土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑
技术领域
本实用新型属于土壤修复设备技术领域，涉及一种烘干焙烧窑，特别涉及一种土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑。
背景技术
热脱附技术是污染土壤修复技术中的一项重要手段，热脱附技术是通过将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，使目标有机污染物从土壤中得以挥发或分离的过程，热脱附过程中目标污染物发生蒸发、蒸馏、沸腾、氧化和热解等作用，通过控制系统温度和物料停留时间可以选择性的移除不同的污染物，污染土壤中的污染物在负压条件下从土壤中分离出来，最终进入气体处理系统进行彻底消除或浓缩收集。
热脱附技术可以分为原位热脱附技术和异位热脱附技术两大类。原位热脱附技术主要用于处理一些对修复场地要求较低的或者污染土壤难以转运的修复区域，例如，郊区化工厂原址下的土壤污染以及建筑物下面的深层污染修复。异位热脱附技术则用来处理一些不适用原位修复的区域，将污染土壤提取出来并通过专门的热脱附系统装置处理。作为一种物理修复方法，热脱附技术具有污染物处理范围宽、处理速率高、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，已被广泛应用于处理挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等污染场地的修复。另外，热脱附技术对于处理一些突发性的有机污染环境事故，如由于意外泄露、倾倒而发生的突发性土壤污染事故的应急修复也是一种不错的可选方案。
现有的热脱附技术一般采用回转炉或其它热脱附设备作为土壤修复热脱附加热设备，通过对污染土壤直接加热使有机污染物挥发分离出来，然后通过对分离出的有机污染物进行处理。而在回转炉或其它热脱附设备的运行过程中，设备的故障率较高，能耗较大，使用不灵便、热脱附效率较低、运行时间较长，运行维护相对复杂，且设备的投资费用也相对较大，同时运行过程中可能存在二次污染，并且，现有这些设备体积较大，对场地要求较高，且对土壤要求预先筛分破碎，抬高了热脱附成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种设备体积小，对场地要求低，热脱附效率高，设备故障率低，热效率高，使用方便的土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑，它包括加热炉体；该加热炉体由上层炉体、下层炉体用螺栓连接拼装组合而成，下层炉体顶部与上层炉体底部贯通；上层炉体内设有两根上炉管，下层炉体内设有两根下炉管；在上炉管左侧顶部设有进料口，进料口顶部设有旋片式给料机；在两根上炉管的进料口上方设有进料仓，该进料仓为上料双联料斗仓，两根上炉管的进料口分别通过一台旋片式给料机与进料仓底部出口连接；进料仓入口与刮板机末端连接，刮板机前端与称重皮带连接；称重皮带上方设有振动筛；旋片式给料机与带变频器的驱动电机连接；上炉管、下炉管内均设有螺旋输送绞龙，螺旋输送绞龙与带变频器的螺旋传动减速机连接；旋片式给料机的工作频率与上炉管、下炉管内的螺旋输送绞龙的螺旋输送频率一致(即旋片式给料机的驱动电机的转速与螺旋输送绞龙的螺旋传动减速机的转速相同)，确保前后给料速度一致；上炉管右侧与下炉管右侧之间设有上下连通管；下炉管左侧底部设有出料口，出料口处设有高温螺旋输送机(出料螺旋输送机)；在上炉管右侧顶部设有水汽废气引出口和水喷淋加湿器(急冷塔)；在上层炉体左侧顶部设有燃烧烟气排出口及排烟管道(烟囱)；在下层炉体底部设有燃烧室，燃烧室连接多路燃气管和多路进风管；每一路燃气管上设有一套燃烧器；每一路进风管上设有一台风机(助燃掺冷风机)。
进一步地，所述燃烧器为一体化燃烧器，包括燃气烧嘴，以及配套的燃气阀组：调压阀、操作阀、燃气控制电磁阀、安全阀、点火阀、火焰检测器、燃烧控制器、燃气压力开关等。
