熱脫附爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱脫附爐，包括：爐體，爐體上設有進料口和出料口，爐體內具有熱脫附區和干燥區，干燥區位于進料口和熱脫附區之間，爐體的橫截面形成為環形；布料板，布料板可水平轉動地設在爐體內；第一輻射管燃燒器，第一輻射管燃燒器設在爐體的側壁上以對熱脫附區內的土壤提供熱脫附熱量，爐體對應熱脫附區的位置設有揮發性氣體出口；第二輻射管燃燒器，第二輻射管燃燒器設在爐體的側壁上以對干燥區內的土壤提供干燥熱量，爐體對應干燥區的位置設有水蒸氣出口；驅動器，驅動器設在爐體內且與布料板相連以驅動布料板轉動。根據本實用新型的熱脫附爐，減少了爐體內的灰塵及煙氣，同時還可以避免產生二噁英等二次污染物。
【專利說明】
熱脫附爐
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及土壤修復技術領域，尤其是涉及一種熱脫附爐。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟升級、產業轉移和轉型，大批的鋼鐵、化工等工業用地、固體廢物堆放場、 軍事基地等從城市中心地帶向其他地區或者郊區搬迀，留下了大批受污染的場地。土壤中 的污染物主要為總石油烴、多環芳烴等有機物，有些土壤還有汞、砷等重金屬的污染物，受 污染的土壤難以恢復，對農產品和人體健康造成危害。相關土壤修復技術中，熱脫附技術具 有一定的優勢，但是大部分熱脫附技術采用直接加熱的方法，不僅在加熱的過程中容易形 成二噁英等二次污染物，而且煙氣量大，灰分多。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實 用新型提出一種熱脫附爐，所述熱脫附爐具有修復污染小、粉塵少的優點。
[0004] 根據本實用新型實施例的熱脫附爐，包括：爐體，所述爐體上設有進料口和出料 口，所述爐體內具有熱脫附區和干燥區，所述干燥區位于所述進料口和所述熱脫附區之間， 所述爐體的橫截面形成為環形;布料板，所述布料板可水平轉動地設在所述爐體內；第一輻 射管燃燒器，所述第一輻射管燃燒器設在所述爐體的側壁上以對所述熱脫附區內的土壤提 供熱脫附熱量，所述爐體對應所述熱脫附區的位置設有揮發性氣體出口；第二輻射管燃燒 器，所述第二輻射管燃燒器設在所述爐體的側壁上以對所述干燥區內的土壤提供干燥熱 量，所述爐體對應所述干燥區的位置設有水蒸氣出口；驅動器，所述驅動器設在所述爐體內 且與所述布料板相連以驅動所述布料板轉動。
[0005] 根據本實用新型實施例的熱脫附爐，通過在爐體內設置可水平轉動的布料板，并 在爐體的側壁上設置第一輻射管燃燒器和第二輻射管燃燒器，可以實現土壤與布料板的相 對靜止，減少了對土壤的擾動，從而減少了爐體內的灰塵，以及實現了土壤的間接加熱，避 免了直接加熱煙氣量大的問題，降低了尾氣處理的負擔，同時還可以避免產生二噁英等二 次污染物，不僅實現了對土壤的有效修復，而且還達到了保護環境的目的。
[0006] 根據本實用新型的一些實施例，所述第一輻射管燃燒器的燃氣入口與所述揮發性 氣體出口連通。
[0007] 根據本實用新型的一些實施例，所述第二輻射管燃燒器的燃氣入口與所述揮發性 氣體出口連通。
[0008] 根據本實用新型的一些實施例，所述熱脫附爐還包括用于排出所述爐體內的經過 熱脫附后的土壤的出料裝置。
[0009] 可選地，所述熱脫附爐還包括對從所述出料口排出的土壤進行冷卻的冷卻系統。 [0010]進一步地，所述出料裝置包括位于所述爐體內的一級出料機和位于所述爐體外的 二級螺旋出料裝置，所述二級螺旋出料裝置包括殼體和螺旋軸，所述殼體具有土壤進口和 土壤出口，所述螺旋軸可轉動地設在所述殼體內，所述土壤出口與所述一級出料機的排放 口連通，所述冷卻系統包括設在所述螺旋軸內的第一冷卻水路。
[0011] 更進一步地，所述冷卻系統還包括設在所述殼體的周壁內的第二冷卻水路。
[0012] 根據本實用新型的一些實施例，所述第一輻射管燃燒器為蓄熱式輻射管燃燒器。
[0013] 根據本實用新型的一些實施例，所述第二輻射管燃燒器為蓄熱式輻射管燃燒器。
[0014] 在本實用新型的一些實施例中，所述爐體的內周壁上設有保溫層。
[0015] 本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述 中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0016] 圖1是根據本實用新型實施例的熱脫附爐的剖面圖；
