1.本发明属于土壤修复领域，具体涉及一种用于有机污染土壤修复热脱附装置及其施工工艺。


背景技术：

2.热脱附技术是指以加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间，有选择地促使污染物气化挥发，达到将污染物与土壤颗粒分离，并进行后续处理的过程。热脱附工艺由进料系统、热脱附系统和尾气处理系统组成。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，特别是对于pcbs这类含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二噁英的生成。
3.热脱附技术包括原位热脱附技术和异位热脱附技术。异位热脱附技术则用来处理一些适于开展异位环境修复的区域，将污染土壤提取出来并通过专门的热脱附系统装置处理。
4.现有技术中的进料系统是通过筛分、脱水等预处理，将污染土壤从车间运送到热脱附系统中；污染土壤经场内输送至预处理车间内，使用挖掘机将土壤输入振荡筛，粒径小于允许的土块会落在进料皮带输送机上，直接被送入回转窑，超规格的土块会落入通往破碎机的皮带输送机上，经过破碎后再次返回振荡筛进行筛分，而无法处理的石块会被统一回收，进行砾石冲洗处理。此筛分方式的装置结构复杂，占地面积大。
5.热脱附系统是污染土壤进入热转窑后，与热转窑燃烧器产生的火焰直接接触，被均匀加热至目标污染物气化的温度以上，达到污染物与土壤分离的目的；现有技术cn88746177a技术方案是在待加热土壤外围采用加热螺旋管的方式对土壤进行加热，此加热方式由于土壤的堆积，使得土壤内外层受热温度不同，为了达到内层土壤的加热温度，耗费加热的功率较大，不易于节约能源。综上所述，我国现有阶段使用的异位热脱附技术存在处理成本高，设备适用性不强以及运行费用昂贵等问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种集成式、全自动的用于有机污染土壤修复热脱附装置及其施工工艺。
7.技术方案：一种用于有机污染土壤修复热脱附装置，包括集成筛土模块、连接在所述集成筛土模块出口的第一传输带、连接在所述第一传输带出口端的回转窑、设置在所述回转窑上端的尾气处理系统以及设置在所述回转窑出料口的土壤回收系统；所述集成筛土装置包括第一筛分传输带、设置在第一筛分传输带下方的第二筛分传输带、设置在第二筛分传输带下方的第三筛分传输带、设置在第三筛分传输带下方的第四筛分传输带、设置在第一筛分传输带与第二筛分传输带之间的上料腔、设置在所述上料
腔内腔的粉碎腔以及设置在所述粉碎腔内腔的粉碎装置；所述集成筛土装置还包括固定连接在所述粉碎腔下端的下连接腔以及托举所述下连接仓以及粉碎腔的底座；所述底座上固定连接有振动装置；所述集成筛土装置还包括驱动第一筛分传输带、第二筛分传输带、第三筛分传输带、第四筛分传输带传动的传动电机；所述下连接仓设置在所述第四筛分传输带上方。
8.进一步的：所述上料腔包括第一进料口、第二进料口；所述第一筛分传输带出口连接到所述第二进料口；所述集成筛土装置还包括设置在所述第三筛分传输带出口的石块料仓以及设置在所述第二筛分传输带和第四筛分传输带出口的土壤料仓；所述土壤料仓出口与所述第一传输带入口固定连接。
9.进一步的：所述粉碎装置包括固定连接在所述下连接腔侧面的粉碎电机、固定连接在所述粉碎电机输出轴上的锥齿轮、啮合连接在所述锥齿轮上方的主动大齿轮以及啮合连接在所述主动大齿轮上方的粉碎辊；所述粉碎辊上端套设有关节轴承；所述关节轴承外圈固定连接在所述上固定套上；所述固定套固定连接在所述上料腔上；所述主动大齿轮转动连接在所述下连接仓上；所述主动大齿轮上下端面均设置有啮合齿；所述粉碎辊包括设置在上端的粉碎圆台体以及设置在所述粉碎圆台体下端的圆柱体；所述粉碎辊为薄壁体，所述圆柱体设置有与所述主动大齿轮相适配的啮合齿；所述粉碎腔内设置有圆台内腔；所述圆台内腔与所述粉碎圆台体间隔设置且高度位置相同；所述主动大齿轮外径大于所述下端圆柱体外径。