更进一步地，所述燃烧器为一体化比例可调式燃烧器，采用自动空燃比连续比例方式控温，负荷调节为比例式连续调节。
进一步地，燃烧室连接六路燃气管，共有六套燃烧器；六路燃气管与燃气总管连接；燃气总管进口设有手动法兰球阀；燃气总管上设有与燃气压力开关报警及联锁装置连接的燃气快速切断阀。
进一步地，助燃掺冷风机入口处设有空气过滤器，燃烧室与进风管连接处设有可调风门。
进一步地，上炉管(烘干区)采用16Mn锅炉钢无缝钢管制造；下炉管(焙烧区)采用SUS321耐热不锈钢无缝钢管制造。
进一步地，加热炉体的炉壳里面设有耐火层，炉壳与耐火层之间为绝热保温层。
进一步地，上炉管出料端和下炉管进料端法兰盖面板处各安装1支插入炉管内的可弯曲热电偶(铠装不锈钢K型软偶)，用于监测炉管内高温区温度(上炉管内温度控制在350-450℃；下炉管内温度控制在550-650℃)。
进一步地，上层炉体内设置四支温度监测热电偶，与助燃掺冷风机联合控制上层炉体内炉温在450-550℃；下层炉体内设置六支温度监测热电偶，与六台燃烧器的控制器和燃气控制电磁阀，联合控制下层炉体内炉温在650-750℃，确保炉温均匀和控温精度。
采用上述外热双位螺旋式烘干焙烧窑的土壤修复热脱附装置，还包括废气处理系统；所述废气处理系统包括依次连接的水喷淋加湿器(急冷塔)、汽水分离器、换热器、活性炭吸附罐、引风机、排气筒；还包括相互连接的冷却塔和循环水泵，循环水泵出口与换热器的循环水入口连接，冷却塔入口与换热器的循环水出口连接。
采用上述外热双位螺旋式烘干焙烧窑的土壤修复热脱附装置，还包括废水处理系统；所述废水处理系统包括依次连接的集水池、加药池、压滤机、沉淀池、出水池、出水泵；还包括相互连接的开式冷却塔和回用水泵；开式冷却塔入口通过水泵与沉淀池出口连接；回用水泵出口分别与水喷淋加湿器入口、高温螺旋输送机出口连接；集水池入口分别与水喷淋加湿器出口、汽水分离器的水出口连接；压滤机的滤清液出口与高温螺旋输送机出口连接。
本实用新型的外热双位螺旋式烘干焙烧窑及土壤修复热脱附装置的工作原理(具体工作流程)如下：
污染土壤通过挖机挖出后，先经振动筛筛去较大石块和杂物，再经称重皮带称重后，通过刮板机送入进料仓，然后，再通过旋片式给料机及传送带(由螺旋传动轴带动)送入上炉管内左侧进料口，先在上炉管内350-450℃下烘干10min(一级脱附)，再通过上炉管内的螺旋输送绞龙导料送入右侧，再通过上下连通管进入下炉管右侧，在下炉管内550-650℃下脱附反应10min(二级脱附)，再通过下炉管内的螺旋输送绞龙导料送入左侧，最后，在下炉管左侧底部的出料口处，通过出料高温螺旋输送机，将烘干焙烧后的土壤送出，再降温并进行水喷淋加湿，进行再利用。
加热炉炉体内燃气燃烧后产生的烟气，从上层炉体左侧顶部的燃烧烟气排出口出来，通过排烟管道(烟囱)排出。脱附产生的水汽和有机废气，通过引风机，从上炉管右侧顶部的水汽废气引出口引出，先通过水喷淋加湿器(急冷塔)急冷降温，再通过汽水分离器进行废气废水分离；废气送入废气处理系统进行处理；水喷淋加湿器(急冷塔)水喷淋产生的废水，以及汽水分离器分离出的废水，送入废水处理系统进行处理。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑，适用于较高浓度的有机污染土壤的烘干焙烧去废，用于异位处理。而现有的微生物法、热脱附法烘干焙烧窑，多用于原位处理。
本实用新型的土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑，采用可调式工业烧嘴(一体化比例可调式燃烧器)和可调节式旋片给料机，使得炉内加热温度可调，反应时间、处理量可调，可用于针对不同浓度、不同组分的有机污染土壤。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：设备体积小，对场地要求低，热脱附效率高，设备故障率低，能耗低，使用方便。