[0017] 圖2是圖1中所示的熱脫附爐的結構示意圖；
[0018] 圖3是根據本實用新型實施例的熱脫附爐的工藝流程圖。
[0019] 附圖標記：
[0020] 熱脫附爐100，
[0021] 爐體1，進料口 11，出料口 12，
[0022]熱脫附區13,揮發性氣體出口 131，
[0023] 干燥區14,水蒸氣出口 141，保溫層15，
[0024]布料板2,第一福射管燃燒器3,驅動器4。
【具體實施方式】
[0025] 下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過 參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新 型的限制。
[0026] 下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本實用新型的不同結構。為 了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示 例，并且目的不在于限制本實用新型。此外，本實用新型可以在不同例子中重復參考數字 和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設 置之間的關系。此外，本實用新型提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通 技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。
[0027] 下面參考圖1-圖3描述根據本實用新型實施例的熱脫附爐100。
[0028] 如圖1-圖3所示，根據本實用新型實施例的熱脫附爐100,包括:爐體1、布料板2、第 一輻射管燃燒器3、第二輻射管燃燒器和驅動器4。
[0029] 具體而言，爐體1上設有進料口 11和出料口 12，爐體1內具有熱脫附區13和干燥區 14,干燥區14位于進料口 11和熱脫附區13之間，爐體1的橫截面形成為環形，布料板2可水平 轉動地設在爐體1內，第一輻射管燃燒器3設在爐體1的側壁上以對熱脫附區13內的土壤提 供熱脫附熱量，爐體1對應熱脫附區13的位置設有揮發性氣體出口 131，第二輻射管燃燒器 設在爐體1的側壁上以對干燥區14內的土壤提供干燥熱量，爐體1對應干燥區14的位置設有 水蒸氣出口 141，驅動器4設在爐體1內且與布料板2相連以驅動布料板2轉動。
[0030] 由此，污染土壤可以經過爐體1上的進料口 11進入爐體1內的布料板2上，驅動器4 驅動布料板2轉動，首先將污染土壤轉動到爐體1內的干燥區14,設在爐體1側壁上的第二輻 射管燃燒器對污染土壤提供干燥熱量以將污染土壤烘干，干燥區14的溫度可以為80-100 °C，烘干污染土壤產生的水蒸氣經過干燥區14的水蒸氣出口 141排出；烘干后的土壤再通過 布料板2轉動到爐體1內的熱脫附區13進行熱脫附處理，設在爐體1側壁上的第一輻射管燃 燒器3對污染土壤提供熱脫附熱量以將污染土壤中的揮發性氣體脫附出，熱脫附區13的溫 度可以為500-850°C，從污染土壤中熱脫附出的揮發性氣體經過熱脫附區13的揮發性氣體 出口 131排出；經過熱脫附處理后的土壤從爐體1的出料口 12排出。
[0031] 污染土壤在爐體1內處理的過程中，第一輻射管燃燒器3和第二輻射管燃燒器內的 煙氣與爐體1內的環境隔絕，爐體1內處于高溫絕氧環境，污染土壤在完全絕氧的條件下進 行熱脫附處理，不會產生二噁英等二次污染物。且土壤與布料板2相對靜止，無擾動，可以減 少爐體1內的灰塵，避免灰塵堵塞管道。
[0032] 根據本實用新型實施例的熱脫附爐100,通過在爐體1內設置可水平轉動的布料板 2，并在爐體1的側壁上設置第一輻射管燃燒器3和第二輻射管燃燒器，可以實現土壤與布料 板2的相對靜止，減少了對土壤的擾動，從而減少了爐體1內的灰塵，以及實現了土壤的間接 加熱，避免了直接加熱煙氣量大的問題，降低了尾氣處理的負擔，同時還可以避免產生二噁 英等二次污染物，不僅實現了對土壤的有效修復，而且還達到了保護環境的目的。
