土壤熱脫附是修復(fù)污染土壤的有效方法之一,是通過直接或間接加熱,將土壤中有機(jī)污染物加熱至足夠高溫度,使其與土壤分離的過程。很顯然,土壤熱脫附需要消耗大量熱量,脫附后的氣態(tài)污染物需要經(jīng)過專門的設(shè)備凈化處理后才能排放至大氣。因此,實(shí)際土壤熱脫附方法往往存在設(shè)備能耗高、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用昂貴等問題。
生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐是循環(huán)流化床鍋爐橫向功能拓展的典型設(shè)備,該設(shè)備不僅能處理秸稈類農(nóng)林廢棄物,而且能產(chǎn)出蒸汽,用蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電,在目前生物質(zhì)能源的規(guī)?;弥谐袚?dān)了重要角色。當(dāng)生物質(zhì)秸稈進(jìn)入生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐燃燒后,固體組份通常以三種形式存在,一種是底渣,一種是循環(huán)灰,另一種是飛灰,其中,底渣溫度高,含碳量低,循環(huán)飛灰溫度高,含碳量高,活性好,而飛灰溫度低,含碳量低。底渣從鍋爐底部排出時(shí),通常采用滾筒換熱器回收一部分熱量,但由于是間接換熱,效率較低,而且由于底渣對(duì)滾筒的磨損,常常發(fā)生管式換熱器的泄漏現(xiàn)象,影響設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)于帶有外置換熱器的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐,控制循環(huán)灰的入爐量不僅能夠調(diào)節(jié)爐膛整體的溫度均勻性,而且可以調(diào)整主蒸汽的溫度,因此,循環(huán)灰自身具有較大的可控性和調(diào)節(jié)性。
如果能將生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐底渣的顯熱直接回收,用于土壤熱脫附的預(yù)熱階段,使土壤表面污染物快速蒸發(fā),同時(shí)將生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)灰的顯熱直接回收,用于土壤熱脫附的解析階段,使顆粒內(nèi)部污染物向外擴(kuò)散,并且將活性好的生物質(zhì)炭直接摻混于土壤中,使修復(fù)后的土壤提高活性成分,而且將修復(fù)后產(chǎn)生的污染性氣體送入生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐燃燒,那么,土壤熱脫附的能耗將大大降低,設(shè)備將大大簡(jiǎn)化,土壤肥力將得到顯著提高。本發(fā)明內(nèi)容就是基于以上背景提出的一種創(chuàng)新性方法。
針對(duì)常規(guī)土壤熱修復(fù)過程中需要消耗大量熱量,修復(fù)后的土壤由于 PH 值降低導(dǎo)致肥力下降,產(chǎn)生的熱解析氣體因含有污染性有機(jī)物質(zhì)易引起二次污染等問題,提供了一種異位
土壤熱脫附方法。
一、異位土壤熱脫附技術(shù)方案 :
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種異位土壤熱脫附方法,包括 :一種異位土壤熱脫附方法,其特征在于,包括如下步驟 :
(1) 將來自生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的溫度為 700 ~ 800℃的底渣通過直接換熱的方式將熱量傳遞給一熱管,使熱管中的給水加熱后變?yōu)樗魵?,得到一?jí)降溫后的底渣 ;
(2) 將從生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐引出的 150 ~ 180℃的二次風(fēng)與步驟 (1) 得到的一級(jí)降溫后的底渣進(jìn)行流化作用,使一級(jí)降溫后的底渣進(jìn)一步降溫,得到二級(jí)降溫后的底渣,同時(shí),所述二次風(fēng)被加熱成為一級(jí)加熱二次風(fēng) ;
(3) 所述二級(jí)降溫后的底渣進(jìn)一步通過直接換熱的方式將熱量傳遞給一蛇形管,使蛇形管內(nèi)的給水吸收熱量,同時(shí),使所述二級(jí)降溫后的底渣與從生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)冷端引出的溫度為 10 ~ 35℃的一次風(fēng)進(jìn)行流化作用,得到三級(jí)降溫后的底渣和一級(jí)加熱一次風(fēng),所述三級(jí)降溫后的底渣隨后排出系統(tǒng) ;
(4) 將步驟 (2) 得到的一級(jí)加熱二次風(fēng)與步驟 (3) 得到的一級(jí)加熱一次風(fēng)和另外的從生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)冷端引出的溫度為 10 ~ 35℃的一次風(fēng)混合,經(jīng)氣固分離后,得到的氣體作為待修復(fù)土壤的預(yù)熱風(fēng),固體返回到步驟 (3) 中與二級(jí)降溫后的底渣混合 ;
