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1有機(jī)污染土熱解處理施工工藝原理

有機(jī)污染土熱解處理施工工藝原理主要分為兩大部分，分別為污染土熱解處理工藝和尾氣處理工藝兩大部分。1.1污染土熱解處理原理。有機(jī)污染土熱解處理工藝原理是：污染土經(jīng)過脫水干燥預(yù)處理后進(jìn)入滾筒式熱解窯，通過直接或間接熱交換，通過控制熱解系統(tǒng)的溫度和物料停留時間，將污染介質(zhì)及其所含的有機(jī)污染物加熱到足夠的溫度，以使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā)或分離。滾筒式熱解窯其內(nèi)部有多處擋板和抄板可有助于充分?jǐn)嚢柰寥篮蜔醾鬟f，裝置的停留時間由熱解窯的轉(zhuǎn)速和傾斜角度決定，土壤在窯內(nèi)不斷地被翻動、加熱、干燥、同時使目標(biāo)污染物氣化揮發(fā)。經(jīng)過熱解吸凈化的土壤自熱解窯尾落入出料槽，氣化的污染物在系統(tǒng)末端引風(fēng)機(jī)營造的負(fù)壓作用下，流向氣化污染物凈化系統(tǒng)。1.2熱解廢氣處理原理。有機(jī)污染土熱解處理過程中會產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，如不經(jīng)過有效的處理，會對周邊大氣產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。因此，必須對熱處理后產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理排放。有機(jī)污染土熱處理后產(chǎn)生的廢氣成分復(fù)雜、特性各異，依據(jù)廢氣排放的特點(diǎn)、煙氣本身特性，選擇合適的處理方法進(jìn)行治理。本污染土熱解廢氣處理工藝將有機(jī)廢氣先進(jìn)行旋風(fēng)除塵處理，通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入噴淋吸收塔內(nèi)，經(jīng)過化學(xué)吸收、物理吸附、冷凝等步驟，對煙氣進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放。

2工藝流程及過程控制

2.1施工工藝流程。有機(jī)污染土熱解處理工藝流程可分以下幾個階段：污染土前處理階段、污染土烘干階段、污染土熱解階段、尾氣凈化與排放階段，如圖1所示。2.1.1污染土前處理階段。污染土熱解處理施工過程中，如果土壤顆粒過細(xì)，土壤顆粒會隨氣體吹出烘干窯，尾氣處理系統(tǒng)會超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；如果土壤顆粒過大，熱解處理質(zhì)量不易保證，嚴(yán)重時還會造成傳送系統(tǒng)癱瘓。圖1有機(jī)污染土熱解處理工藝流程圖Fig.1Flowchartoforganiccontaminatedsoilpyrolysistechnology污染土前處理階段主要是采用打散篩分裝置對待處理的污染土進(jìn)行破碎、篩分處理，剔除大塊雜物的同時使得入窯土的粒徑較為均勻，以使熱解過程受熱均勻，確保熱解處理質(zhì)量。首先利用挖掘機(jī)將污染土料裝入打散篩分一體機(jī)，將污染土料中的雜物（包括磚塊、編織物等）進(jìn)行一級篩分，并將體積較大的粘性土塊粉碎，使包含在土塊內(nèi)的硬質(zhì)雜物暴露出來，打散后的污染土料通過皮帶機(jī)提升，此處設(shè)置物料篩分除雜人員進(jìn)行污染土料二級篩分。土料經(jīng)皮帶機(jī)傳送至烘干窯進(jìn)料螺旋輸送機(jī)，由該螺旋輸送機(jī)將土料送入烘干窯內(nèi)，對污染土料進(jìn)行烘干處理。2.1.2污染土烘干階段。