[0033] 在本實用新型的一些實施例中，第一輻射管燃燒器3的燃氣入口與揮發性氣體出 口 131連通。由此爐體1內的揮發性氣體可以進入第一輻射管燃燒器3內進行燃燒處理，無需 增設尾氣處理系統進行處理，不但節省了第一輻射管燃燒器3內的燃料，而且還可以避免采 用尾氣處理系統對揮發性氣體進行處理，節省尾氣處理系統的成本以及燃料成本。
[0034] 在本實用新型的一些實施例中，第二輻射管燃燒器的燃氣入口與揮發性氣體出口 131連通。由此爐體1內的揮發性氣體可以進入第二輻射管燃燒器內進行燃燒處理，無需增 設尾氣處理系統進行處理，不但節省了第二輻射管燃燒器內的燃料，而且還可以避免采用 尾氣處理系統對揮發性氣體進行處理，節省尾氣處理系統的成本以及燃料成本。
[0035] 在本實用新型的一些實施例中，熱脫附爐100還包括用于排出爐體1內的經過熱脫 附后的土壤的出料裝置。由此在爐體1內經過熱脫附處理的土壤可以從出料口 12經過出料 裝置輸送到爐體1外部，處理完成的土壤可以回填或外運，實現土壤的重復利用。從而可以 提高熱脫附爐1〇〇的自動化程度。可以理解的是，出料裝置可以形成為任何結構，只要可以 用于輸送土壤即可，例如出料裝置可以為雙螺旋出料裝置或者單螺旋出料裝置。
[0036]可選地，熱脫附爐100還包括對從出料口 12排出的土壤進行冷卻的冷卻系統。由于 土壤在進行熱脫附處理的過程中，為了將土壤中的揮發性氣體脫附出，第一輻射管燃燒器3 對土壤進行加熱，加熱溫度可以達到500到850 °C，而冷卻系統可以降低從出料口 12排出的 土壤的溫度，從而便于土壤的運輸。
[0037]進一步地，出料裝置包括位于爐體1內的一級出料機和位于爐體1外的二級螺旋出 料裝置，二級螺旋出料裝置包括殼體和螺旋軸，殼體具有土壤進口和土壤出口，螺旋軸可轉 動地設在殼體內，土壤進口與一級出料機的排放口連通，冷卻系統包括設在螺旋軸內的第 一冷卻水路。由此爐體1內的土壤熱脫附結束后先通過爐體1內的一級出料機，再由一級出 料機的排放口排出進入二級螺旋出料裝置的土壤進口，通過殼體內的螺旋軸將土壤輸送至 土壤出口，土壤在二級螺旋出料裝置的輸送過程中，可以通過第一冷卻水路進行冷卻以降 低土壤的溫度，從而可以提高土壤的冷卻效率，便于土壤的運輸、回填或外運。
[0038] 更進一步地，冷卻系統還包括設在殼體的周壁內的第二冷卻水路。由此當土壤在 二級螺旋出料裝置的輸送過程時，可以進一步地提高土壤的冷卻效率，便于土壤的運輸、回 填或外運。
[0039] 在本實用新型的一些實施例中，第一輻射管燃燒器3為蓄熱式輻射管燃燒器。可選 地，第二輻射管燃燒器為蓄熱式輻射管燃燒器。蓄熱式輻射管燃燒器主要以煤氣為燃料，在 特制的密封套管內燃燒，通過受熱的套管表面以熱輻射的形式把熱量傳遞給被加熱物體， 燃燒產物不與被加熱物體接觸，且通過蓄熱體的設置利用管內燃燒煙氣的顯熱來預熱助燃 空氣或燃氣，具有燃燒熱效率高、運行穩定、設備可靠性高等特點。第一輻射管燃燒器3和第 二輻射管燃燒器可以使用大于700kcal的低品質燃料。
[0040] 可選地，第一輻射管燃燒器3可以為直線型、U型以及W型，和/或第二輻射管燃燒器 可以為直線型、U型以及W型，由此可以根據爐體1的需求選擇適合形狀的第一輻射管燃燒器 3和第二輻射管燃燒器以達到最佳的土壤修復效果。
[0041] 在本實用新型的一些實施例中，爐體1的內周壁上設有保溫層15。由此可以避免爐 體1內的溫度的散失，避免熱量的浪費，從而提高土壤修復的效果。可選地，熱脫附爐1 〇〇的 爐體1采用動密封的形式密封，由此可以簡化結構。
[0042] 下面參考圖1-圖3描述根據本實用新型一個具體實施例的熱脫附爐100。下述描述 只是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0043] 如圖1-圖3所示，熱脫附爐100包括爐體1、布料板2、第一輻射管燃燒器3、第二輻射 管燃燒器和驅動器4。爐體1的橫截面形成為環形，布料板2可水平轉動地設在爐體1內，驅動 器4設在爐體1內且與布料板2相連以驅動布料板2轉動。爐體1上設有進料口 11和出料口 12， 爐體1內具有沿布料板2旋轉方向依次分布的干燥區14 (80 °C -100 °C)和熱脫附區13 (500 °C -850°C )，爐體1內的加熱溫度為80-850°C，干燥區14鄰近進料口 11設置，熱脫附區13鄰近出 料口 12設置。第一輻射管燃燒器3設在爐體1的側壁上以對熱脫附區13內的土壤提供熱脫附 熱量，爐體1頂部對應熱脫附區13的位置設有揮發性氣體出口 131，經過熱脫附處理后，土壤 中的揮發性有機物脫附出并通過揮發性氣體出口 131排出。第二輻射管燃燒器設在爐體1的 側壁上以對干燥區14內的土壤提供干燥熱量，爐體1頂部對應干燥區14的位置設有水蒸氣 出口 141，經過烘干的土壤中的水蒸氣可以通過水蒸氣出口 141排出。