10.进一步的：所述固定套包括上固定板；所述上固定板为圆盘体；在所述上固定板上设置有圆周均布的长槽孔；所述长槽孔连通上端的第二进料口与下端的粉碎腔；所述所述圆台内腔与所述粉碎圆台体之间的最大间隔小于80mm。
11.进一步的：所述第一筛分传输带为均布设置有小于80mm的第一圆孔网状传输带；所述第三筛分传输带为均布设置有小于80mm的第二圆孔状传输带。
12.进一步的：所述振动装置包括固定连接在所述底座上的振动电机、固定连接在所述振动电机输出轴上的旋转凸轮、设置在所述下连接仓下端面的弹簧柱以及套设在所述弹簧柱外圆周的弹簧；所述旋转凸轮设置在所述下连接仓的下端；所述下连接仓设置有下料腔；所述下料腔设置在所述第三筛分传输带、第四筛分传输带之间。
13.进一步的：所述回转窑包括窑体、设置在所述窑体内腔的加热器、沿所述窑体内腔自上而下螺旋设置的螺旋输送带、固定套设在所述窑体外圆周的旋转大齿轮、与所述旋转
大齿轮啮合传动的旋转小齿轮以及驱动所述旋转小齿轮转动的回转电机；所述窑体下端设置有支撑底座，所述窑体旋转设置在所述支撑底座上；所述窑体与支撑底座间设置有粉末冶金轴套。
14.进一步的：所述窑体上固定连接有圆盘体；所述圆盘体为正多边形；所述圆盘体上设置自中心向外沿边贯穿的矩形凹槽a；所述土壤回收系统包括土壤第一收料口、土壤第二收料口以及土壤收料槽；所述土壤第一收料口搭设在所述矩形凹槽a上部。
15.进一步的：所述尾气装置包括旋风除尘、急冷塔、布袋除尘室以及酸性气体洗涤塔。
16.进一步的：一种用于有机污染土壤修复热脱附装置施工工艺：步骤一：使用挖掘机将土壤输入集成筛土模块，粒径小于80mm的土块会落在第一筛分传输带上，第二筛分传输带直接被送入回转窑，第一筛分传输带上的超规格的土块会落入第二进料口内，经过粉碎辊破碎后通过第三筛分传输带进行筛分，无法处理的石块通过第三筛分传输带会被统一回收入石块料仓，进行砾石冲洗处理；步骤二：回转窑使用液化石油气为燃料，按照设定速率通过螺旋输送带向窑底输送，在此过程中通过加热使得土壤中的污染物充分气化挥发；步骤三：回转窑中处理后灼热的土壤落入土壤料仓内，经间接喷水混合冷却后通过出料系统出料，通过运输车辆运往修复后土壤待检区；步骤四：含有污染物的烟气在通风系统负压的作用下，通过旋风除尘室除去其中的尘土颗粒物质，然后进入内嵌耐火材料隔热层的高温氧化室中，并通过通风系统维持含有污染物的尾气在其中停留超过2s，污染物被分解成二氧化碳和水等最终产物；步骤五：高温烟气从回转窑出来后，经急冷塔迅速冷却，急冷塔内烟气于上部的烟气入口进入，与喷头喷出的雾化冷却水接触降温后，从下部的烟气出口流出；步骤六：急冷后的烟气进入布袋除尘室，在布袋除尘室内分离出的颗粒物落入底部；步骤七：烟气离开布袋除尘室进入酸性气体洗涤塔，酸性气体洗涤塔中所含填料可吸收烟气中的酸性气体；步骤八：经过酸性气体洗涤塔洗涤的烟气通过烟囱排入大气中。
17.有益效果：与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：本发明成功解决了土壤修复过程中连续生产、混合均匀、集成预处理等一系列难题，完全满足污染土壤异位修复实施的技术要求，适用范围广。
18.土壤修复设备可以对需要修复的土壤进行处理，通过回转窑加热保证需要修复的土壤能够全面的接触，工作温度区间内可使目标污染物完全气化而解吸。
19.集成筛土模块可以实现预处理集成化，无需人工操作，且具有操作简单、工作效率高、土壤修复设备成本低等优点。避免现有技术筛分方式的装置结构复杂，占地面积大等缺点。