污染土的含水率主要影響的是系統(tǒng)能源使用效率和最終處理質(zhì)量，污染土經(jīng)過篩分破碎后先進(jìn)入回轉(zhuǎn)式烘干窯，利用其后端熱解窯產(chǎn)生的高溫廢氣回用，通過引風(fēng)機(jī)、煙氣管道將高溫廢氣抽送（引風(fēng)機(jī)設(shè)置在旋風(fēng)除塵器及吸收塔之間）至烘干窯，使烘干窯內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)計烘干溫度要求，在烘干窯內(nèi)降低物料的含水率，以提高熱解吸系統(tǒng)的能源使用效率。進(jìn)入烘干窯內(nèi)的污染土料經(jīng)過烘干窯內(nèi)的擋板及抄板摔打破碎，與高溫?zé)煔獬浞纸佑|，降低土料含水率。通過烘干處理后，由烘干窯出料螺旋輸送機(jī)、刮板機(jī)等設(shè)備對土料進(jìn)行平行傳送、提升傳送，使烘干后土料進(jìn)入熱解窯，對污染土料進(jìn)行熱解處理。2.1.3污染土熱解階段。經(jīng)過篩分及烘干處理的物料由刮板式輸送機(jī)送入熱解窯，熱解窯尾端設(shè)置燃燒器，向窯內(nèi)噴射明火，使熱解窯內(nèi)的溫度達(dá)到處理要求，污染土料在熱解窯內(nèi)直接與窯內(nèi)明火接觸，熱解窯持續(xù)旋轉(zhuǎn)，促使污染土在窯內(nèi)不斷地被翻動、加熱，同時使目標(biāo)污染物分解揮發(fā)，經(jīng)過熱解凈化的土壤自回轉(zhuǎn)窯尾落入出料槽，利用自卸車將其回填至回填坑，完成整個熱解處理過程。2.1.4尾氣凈化與排放階段。熱解產(chǎn)生的污染廢氣根據(jù)成分選擇不同的處理方式，本設(shè)備采用的尾氣處理程序?yàn)椋菏紫冉?jīng)過旋風(fēng)除塵器利用重力沉降去除顆粒物質(zhì)（一級除塵），確保尾氣中的煙塵濃度達(dá)標(biāo)；經(jīng)過除塵器的尾氣繼續(xù)流入煙氣處理吸收塔；經(jīng)堿液淋洗去除其中含有的氮氧化物、硫化物等酸性物質(zhì)，同時利用吸收塔內(nèi)的鮑爾環(huán)填料對廢氣進(jìn)行再吸附，確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。2.2熱解處理過程控制。2.2.1污染土熱解處理施工參數(shù)控制本工藝關(guān)鍵在于控制進(jìn)料速度、爐內(nèi)溫度與設(shè)備處理能力等三方面的關(guān)系，在滿足處理后污染土合格的前提下提高產(chǎn)量，加快施工進(jìn)度，也就是在滿足窯內(nèi)溫度、設(shè)備處理能力的條件下加快進(jìn)料速。度。工藝的控制參數(shù)分為：燃燒器端溫度、熱解窯出風(fēng)溫度、烘干窯出風(fēng)溫度、引風(fēng)機(jī)溫度，其中熱解窯出風(fēng)溫度直接影響出料合格率，工程需經(jīng)前期試驗(yàn)，該溫度應(yīng)符合設(shè)計參數(shù)（窯體轉(zhuǎn)速額定）；烘干窯出風(fēng)溫度則影響設(shè)備處理能力，如該溫度較低，則烘干窯出料螺旋輸送機(jī)及中間提料刮板機(jī)易由于土料過濕使電機(jī)負(fù)荷過大，輸料困難，因而該溫度應(yīng)設(shè)置上限并控制下限，如該溫度超過上限溫度，則說明進(jìn)料過慢，應(yīng)加快進(jìn)料速度。進(jìn)料速度與窯體轉(zhuǎn)速同時影響出料合格率及設(shè)備處理能力，兩者需要成正比，如加快進(jìn)料速度，應(yīng)對應(yīng)加快窯體轉(zhuǎn)速，避免窯內(nèi)積料呈遞增趨勢，導(dǎo)致減速機(jī)負(fù)載過大，窯體無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。溫度過低時，污染物處理不夠徹底，達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)要求；而在高溫下雖然能夠?qū)⑽廴疚锾幚淼酶鼮閺氐祝菍τ诠こ虒?shí)際應(yīng)用來說顯得很不經(jīng)濟(jì)。