[0044] 其中，第一輻射管燃燒器3和第二輻射管燃燒器可以為蓄熱式輻射管，可以采用大 于700kcal的低品質燃料，第一輻射管燃燒器3與第二輻射管燃燒器可以為直線型、U型以及 W型。第一輻射管燃燒器3的燃氣入口和第二輻射管燃燒器的燃氣入口均與揮發性氣體出口 131連通，由此爐體1內的揮發性氣體可以進入第一輻射管燃燒器3和第二輻射管燃燒器內 進行燃燒處理，無需增設尾氣處理系統進行處理，不但節省了燃料，而且還可以避免采用尾 氣處理系統對揮發性氣體進行處理，節省尾氣處理系統的成本以及燃料成本。同時，爐體1 的內周壁上設有保溫層15。由此可以避免爐體1內的溫度的散失，避免熱量的浪費，從而提 高土壤修復的效果。
[0045] 另外，熱脫附爐100還包括出料裝置和冷卻系統，出料裝置可以將經過熱脫附后的 土壤排出爐體1內，出料裝置包括位于爐體1內的一級出料機和位于爐體1外的二級螺旋出 料裝置，二級螺旋出料裝置為雙螺旋出料裝置，二級螺旋出料裝置包括殼體和螺旋軸，殼體 具有土壤進口和土壤出口，螺旋軸可轉動地設在殼體內，土壤進口與一級出料機的排放口 連通，由此可以將爐體1內的土壤輸送到爐體1外部。冷卻系統可以對從出料口 12排出的土 壤進行冷卻，冷卻系統包括第一冷卻水路和第二冷卻水路，第一冷卻水路設在螺旋軸內，第 二冷卻水路設在殼體的周壁內，由此可以提高對土壤的冷卻效率，冷卻完成的土壤可以回 填或外運。
[0046] 熱脫附爐100的進料口處可以設置破碎分選系統，破碎分選系統包括破碎機和振 動篩，在土壤傳送方向上，破碎機位于振動篩的上游。破碎機可以對土壤進行破碎，振動篩 可以分選出非土壤物件(例如磚頭、石塊、大件玻璃金屬制品等），破碎分選系統的物料出口 與進料口 11連通，由此便于土壤的熱脫附處理。
[0047] 采用根據本實用新型實施例的熱脫附爐100進行土壤修復的土壤修復方法包括如 下步驟：
[0048] S1:污染土壤的破碎:將進廠污染土壤經過破碎分選系統進行破碎，同時篩選揀出 其中的大塊無機物，如磚頭、石塊、大件玻璃金屬制品等；
[0049] S2:污染土壤熱脫附修復:將待處理的土壤通過進料口 11輸送到布料板2上，布料 板2水平轉動；
[0050] S3:第二輻射管燃燒器工作以提供干燥熱量，布料板2上的待處理的土壤轉動到干 燥區14內進行烘干，烘干產生的水蒸氣通過水蒸氣出口 141排出；
[0051] S4:第一輻射管燃燒器3工作以提供熱脫附熱量，布料板2上的待處理的土壤轉動 到熱脫附區13內進行熱脫附，熱脫附產生的揮發性氣體從揮發性氣體出口 131排出到第一 輻射管燃燒器3和第二輻射管燃燒器內進行燃燒處理；
[0052] S5:土壤輸送和冷卻：布料板2上的熱脫附后的土壤采用出料裝置輸出，同時在土 壤的輸送過程中，對土壤進行冷卻，經間接冷卻至常溫，進入土壤出料場，或回填或外運。 [0053] 經驗證，采用處理量為20t/d、熱脫附溫度為500°C、熱脫附時間為60min的熱脫附 爐100的處理結果見表1。
[0054] 表1 土壤熱脫附試驗
[0055]
[0056]由表1可知，苯并蒽(DDT)去除率為:99% ;苯并芘的去除率為:99%。
[0057]綜上所述，根據本實用新型實施例的熱脫附爐100,熱脫附爐100內的第一輻射管 燃燒器3和第二輻射管燃燒器內的煙氣與爐體1內熱脫附氣氛(揮發性氣體)隔絕，污染土壤 在完全絕氧條件下熱解，不會產生二噁英污染等二次污染物，且第一輻射管燃燒器3和第二 輻射管燃燒器為蓄熱式輻射管，蓄熱式燃燒可以采用大于700kcal/Nm 3低熱值的燃氣，同 時，土壤與布料板2相對靜止，無擾動，粉塵少。
[0058]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"頂"、"底""內"、"外"、"周 向"等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實 用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的 方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語"第一"、"第二"僅用于 描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。 由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。