20.整套修复装备采用模块化设计，可以根据待修复土壤污染种类的不同，灵活搭配
组合，以降低成本。
21.整套装备也可以安装在拖车上，实现移动作业。本发明的装备具有热脱附处理、尾气淋洗处理等多种修复功能，可以实现对含有有机污染物和重金属复合污染的土壤原地异位联合修复，修复效率高、范围广、无有害气体排放，安全环保。
附图说明
22.附图1为本发明的实施例1的主视结构示意图；附图2为本发明的实施例1的俯视结构示意图；附图3为本发明实施例1集成筛土模块的结构示意图；附图4为本发明实施例1集成筛土模块的剖面结构示意图；附图5为本发明实施例1振动装置的结构示意图；附图6为本发明实施例1回转窑的结构示意图；附图7为本发明实施例1回转窑的局部放大结构示意图；附图8为本发明实施例2回转窑的结构示意图；附图9为本发明实施例2回转窑的俯视结构示意图。
23.在附图中：1集成筛土模块；11上料腔；111粉碎腔；112第一进料口；113第二进料口；12下连接仓；121下料腔；13第一筛分传输带；14第二筛分传输带；15第三筛分传输带；16第四筛分传输带；17振动装置；171旋转凸轮；172振动电机；173弹簧；174弹簧柱；18粉碎装置；181粉碎电机；182主动大齿轮；183深沟球轴承；184粉碎辊；185固定套；1851固定板；186关节轴承；187锥齿轮；19底座；2第一传输带；3回转窑；31窑体；311圆盘体；32加热器；33螺旋输送带；33b反向螺旋输送带；34旋转大齿轮；35旋转小齿轮；36回转电机；37支撑底座；38阻断装置；381阻断板；382阻断气缸；39 连接机构；391连接底板；392连接电机；393主动摆杆；394从动摆杆；4土壤回收槽；41第一收料口；42土壤第二收料口；43土壤收料槽；5尾气处理系统；51旋风除尘室；52急冷塔；53布袋除尘室；54酸性气体洗涤塔；6石块料仓；7土壤料仓；8传动电机。
具体实施方式
24.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
25.需要解释的是，术语“高度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于本技术附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的显示。
26.实施例1如图1-7所示，一种用于有机污染土壤修复热脱附装置，其特征在于：包括集成筛土模块1、连接在所述集成筛土模块1出口的第一传输带2、连接在所述第一传输带2出口端的回转窑3、设置在所述回转窑3上端的尾气处理系统5以及设置在所述回转窑3出料口的土壤回收系统4；所述集成筛土装置1包括第一筛分传输带13、设置在第一筛分传输带13下方的第二筛分传输带14、设置在第二筛分传输带14下方的第三筛分传输带15、设置在第三筛分传输带15下方的第四筛分传输带16、设置在第一筛分传输带13与第二筛分传输带14之间
的上料腔11、设置在所述上料腔11内腔的粉碎腔111以及设置在所述粉碎腔111内腔的粉碎装置18；所述集成筛土装置1还包括固定连接在所述粉碎腔111下端的下连接腔以及托举所述下连接仓12以及粉碎腔111的底座19；所述底座19上固定连接有振动装置17；所述集成筛土装置1还包括驱动第一筛分传输带13、第二筛分传输带14、第三筛分传输带15、第四筛分传输带16传动的传动电机8；所述下连接仓12设置在所述第四筛分传输带16上方。
27.所述上料腔11包括第一进料口112、第二进料口113；所述第一筛分传输带13出口连接到所述第二进料口113；所述集成筛土装置1还包括设置在所述第三筛分传输带15出口的石块料仓6以及设置在所述第二筛分传输带14和第四筛分传输带16出口的土壤料仓7；所述土壤料仓122出口与所述第一传输带2入口固定连接。