(5) 將待修復(fù)土壤與步驟 (4) 得到的預(yù)熱風(fēng)進(jìn)行流化作用,同時(shí)在所述預(yù)熱風(fēng)的作用下使待修復(fù)的土壤與步驟 (1) 中的加熱后的熱管進(jìn)行換熱,使待修復(fù)的土壤溫度升高 ;
(6) 將步驟 (5) 處理后的待修復(fù)的土壤與來自生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的溫度為650 ~ 800℃的循環(huán)灰在解析風(fēng)的作用下進(jìn)行流化作用,通過直接換熱的方式將循環(huán)灰的熱量傳遞給待修復(fù)土壤,在此過程中,待修復(fù)土壤在升溫后發(fā)生熱解析,其中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物析出并擴(kuò)散至熱解析風(fēng)而形成解析氣體 ;
(7) 將從生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)冷端引出的溫度為 10 ~ 35℃的一次風(fēng)作為回?zé)犸L(fēng),使經(jīng)步驟 (6) 處理后的修復(fù)后的土壤與所述回?zé)犸L(fēng)進(jìn)行流化作用,并在所述回?zé)犸L(fēng)的作用下使所述修復(fù)后的土壤通過直接換熱的方式將熱量傳遞給回?zé)嵘咝喂埽瑥亩剐迯?fù)后的土壤降溫,然后排出系統(tǒng),而加熱后的回?zé)犸L(fēng)則擴(kuò)散至步驟 (6) 中的解析氣體中,并進(jìn)一步引入到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐,作為二次風(fēng)補(bǔ)充爐內(nèi)生物質(zhì)燃燒,并分解其中的有機(jī)污染物,回?zé)嵘咝喂軆?nèi)的給水換熱后則變?yōu)榛責(zé)崴魵夂筮M(jìn)入生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的水汽系統(tǒng)。
其中,步驟 (1) 中,所述的底渣經(jīng)直接換熱后得到的一級(jí)降溫后的底渣的溫度為400 ~ 500℃。
步驟 (2) 中,所述的二次風(fēng)經(jīng)加熱后形成的一級(jí)加熱二次風(fēng)的溫度為 100 ~250℃。
步驟 (3) 中,所述的蛇形管的初始給水溫度為 15 ~ 20℃,與二級(jí)降溫后的底渣換熱后溫度升至 120 ~ 200℃。
步驟 (3)中,所述的一級(jí)加熱一次風(fēng)的溫度為 60~ 150℃,所述二級(jí)降溫后的底渣經(jīng)流化作用后降溫至 60 ~ 90℃的三級(jí)降溫后的底渣并排出系統(tǒng)。
步驟 (4) 中,所述的預(yù)熱風(fēng)的溫度為 80 ~ 200℃。
步驟 (5) 中,所述待修復(fù)土壤溫度升高至 150 ~ 250℃。
步驟 (6) 中,待修復(fù)土壤在升溫至 550 ~ 650℃后發(fā)生熱解析。
步驟 (7) 中,修復(fù)后的土壤降溫至 40 ~ 70℃后排出系統(tǒng)。
二、異位土壤熱脫附方法有益效果 :
與常規(guī)的土壤修復(fù)方法相比,本發(fā)明具有如下的特色及優(yōu)點(diǎn) :
1、常規(guī)土壤熱修復(fù)方法基本都采用專門的能源為熱修復(fù)提供需要的熱量,而本發(fā)明利用生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐底渣的顯熱預(yù)熱待修復(fù)土壤,采用循環(huán)飛灰的顯熱為熱修復(fù)提供熱量,這種方式充分利用了廢熱能量,大大減少了常規(guī)能源的使用。
2、常規(guī)熱修復(fù)方法修復(fù)后的土壤由于結(jié)構(gòu)受到破壞而肥力明顯降低,本發(fā)明將含有較大含碳量的循環(huán)飛灰直接摻雜在修復(fù)后的土壤中,這樣可以大大提高了土壤的肥沃程度,有助于土壤的修復(fù)再利用。
3、常規(guī)土壤熱修復(fù)方法常將熱解析氣體直排大氣,這樣雖然修復(fù)了土壤,但污染了大氣環(huán)境,本發(fā)明將熱解析氣體全部送入生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐中進(jìn)行直接焚燒,完全分解了含有揮發(fā)性污染物的熱解析氣體,避免了二次污染。
4、本發(fā)明借助熱管實(shí)現(xiàn)了相鄰設(shè)備間熱源底渣與冷源待修復(fù)土壤的間接換熱,這種布置方法可以減少復(fù)雜換熱設(shè)備的布置,有利于整體設(shè)備的緊湊性,而且在熱量傳遞過程中避免了物質(zhì)的直接交換,保證了土壤成分結(jié)構(gòu)的完整性。
5、本發(fā)明最大程度實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)嵩茨芰康幕厥仗菁?jí)利用 ;
6、本發(fā)明充分利用了熱源的殘余熱量,也最大程度回收了修復(fù)后土壤的顯熱。