[0059] 在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是 直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互 作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解 上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0060] 在本說明書的描述中，參考術語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特 點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表 述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以 在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域 的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進 行結合和組合。
[0061] 盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是 示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍 內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1. 一種熱脫附爐，其特征在于，包括： 爐體，所述爐體上設有進料口和出料口，所述爐體內具有熱脫附區和干燥區，所述干燥 區位于所述進料口和所述熱脫附區之間，所述爐體的橫截面形成為環形； 布料板，所述布料板可水平轉動地設在所述爐體內； 第一輻射管燃燒器，所述第一輻射管燃燒器設在所述爐體的側壁上以對所述熱脫附區 內的土壤提供熱脫附熱量，所述爐體對應所述熱脫附區的位置設有揮發性氣體出口； 第二輻射管燃燒器，所述第二輻射管燃燒器設在所述爐體的側壁上以對所述干燥區內 的土壤提供干燥熱量，所述爐體對應所述干燥區的位置設有水蒸氣出口； 驅動器，所述驅動器設在所述爐體內且與所述布料板相連以驅動所述布料板轉動。2. 根據權利要求1所述的熱脫附爐，其特征在于，所述第一輻射管燃燒器的燃氣入口與 所述揮發性氣體出口連通。3. 根據權利要求1所述的熱脫附爐，其特征在于，所述第二輻射管燃燒器的燃氣入口與 所述揮發性氣體出口連通。4. 根據權利要求1所述的熱脫附爐，其特征在于，還包括用于排出所述爐體內的經過熱 脫附后的土壤的出料裝置。5. 根據權利要求4所述的熱脫附爐，其特征在于，還包括對從所述出料口排出的土壤進 行冷卻的冷卻系統。6. 根據權利要求5所述的熱脫附爐，其特征在于，所述出料裝置包括位于所述爐體內的 一級出料機和位于所述爐體外的二級螺旋出料裝置，所述二級螺旋出料裝置包括殼體和螺 旋軸，所述殼體具有土壤進口和土壤出口，所述螺旋軸可轉動地設在所述殼體內，所述土壤 出口與所述一級出料機的排放口連通，所述冷卻系統包括設在所述螺旋軸內的第一冷卻水 路。7. 根據權利要求6所述的熱脫附爐，其特征在于，所述冷卻系統還包括設在所述殼體的 周壁內的第二冷卻水路。8. 根據權利要求1所述的熱脫附爐，其特征在于，所述第一輻射管燃燒器為蓄熱式輻射 管燃燒器。9. 根據權利要求1所述的熱脫附爐，其特征在于，所述第二輻射管燃燒器為蓄熱式輻射 管燃燒器。10. 根據權利要求1-9中任一項所述的熱脫附爐，其特征在于，所述爐體的內周壁上設 有保溫層。
【文檔編號】B09C1/06GK205413906SQ201620144237
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年2月25日
【發明人】巴玉鑫, 肖磊, 王惠惠, 吳小飛, 張安強, 賈懿曼, 吳道洪
【申請人】北京神霧環境能源科技集團股份有限公司