28.所述粉碎装置18包括固定连接在所述下连接腔侧面的粉碎电机181、固定连接在所述粉碎电机181输出轴上的锥齿轮187、啮合连接在所述锥齿轮187上方的主动大齿轮182以及啮合连接在所述主动大齿轮182上方的粉碎辊184；所述粉碎辊184上端套设有关节轴承186；所述关节轴承186外圈固定连接在所述上固定套185上；所述固定套185固定连接在所述上料腔11上；所述主动大齿轮182转动连接在所述下连接仓12上；所述主动大齿轮182上下端面均设置有啮合齿；所述粉碎辊184包括设置在上端的粉碎圆台体以及设置在所述粉碎圆台体下端的圆柱体；所述粉碎辊184为薄壁体，所述圆柱体设置有与所述主动大齿轮182相适配的啮合齿；所述粉碎腔111内设置有圆台内腔；所述圆台内腔与所述粉碎圆台体间隔设置且高度位置相同；所述主动大齿轮182外径大于所述下端圆柱体外径。
29.所述固定套185包括上固定板1851；所述上固定板1851为圆盘体；在所述上固定板1851上设置有圆周均布的长槽孔；所述长槽孔连通上端的第二进料口113与下端的粉碎腔111；所述所述圆台内腔与所述粉碎圆台体之间的最大间隔小于80mm。
30.所述第一筛分传输带13为均布设置有小于80mm的第一圆孔网状传输带；所述第三筛分传输带15为均布设置有小于80mm的第二圆孔状传输带。
31.所述振动装置17包括固定连接在所述底座19上的振动电机172、固定连接在所述振动电机172输出轴上的旋转凸轮171、设置在所述下连接仓12下端面的弹簧柱174以及套设在所述弹簧柱174外圆周的弹簧173；所述旋转凸轮171设置在所述下连接仓12的下端；所述下连接仓12设置有下料腔121；所述下料腔121设置在所述第三筛分传输带15、第四筛分传输带16之间。
32.所述回转窑3包括窑体31、设置在所述窑体31内腔的加热器32、沿所述窑体31内腔自上而下螺旋设置的螺旋输送带33、固定套设在所述窑体31外圆周的旋转大齿轮34、与所述旋转大齿轮34啮合传动的旋转小齿轮35以及驱动所述旋转小齿轮35转动的回转电机36；所述窑体31下端设置有支撑底座37，所述窑体31旋转设置在所述支撑底座37上；所述窑体31与支撑底座37间设置有粉末冶金轴套。
33.所述回转窑3还包括推动第一收料口41向窑体31运动的连接机构39 ；连接机构39 包括固定连接在所述支撑底座37上的连接底板391、转动连接在连接底板391上的主动摆杆393、转动连接在连接底板391上的从动摆杆394以及驱动主动摆杆393的连接电机392。
34.所述回转窑3还包括阻断装置38；阻断装置38包括阻断板381以及阻断气缸382，当加热温度达到要求时，温度探测器发出信号，阻断气缸382收回，将固定连接在阻断气缸382活塞杆上的阻断板381收回，加热后土壤沿第一收料口41送入土壤回收槽4。
35.所述窑体31上固定连接有圆盘体311；所述圆盘体311为正多边形；所述圆盘体311上设置自中心向外沿边贯穿的矩形凹槽a；所述土壤回收系统4包括土壤第一收料口41、土壤第二收料口42以及土壤收料槽43；所述土壤第一收料口41搭设在所述矩形凹槽a上部。
36.所述尾气装置5包括旋风除尘51、急冷塔52、布袋除尘室53及酸性气体洗涤塔54。
37.土壤热脱附是一个热分离过程，污染物特性和浓度及土壤的质地、可塑性等物理指标会其修复效果产生影响。本场地土壤中所需要修复的污染物为总石油烃，其沸主要在350~500℃左右，在适当控制热脱附温度的情况下，土壤中的总石油烃类污染物可以挥发去除。本场地重污染土壤所在层位主要以填土层（粉砂）为主，有利于土壤中污染物的解析，可见，热脱附技术适用于本场地重污染土壤中总石油烃类污染物的修复。本工程实施在场地内无需单独设置一个预处理车间，直接将待修复土壤运送至集成筛土模块1进行物料分选、筛分、破碎等前处理过程。