本实用新型的土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑，不仅可用于松散危废土壤的烘干焙烧去废，而且还可以用于有一定湿度的有机污染土壤的烘干焙烧去废。
附图说明
图1是本实用新型一种土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑的结构示意图；
图2是本实用新型中的土壤修复工艺流程示意图。
图中：1、振动筛 2、称重皮带 3、刮板机 4、进料仓 5、上层炉体 6、下层炉体 7、上炉管 8、下炉管 9、进料口 10、旋片式给料机 11、驱动电机 12、上下连通管 13、螺旋输送绞龙 14、螺旋传动减速机 15、出料口 16、高温螺旋输送机 17、排烟管道 18、水汽废气引出口 19、水喷淋加湿器 20、燃烧器 21、助燃掺冷风机 22、汽水分离器 23、换热器 24、活性炭吸附罐 25、引风机 26、排气筒 27、开式冷却塔 28、集水池 29、加药池 30、压滤机31、沉淀池 32、水泵 33、出水池 34、出水泵 35、冷却塔 36、循环水泵 37、回用水泵
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例
如图1、图2所示，本实用新型一种土壤异位修复外热双位螺旋式烘干焙烧窑，它包括加热炉体，该加热炉体由上层炉体5、下层炉体6用螺栓连接拼装组合而成，下层炉体6顶部与上层炉体5底部贯通；上层炉体5内设有两根上炉管7，下层炉体6内设有两根下炉管8，即上炉管7、下炉管8各有两根，共有四根炉管；两根上炉管7(烘干区)采用16Mn锅炉钢无缝钢管制造；两根下炉管8(焙烧区)采用SUS321耐热不锈钢无缝钢管制造。
在上炉管7左侧顶部设有进料口9，进料口9顶部设有旋片式给料机10；在两根上炉管的进料口上方设有进料仓4(该进料仓4为上料双联料斗仓)，两根上炉管7的进料口9分别通过一台旋片式给料机10与进料仓4底部出口连接；进料仓4入口与刮板机末端连接，刮板机前端与称重皮带连接；称重皮带上方设有振动筛；旋片式给料机10通过传动轴与驱动电机11连接，该驱动电机11带有变频器；上炉管7、下炉管8内均设有螺旋输送绞龙13(也叫螺旋输送器、绞龙)，螺旋输送绞龙13由螺旋传动减速机14(蜗轮齿轮减速机)驱动，螺旋传动减速机14与变频器连接，可通过变频器变频调速；旋片式给料机10的工作频率与上炉管7、下炉管8内的螺旋输送绞龙13的螺旋输送频率一致(即旋片式给料机10的驱动电机11的转速与螺旋输送绞龙13的螺旋传动减速机14的转速相同)，确保前后给料速度一致；旋片式给料机10的工作频率与螺旋输送绞龙13的螺旋输送频率均可调，以此控制螺旋输送绞龙13内的填料量与物料处理时间；上炉管7右侧与下炉管8右侧之间设有上下连通管12；下炉管8左侧底部设有出料口15，出料口15处设有高温螺旋输送机16(出料螺旋输送机)；在上炉管7右侧顶部设有水汽废气引出口18和水喷淋加湿器19(急冷塔)；在上层炉体5左侧顶部设有燃烧烟气排出口及排烟管道17(烟囱)。
在下层炉体6底部设有燃烧室；燃烧室连接多路燃气管，每一路燃气管上设有一台燃烧器20；燃烧室还连接多路进风管，每一路进风管上设有一台助燃掺冷风机21。助燃掺冷风机21入口处设有空气过滤器，燃烧室与进风管连接处设有可调风门。
下层炉体6底部设六个独立燃烧控制区，每区设置一台燃烧器20(带一个独立燃气烧嘴)，每台燃烧器20设在一路燃气管上，共有六台燃烧器20和六路燃气管。
六台意大利百得一体化燃烧器20(1428KW/台)，侧装于下层炉体6底部的加热室内。该燃烧器20为一体化燃烧器，包括燃气烧嘴，以及配套的燃气阀组：调压阀、操作阀、燃气控制电磁阀、安全阀、点火阀、火焰检测器、燃烧控制器、燃气压力开关、PID调节仪等。该燃烧器20为一体化比例可调式燃烧器，采用自动空燃比连续比例方式控温。该燃烧器20采用整体式结构，负荷调节为比例式连续调节。
六路燃气管与燃气总管连接；燃气总管进口前设一只DN100手动法兰球阀。燃气系统同时设燃气压力开关报警及联锁装置、燃气快速切断阀等必要的安全装置。燃气可用天然气或液化气。
