由于熱脫附修復(fù)技術(shù)存在上述高能耗、高成本等問題，使該技術(shù)的推廣應(yīng)用受到了很大的限制 ；因此，如何降低熱脫附系統(tǒng)運行能耗是當(dāng)前熱脫附修復(fù)技術(shù)亟待解決的問題。
本發(fā)明提供了一種熱脫附裝置、熱脫附修復(fù)系統(tǒng)以及污染
土壤熱脫附技術(shù)，采用該裝置及熱脫附系統(tǒng)修復(fù)污染土壤可顯著降低土壤熱脫附過程的能耗，降低處理成本，提高土壤熱脫附效果。
一、技術(shù)原理
一種熱脫附裝置，包括槽式反射鏡和集熱管，所述集熱管由自外向內(nèi)依次穿套的外層套管、中間套管和內(nèi)層套管組成，所述外層套管為透明，外層套管與中間套管之間設(shè)有真空隔層，所述中間套管和內(nèi)層套管之間為熱交換區(qū)，所述熱交換區(qū)通過管路外接循環(huán)泵和油爐，所述內(nèi)層套管的內(nèi)部空間為工作區(qū)。
所述中間套管和內(nèi)層套管采用導(dǎo)熱材質(zhì)，熱交換區(qū)內(nèi)流通有導(dǎo)熱油，該導(dǎo)熱油通過循環(huán)泵和油爐在熱交換區(qū)內(nèi)循環(huán)流動 ；槽式反射鏡可將太陽光反射到集熱管的外層套管上，并透過真空隔層被中間套管吸收，進(jìn)而對導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱，導(dǎo)熱油的溫度可加熱至300 ～ 400℃。外層套管與中間套管之間設(shè)置真空隔層可防止熱量逆向擴散造成的損失。
本發(fā)明將集熱管設(shè)置成三層套管結(jié)構(gòu)，并在中間套管和內(nèi)層套管之間設(shè)置能夠循環(huán)流通導(dǎo)熱油的熱交換區(qū)，利用導(dǎo)熱油熱傳導(dǎo)效果好、熱穩(wěn)定性高的特點，使在熱交換區(qū)內(nèi)流通的導(dǎo)熱油吸收中間套管的熱量，提升自身溫度，并將熱量傳遞至內(nèi)層套管，從而對內(nèi)層套管內(nèi)部的污染土壤進(jìn)行熱脫附。
采用上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行土壤熱脫附不僅能夠減少熱脫附過程的能耗，也可使污染土壤受熱均勻，提高脫附效果。
作為優(yōu)選，所述內(nèi)層套管內(nèi)設(shè)有攪龍，其用于攪拌輸送工作區(qū)內(nèi)的污染土壤。攪龍在電機的帶動下可以以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，推動土壤在工作區(qū)內(nèi)前行，保證土壤在工作區(qū)內(nèi)停留一定的時間，通過調(diào)節(jié)攪龍的轉(zhuǎn)速來調(diào)整土壤在熱脫附裝置內(nèi)的停留時間。
作為優(yōu)選，所述中間套筒和內(nèi)層套筒為金屬材質(zhì)，利于中間套管、內(nèi)層套管與熱交換區(qū)之間的熱量傳遞。
本發(fā)明還提供了一種污染土壤的熱脫附修復(fù)系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)處理裝置、進(jìn)料裝置、熱脫附裝置、除塵裝置和尾氣處理系統(tǒng)，熱脫附裝置如上文所述。
所述預(yù)處理裝置由土壤破碎裝置和振動篩分裝置構(gòu)成，兩者相互連接。污染土壤依次經(jīng)過破碎、篩分處理后，粒徑達(dá)到 10mm 以下。
所述進(jìn)料系統(tǒng)由板式輸送機、磁選器和計量稱構(gòu)成，所述板式輸送機與振動篩分裝置連接，磁選器和計量稱分別與板式輸送機連接。預(yù)處理后的污染土壤在由板式輸送機運往熱脫附裝置的過程中，進(jìn)行磁選，去除鐵塊等磁性固體，并進(jìn)行計量。
作為優(yōu)選，所述的除塵裝置為兩個旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的兩級除塵裝置。上述除塵裝置分別通過調(diào)整旋風(fēng)除塵器的風(fēng)速實現(xiàn)兩級除塵處理，在除塵裝置和熱脫附裝置之間設(shè)置引風(fēng)機，熱脫附過程后產(chǎn)生的污染尾氣，在引風(fēng)機的作用下，進(jìn)入兩級除塵裝置中。
作為優(yōu)選，所述尾氣處理系統(tǒng)包括依次連接的催化燃燒裝置、堿洗裝置和氣體排放裝置。