38.窑体31为热脱附滚筒，设计处理能力为50m3/h。滚筒长20m，内径2.8m，电机功率4
×
12kw。滚筒转速为3-5rpm，转速可调，进料粒径小于25mm。加热方式为逆螺旋输送带33传输方向加热以保证物料与热空气充分接触；出料口、出风口加装温度传感器，在控制柜面板显示；出料为侧下方出料方式；滚筒两端密封可靠，不泄露。根据不同物料在筒体内的停留时间要求，调整窑体31转速，以获得理想的恒温时间；根据无线红外温度传感器仪表的指示，调整每个加热段的温度，即可获得理想的加热温度。通过热脱附处理，使物料得到理想的修复效果，将土壤物料中的有机污染物挥发至热空气中。
39.一种用于有机污染土壤修复热脱附装置施工工艺：步骤一：使用挖掘机将土壤输入集成筛土模块1，粒径小于80mm的土块会落在第一筛分传输带13上，第二筛分传输带14直接被送入回转窑3，第一筛分传输带13上的超规格的土块会落入第二进料口113内，经过粉碎辊184破碎后通过第三筛分传输带15进行筛分，无法处理的石块通过第三筛分传输带15会被统一回收入石块料仓6，进行砾石冲洗处理；步骤二：回转窑3使用液化石油气为燃料，按照设定速率通过螺旋输送带33向窑底输送，在此过程中通过加热使得土壤中的污染物充分气化挥发；步骤三：回转窑3中处理后灼热的土壤落入土壤料仓7内，经间接喷水混合冷却后通过出料系统出料，通过运输车辆运往修复后土壤待检区；步骤四：含有污染物的烟气在通风系统负压的作用下，通过旋风除尘室51除去其中的尘土颗粒物质，然后进入内嵌耐火材料隔热层的高温氧化室中，并通过通风系统维持含有污染物的尾气在其中停留超过2s，污染物被分解成二氧化碳和水等最终产物；步骤五：高温烟气从回转窑3出来后，经急冷塔52迅速冷却至《 200℃，急冷塔52迅速冷却最大程度缩短烟气温度在易生产二噁英温度区间（200~500℃）的时间，有效防止二噁英的产生。与喷头喷出的雾化冷却水接触降温后，从52下部的烟气出口流出；急冷塔52内装有雾化喷嘴，烟气于急冷塔52上部的烟气入口进入，与喷头喷出的雾化冷却水接触降温后，从急冷塔52下部的烟气出口流出。急冷塔52有温度监控系统，可以通过自动调节冷却水量达到保证烟气温度低于200℃的目的。
40.步骤六：急冷后的烟气进入布袋除尘室53，在布袋除尘室53内分离出的颗粒物落入底部集灰斗；设置在滤袋上方的在线吹扫系统会定期将附着在滤袋上的滤尘吹脱至布袋除尘室底部的集灰斗，确保烟气的正常流通。
41.步骤七：烟气离开布袋除尘器，通过引风机进入酸性气体洗涤塔。酸性气体洗涤塔中所含填料可吸收烟气中的酸性气体；填料上有波纹除雾器，去除烟气中的液滴；除雾器带冲洗喷头，可喷入碱液中和烟气中的酸性物质，加入的碱液量由循环液ph值控制，该ph值随着酸性烟气量变化而变化。经过酸性气体洗涤塔洗涤的烟气通过烟囱排入大气中。烟囱上装有烟气实时在线监测装置，可以持续监测通过监测点烟气中的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物质的浓度，辅助操作人员实时监控尾气排放浓度。
42.步骤八：经过酸性气体洗涤塔洗涤的烟气通过烟囱排入大气中。
43.实施例2如图8所示，所述回转窑3包括窑体31、设置在所述窑体31内腔的加热器32、沿所述窑体31内腔自上而下螺旋设置的螺旋输送带33、固定套设在所述窑体31外圆周的旋转大齿轮34、与所述旋转大齿轮34啮合传动的旋转小齿轮35以及驱动所述旋转小齿轮35转动的回转电机36；还包括沿所述窑体31内腔自上而下螺旋设置的反向螺旋输送带33b以及均布在所述圆盘体311上设置自中心向外沿边贯穿的多个矩形凹槽a，采用两条螺旋输送带进行输送，提高输送效率。
44.以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。