工作时，燃烧控制器(PLC程序控制器)按设定程序，通过控制燃气控制电磁阀，对燃烧器启动、燃气低压保护、风机扫气、燃气点火、负荷调节、熄火保护进行自动控制；PID调节仪按炉窑温度变送器传送的模拟电流信号，与设定值进行比较，对燃烧器工作负荷进行调节。
加热炉体的炉壳里面设有耐火层，炉壳与耐火层之间为绝热保温层。炉膛内的绝热保温层填充材料为硅酸铝保温棉，在减少热量逸散的同时，减少了设备整体重量。
下层炉体一侧下炉管下部外设一个DN600的检修人孔，方便检测维修炉内部件。
上炉管出料端和下炉管进料端法兰盖面板处各安装1支6mm铠装不锈钢K型软偶(可弯曲热电偶)，伸长插入炉管内1m左右，用于监测炉管内高温区温度。上炉管内温度控制在350-450℃；下炉管内温度控制在550-650℃。
上层炉体内设置4支温度监测热电偶，与助燃掺冷风机(掺冷风冷却)联合控制上层炉体内炉温在450-550℃；下层炉体内设置6支温度监测热电偶，与6台燃烧器的控制器和燃气控制电磁阀，联合控制下层炉体内炉温在650-750℃，确保炉温均匀和控温精度。
上炉管、下炉管内螺旋输送绞龙的螺旋轴转速是通过对11Kw螺旋传动减速机(蜗轮齿轮减速机)变频来调节速度的。变频器操作面板引出安装在控制柜面板上，方便操作。
旋片式给料机给料量的调节是通过改变驱动电机的频率来实现的。旋片式给料机的工作频率(即旋片式给料机的驱动电机的频率)与上炉管、下炉管内的螺旋输送绞龙的螺旋轴输送频率(即螺旋传动减速机的频率)是相适应的，确定应在试生产阶段，通过摸索逐步增加频率，以便确定合适的前后给料速度(保持在10吨/小时左右)，不宜过快(否则会引起堵料，或前后速度不匹配造成断料输送工作)。变频器操作面板引出安装在控制柜面板上，方便操作。
本实用新型的外热双位螺旋式烘干焙烧窑，设备加热方式是外热式；燃烧温度控制方式是连续比例控制(4-20mA输出)；炉管布置结构是双工位同时工作,2+2(炉管叠加)，上管烘干,下管高温焙烧,连续式处理；两台旋片式给料机的驱动电机功率是1.5Kw(变频调速)；四台螺旋输送绞龙的螺旋传动减速机功率是11KW(变频调速)，螺旋轴工作转速是1—3r/min(变频调速)；六台燃烧器采用意大利百得(BGN150型)一体化比例式燃烧器，单台加热功率是1428Kw，燃烧器电机功率是2.2Kw；两台助燃掺冷风机功率是3KW(变频控制)，风量1500m3/h，风压3-4KPa。
采用上述外热双位螺旋式烘干焙烧窑的土壤修复热脱附装置，还包括水喷淋加湿器19(急冷塔)、汽水分离器22；脱附产生的水汽和有机废气，通过引风机，从上炉管右侧顶部的水汽废气引出口引出，先通过水喷淋加湿器19急冷降温，再通过汽水分离器22进行废气废水分离；废气送入废气处理系统进行处理；水喷淋加湿器19水喷淋产生的废水，以及汽水分离器22分离出的废水，送入废水处理系统进行处理。
本实用新型的外热双位螺旋式烘干焙烧窑的工作原理(具体工作流程)如下：
如图2所示，污染土壤通过挖机挖出后，先经振动筛1筛去较大石块和杂物，再经称重皮带2称重后，通过刮板机3送入进料仓4，然后，再通过旋片式给料机10送入上炉管7内左侧进料口9，先在上炉管7内350-450℃下烘干10min(一级脱附)，再通过上炉管7内的螺旋输送绞龙13导料送入右侧，再通过上下连通管12进入下炉管8右侧，在下炉管8内550-650℃下脱附反应10min(二级脱附)，再通过下炉管8内的螺旋输送绞龙导料送入左侧，最后，在下炉管8左侧底部的出料口15处，通过高温螺旋输送机16(出料螺旋输送机)，将烘干焙烧后的土壤送出，再降温并进行水喷淋加湿，进行再利用。
加热炉炉体内燃气燃烧后产生的烟气，从上层炉体5左侧顶部的燃烧烟气排出口出来，通过排烟管道17(烟囱)排出。脱附产生的水汽和有机废气，从上炉管7右侧顶部的水汽废气引出口18引出，先通过水喷淋加湿器19(急冷塔)急冷降温，再通过汽水分离器22进行废气废水分离，废气送入废气处理系统处理达标后排放；水喷淋加湿器19水喷淋产生的废水，以及汽水分离器20分离出的废水，送入废水处理系统进行处理。