為了進(jìn)一步降低土壤熱脫附修復(fù)過程中的能量消耗，作為優(yōu)選，所述催化燃燒裝置與堿洗裝置之間還連接有熱交換裝置。
上述熱交換裝置的熱流體進(jìn)口端通過引風(fēng)機與催化燃燒裝置相連，而冷流體進(jìn)口端與熱源裝置的油爐連通，催化燃燒后排出的剩余尾氣，在引風(fēng)機的作用下，進(jìn)入熱交換裝置中，并作為熱流體進(jìn)行熱交換 ；而導(dǎo)熱油爐中的導(dǎo)熱油通過循環(huán)泵從冷流體進(jìn)口端泵入熱交換裝置中。
更優(yōu)選，所述熱脫附裝置與熱源裝置相連，所述熱源裝置由油爐和蓄熱裝置組成，熱脫附裝置、油爐和蓄熱裝置通過管路兩兩相連接。油爐屬于輔助加熱裝置，在太陽能輻射不足或陰雨天氣時，為熱脫附系統(tǒng)供熱，保證熱脫附系統(tǒng)正常運行 ；與此同時，蓄熱裝置也為油爐提供能量，并在太陽輻射過強時，通過與熱脫附裝置連接而將過量太陽能存蓄于蓄熱器內(nèi)。
本發(fā)明還提供了一種利用所述熱脫附修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行污染土壤熱脫附修復(fù)的方法，包括 ：
(1) 將污染土壤在預(yù)處理裝置中破碎、篩分后，進(jìn)行磁選處理，再輸送至熱脫附裝置中，進(jìn)行土壤熱脫附 ；
(2) 熱脫附后的土壤經(jīng)出料裝置排出，脫附出的尾氣經(jīng)除塵后，進(jìn)行催化燃燒 ；
(3) 催化燃燒后的尾氣經(jīng)堿液噴淋洗滌后，通過氣體排放裝置排出。
作為優(yōu)選，熱脫附裝置中，工作區(qū)的溫度為 300 ～ 400℃，土壤在工作區(qū)的停留時間為 10 ～ 30min，以保證污染土壤進(jìn)行充分的熱脫附處理。
常規(guī)熱脫附處理后獲得的尾氣通過焚燒、噴淋等方式進(jìn)行處理，易造成部分有機物無法去除完全 ；本發(fā)明采用催化燃燒的方式，限定具體的催化劑和催化溫度，能夠更好的去除尾氣中的苯系物、多環(huán)芳烴以及非氯代有機物等有機污染物，總?cè)コ士稍?99％以上。
作為優(yōu)選，所述催化燃燒的溫度為 300 ～ 600℃，催化燃燒過程中采用的催化劑的組分為 ：以重量百分?jǐn)?shù)計，50％的氧化鋁，25％的單質(zhì)鈰，25％的單質(zhì)鈷。
為保證尾氣處理過程的效果，在尾氣催化燃燒處理前，需要進(jìn)行除塵處理，作為優(yōu)選，所述除塵的過程為兩級除塵，一級除塵的風(fēng)速為 9m/s～ 13m/s，二級除塵的風(fēng)速為 18～23m/s。
二、有益效果 ：
(1) 本發(fā)明采用太陽能集熱以及導(dǎo)熱油傳熱的方式對污染土壤進(jìn)行熱脫附，大大降低了土壤熱脫附修復(fù)過程的能耗，有利于太陽能集熱技術(shù)在土壤熱脫附領(lǐng)域的推廣。
(2) 本發(fā)明在采用太陽能集熱的同時還設(shè)置了熱源裝置，保證在太陽能輻射不足情況下，熱脫附系統(tǒng)能夠正常供熱和運行。
(3) 本發(fā)明采用催化燃燒技術(shù)對尾氣進(jìn)行處理，使得在較低的溫度下，尾氣中的有機污染物去除率超過 99％，顯著降低處理成本的同時，實現(xiàn)了尾氣安全、高效的排放。
(4) 本發(fā)明采用監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)運行過程中，對各個設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行全程自動監(jiān)控，實現(xiàn)了熱脫附系統(tǒng)的自動化控制。
三、附圖說明
圖 1 為本發(fā)明污染土壤熱脫附修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 ；
圖 2 為本發(fā)明熱脫附修復(fù)系統(tǒng)中的熱脫附裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1- 預(yù)處理裝置，2- 進(jìn)料裝置，3- 熱脫附裝置，4- 出料裝置，5- 除塵裝置，6- 催化燃燒裝置，7- 熱交換裝置，8- 堿洗裝置，9- 熱源裝置，10- 氣體排放裝置，11- 監(jiān)測系統(tǒng)，20- 導(dǎo)熱油爐，23- 蓄熱器。
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