有机污染土热解处理施工工艺研究

1有机污染土热解处理施工工艺原理

有机污染土热解处理施工工艺原理主要分为两大部分，分别为污染土热解处理工艺和尾气处理工艺两大部分。1.1污染土热解处理原理。有机污染土热解处理工艺原理是：污染土经过脱水干燥预处理后进入滚筒式热解窑，通过直接或间接热交换，通过控制热解系统的温度和物料停留时间，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离。滚筒式热解窑其内部有多处挡板和抄板可有助于充分搅拌土壤和热传递，装置的停留时间由热解窑的转速和倾斜角度决定，土壤在窑内不断地被翻动、加热、干燥、同时使目标污染物气化挥发。经过热解吸净化的土壤自热解窑尾落入出料槽，气化的污染物在系统末端引风机营造的负压作用下，流向气化污染物净化系统。1.2热解废气处理原理。有机污染土热解处理过程中会产生大量的有机废气，如不经过有效的处理，会对周边大气产生严重的二次污染。因此，必须对热处理后产生的废气进行达标处理排放。有机污染土热处理后产生的废气成分复杂、特性各异，依据废气排放的特点、烟气本身特性，选择合适的处理方法进行治理。本污染土热解废气处理工艺将有机废气先进行旋风除尘处理，通过引风机进入喷淋吸收塔内，经过化学吸收、物理吸附、冷凝等步骤，对烟气进行处理达标排放。

2工艺流程及过程控制

2.1施工工艺流程。有机污染土热解处理工艺流程可分以下几个阶段：污染土前处理阶段、污染土烘干阶段、污染土热解阶段、尾气净化与排放阶段，如图1所示。2.1.1污染土前处理阶段。污染土热解处理施工过程中，如果土壤颗粒过细，土壤颗粒会随气体吹出烘干窑，尾气处理系统会超负荷运转；如果土壤颗粒过大，热解处理质量不易保证，严重时还会造成传送系统瘫痪。图1有机污染土热解处理工艺流程图Fig.1Flowchartoforganiccontaminatedsoilpyrolysistechnology污染土前处理阶段主要是采用打散筛分装置对待处理的污染土进行破碎、筛分处理，剔除大块杂物的同时使得入窑土的粒径较为均匀，以使热解过程受热均匀，确保热解处理质量。首先利用挖掘机将污染土料装入打散筛分一体机，将污染土料中的杂物（包括砖块、编织物等）进行一级筛分，并将体积较大的粘性土块粉碎，使包含在土块内的硬质杂物暴露出来，打散后的污染土料通过皮带机提升，此处设置物料筛分除杂人员进行污染土料二级筛分。土料经皮带机传送至烘干窑进料螺旋输送机，由该螺旋输送机将土料送入烘干窑内，对污染土料进行烘干处理。2.1.2污染土烘干阶段。污染土的含水率主要影响的是系统能源使用效率和最终处理质量，污染土经过筛分破碎后先进入回转式烘干窑，利用其后端热解窑产生的高温废气回用，通过引风机、烟气管道将高温废气抽送（引风机设置在旋风除尘器及吸收塔之间）至烘干窑，使烘干窑内的温度达到设计烘干温度要求，在烘干窑内降低物料的含水率，以提高热解吸系统的能源使用效率。进入烘干窑内的污染土料经过烘干窑内的挡板及抄板摔打破碎，与高温烟气充分接触，降低土料含水率。通过烘干处理后，由烘干窑出料螺旋输送机、刮板机等设备对土料进行平行传送、提升传送，使烘干后土料进入热解窑，对污染土料进行热解处理。2.1.3污染土热解阶段。经过筛分及烘干处理的物料由刮板式输送机送入热解窑，热解窑尾端设置燃烧器，向窑内喷射明火，使热解窑内的温度达到处理要求，污染土料在热解窑内直接与窑内明火接触，热解窑持续旋转，促使污染土在窑内不断地被翻动、加热，同时使目标污染物分解挥发，经过热解净化的土壤自回转窑尾落入出料槽，利用自卸车将其回填至回填坑，完成整个热解处理过程。2.1.4尾气净化与排放阶段。热解产生的污染废气根据成分选择不同的处理方式，本设备采用的尾气处理程序为：首先经过旋风除尘器利用重力沉降去除颗粒物质（一级除尘），确保尾气中的烟尘浓度达标；经过除尘器的尾气继续流入烟气处理吸收塔；经碱液淋洗去除其中含有的氮氧化物、硫化物等酸性物质，同时利用吸收塔内的鲍尔环填料对废气进行再吸附，确保尾气达标排放。2.2热解处理过程控制。2.2.1污染土热解处理施工参数控制本工艺关键在于控制进料速度、炉内温度与设备处理能力等三方面的关系，在满足处理后污染土合格的前提下提高产量，加快施工进度，也就是在满足窑内温度、设备处理能力的条件下加快进料速。度。工艺的控制参数分为：燃烧器端温度、热解窑出风温度、烘干窑出风温度、引风机温度，其中热解窑出风温度直接影响出料合格率，工程需经前期试验，该温度应符合设计参数（窑体转速额定）；烘干窑出风温度则影响设备处理能力，如该温度较低，则烘干窑出料螺旋输送机及中间提料刮板机易由于土料过湿使电机负荷过大，输料困难，因而该温度应设置上限并控制下限，如该温度超过上限温度，则说明进料过慢，应加快进料速度。进料速度与窑体转速同时影响出料合格率及设备处理能力，两者需要成正比，如加快进料速度，应对应加快窑体转速，避免窑内积料呈递增趋势，导致减速机负载过大，窑体无法正常运转。温度过低时，污染物处理不够彻底，达不到国家标准要求；而在高温下虽然能够将污染物处理得更为彻底，但是对于工程实际应用来说显得很不经济。通过试验对所得数据进行统计和计算，绘制出污染土热重曲线图（图2）和污染物去除率图（图3）。由图3可以看出，当加热温度低于450℃时，随着加热温度的增加，污染土壤中苯系物去除率越来越高，这主要是由于苯系物类的有机物大部分沸点低于450℃。当加热温度大于450℃时，随着加热温度的增加，污染土壤中的苯系物去除率不再发生明显变化。根据以上过程分析，温度过低时，污染物处理不够彻底，达不到国家标准要求；而在高温下虽然能够将污染物处理得较为彻底，但是对于工程实际应用来说显得很不经济。根据试验及设计参数，本工程设计控制的参数为：热解温度控制在450℃，挖掘机应控制上料速度为6m³/h左右，烘干窑减速机变频器频率应设定为13～16Hz，热解窑减速机变频器频率应设定为8～10Hz。2.2.2污染土热解处理效果控制。设备总电控柜的管控是污染土热解处理效果的最大影响因素，操作人员应遵循设定好的参数对设备运转情况严格控制，保证整个处理过程满足设计要求。开工时，当燃烧器启动后，热解窑出风温度需达到设计参数，电控柜相关仪表参数需在正常范围内，方可开始进料施工。施工中，当各测温表读数发生变化时，说明其它相关施工参数发生变化，应根据变化进行相应的调整，确保污染土处理质量合格。（1）引风量调节引风机的引风量直接影响烘干窑内温度。开机后应将引风机风门拉至最低，意在使风机动作电流时不发生跳闸现象。动作电流后，仍应保证风门闸板处于最低位置，意在使热解窑内尽快升温至额定温度。当热解窑出风温度达到额定时，应视情况开大风门闸板，将高温烟气向烘干窑的方向引，使烘干窑内达到设计温度。当引风机测温点温度过高时，有可能使吸收塔内鲍尔环填料融化，如该温度过高，可视情况调小引风机风门，并适当暂停开启燃烧器或调低热解窑出风温度的温限。由图2可以看出，随着温度的不断升高，污染土样的失重量越来越大，而达到600℃之后，污染土样的重量随温度的升高基本不再变化，土样总失重量约为13.2%。在低于600℃条件下土样的失重可分为两个阶段：（1）室温～215℃，失重速率最快，对应最大失重速率峰的温度约为109℃，这一阶段失重量为4.3%，该阶段是污染土中水分的大量挥发阶段。（2）215℃～600℃，出现多重失重速率峰，对应最大失重速率峰的温度分别约为282℃和450℃，这一阶段失重量为8.9%，该阶段为各种苯类化合物的大量挥发阶段。（2）调节窑体转速、进料速度为了保证处理后土料合格，以及达到设备最高效的处理能力，需要严格控制窑体转速及进料速度，根据不同土质情况及土质状态掌控。如雨季施工，土料较湿润，需要调低转速、减慢上料速度，保证土料在烘干窑内的烘干时间，避免对后续设备造成损坏。如土料热值较高，可适当加快进料速度及转速，利用土料自然特性加快施工速率。（3）调节炉内温度热解窑出风温度仪表盘可制定该温度的上下限，如实际温度升至低限，则燃烧器自动由2段火跳至1段火，减少火焰提供热值；如实际温度继续升至高限，则燃烧器关闭，待该实际温度下降至低限时自动开启2段火。根据土料处理合格标准制定温限，如遇到热值较高的土料，可将温限适度调低，节省油耗。

