板162，2个分别设置在压缩舱161上控制压缩板162滑动的伸缩装置163；压缩舱161上端与热脱附腔12出料口连接且设有的除尘喷淋组件164；
废气处理系统2包括与负压泵142连接的燃烧室21，与燃烧室21连接用于同时进行废气冷却、除尘的冷却除尘装置，设置在燃烧室21、冷却除尘装置连接处的氮气填充装置22；
冷却除尘装置包括除尘单元23，设置在除尘单元23外侧面的冷却单元25，设置在除尘单元23上方的阻滞剂喷淋组件24；冷却单元25包括能够与除尘单元23外侧面紧贴的螺旋冷凝器251，与螺旋冷凝器251连接的冷却液存储箱，设置在螺旋冷凝器251与冷却液存储箱之间的调压阀。
其中，氮气填充装置22包括向冷却除尘装置填充氮气的充气组件，控制载气流速的调压组件。
其中，感应加热电源模块、调压组件、搅拌破碎装置13、温度检测装置、驱动电机、负压泵142、伸缩装置163、除尘喷淋组件164、调压阀均采用市售产品。
本实施例对污染土壤进行处理的方法，包括以下步骤：
S1：采用搅拌破碎装置将污染土壤破碎，使土壤粒径为8mm；
S2：土壤进入热脱附腔11内，感应加热电源模块控制电磁线圈15进行加热至360℃；螺旋转轴14旋转控制土壤穿过热脱附腔11，使土壤在热脱附腔内停留30min，完成土壤热脱附；除尘喷淋组件164进行喷淋除尘，压缩板163对土壤进行压缩处理；最后收集土壤；
S3：废气烟尘在负压泵142的作用下进入燃烧室21，进行燃烧处理，降低废气中的氧含量；
S4：氮气填充装置22充入氮气，通过调节氮气压强，控制废气烟尘穿过除尘单元的流速；螺旋冷凝器251内通入冷却液；阻滞剂喷头241喷淋碱基阻滞剂；洁净气流排放至大气中。
实施例2：与实施例1不同的是，如图3、4所示，除尘单元23包括除尘室231，设置在除尘室231下方的圆锥形集尘器232；除尘室231内部设有能够将废气一分为二的分流件233；除尘室231、分流件233上间隔设有用于阻隔废气用于除尘的阻隔板234。
如图3所示，阻滞剂喷淋组件24包括支撑架，设置在支撑架上能够伸进除尘室231的阻滞剂喷头241，设置在支撑架、阻滞剂喷头241之间的伸缩组件，与阻滞剂喷头241连接的阻滞剂存储器。
实施例3：与实施例1不同的是，如图5、6所示，除尘室231上设有推拉杆235，推拉杆235一端与除尘室231铰接、另一端与阻隔板234中部铰接；阻隔板234表面布满能够增大烟尘撞击面积的圆形凸起2341。
实施例4：与实施例1不同的是，如图7所示，燃烧室21内设有火焰喷射器211，燃烧室21与氮气填充装置23连接处设有氧传感器；燃烧室21内部呈圆柱形腔体；火焰喷射器211包括供气装置、电子点火器、火焰喷头；火焰喷头与燃烧室内壁贴合安装。
其中，氧传感器、供气装置、电子点火器均采用市售产品。