3结论

在有机污染土热解处理施工过程中温度、停留时间、气体流速等施工参数之间互相影响、互相制约，在施工过程中要从多角度对整个设备及工艺进行控制，从而确保设备的连续高效运转和热解施工的质量，以实现缩短工期、节约能源、保证质量的目的。

参考文献：

[1]周建军，周桔，冯仁国．我国土壤重金属污染现状及治理战略[J]．中国科学院院刊，2014，29（3）：315-320．

[2]王琦，王文江，随力豪．有机物污染土热解技术研究与应用[J]．交通节能与环保，2018，14（1）：78-81．

[3]刘铮．从规模扩张到质量提升——中国城镇化传统路径反思[J]．福建论坛（人文社会科学版），2014，（4）：10-15．

[4]万顺江．浅谈EPC总承包项目管理模式[J]．铁路采购与物流，2013，（1）：64．

[5]刘梅，李发鹏，卢善龙，乔玉霜，刘焕焕．流域系统重金属污染研究进展[J]．科技创新与应用，2017，（17）：143．

[6]朱利中．土壤及地下水有机污染的化学与生物修复[J]．环境科学进展，1999，66-72．

[7]李莲华．土壤农药污染的来源及危害[J]．现代农业科技，2013，（5）：238，240．

[8]高国龙，蒋建国，李梦露．有机物污染土壤热脱附技术研究与应用[J]．环境工程，2012，30（1）：128-131．

作者:胡焕旭 单位:中交隧道工程局有限公司华南分公司