通過試驗(yàn)對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和計算，繪制出污染土熱重曲線圖（圖2）和污染物去除率圖（圖3）。由圖3可以看出，當(dāng)加熱溫度低于450℃時，隨著加熱溫度的增加，污染土壤中苯系物去除率越來越高，這主要是由于苯系物類的有機(jī)物大部分沸點(diǎn)低于450℃。當(dāng)加熱溫度大于450℃時，隨著加熱溫度的增加，污染土壤中的苯系物去除率不再發(fā)生明顯變化。根據(jù)以上過程分析，溫度過低時，污染物處理不夠徹底，達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)要求；而在高溫下雖然能夠?qū)⑽廴疚锾幚淼幂^為徹底，但是對于工程實(shí)際應(yīng)用來說顯得很不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)試驗(yàn)及設(shè)計參數(shù)，本工程設(shè)計控制的參數(shù)為：熱解溫度控制在450℃，挖掘機(jī)應(yīng)控制上料速度為6m³/h左右，烘干窯減速機(jī)變頻器頻率應(yīng)設(shè)定為13～16Hz，熱解窯減速機(jī)變頻器頻率應(yīng)設(shè)定為8～10Hz。2.2.2污染土熱解處理效果控制。設(shè)備總電控柜的管控是污染土熱解處理效果的最大影響因素，操作人員應(yīng)遵循設(shè)定好的參數(shù)對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況嚴(yán)格控制，保證整個處理過程滿足設(shè)計要求。開工時，當(dāng)燃燒器啟動后，熱解窯出風(fēng)溫度需達(dá)到設(shè)計參數(shù)，電控柜相關(guān)儀表參數(shù)需在正常范圍內(nèi)，方可開始進(jìn)料施工。施工中，當(dāng)各測溫表讀數(shù)發(fā)生變化時，說明其它相關(guān)施工參數(shù)發(fā)生變化，應(yīng)根據(jù)變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保污染土處理質(zhì)量合格。（1）引風(fēng)量調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量直接影響烘干窯內(nèi)溫度。開機(jī)后應(yīng)將引風(fēng)機(jī)風(fēng)門拉至最低，意在使風(fēng)機(jī)動作電流時不發(fā)生跳閘現(xiàn)象。動作電流后，仍應(yīng)保證風(fēng)門閘板處于最低位置，意在使熱解窯內(nèi)盡快升溫至額定溫度。當(dāng)熱解窯出風(fēng)溫度達(dá)到額定時，應(yīng)視情況開大風(fēng)門閘板，將高溫?zé)煔庀蚝娓筛G的方向引，使烘干窯內(nèi)達(dá)到設(shè)計溫度。當(dāng)引風(fēng)機(jī)測溫點(diǎn)溫度過高時，有可能使吸收塔內(nèi)鮑爾環(huán)填料融化，如該溫度過高，可視情況調(diào)小引風(fēng)機(jī)風(fēng)門，并適當(dāng)暫停開啟燃燒器或調(diào)低熱解窯出風(fēng)溫度的溫限。由圖2可以看出，隨著溫度的不斷升高，污染土樣的失重量越來越大，而達(dá)到600℃之后，污染土樣的重量隨溫度的升高基本不再變化，土樣總失重量約為13.2%。在低于600℃條件下土樣的失重可分為兩個階段：（1）室溫～215℃，失重速率最快，對應(yīng)最大失重速率峰的溫度約為109℃，這一階段失重量為4.3%，該階段是污染土中水分的大量揮發(fā)階段。（2）215℃～600℃，出現(xiàn)多重失重速率峰，對應(yīng)最大失重速率峰的溫度分別約為282℃和450℃，這一階段失重量為8.9%，該階段為各種苯類化合物的大量揮發(fā)階段。（2）調(diào)節(jié)窯體轉(zhuǎn)速、進(jìn)料速度為了保證處理后土料合格，以及達(dá)到設(shè)備最高效的處理能力，需要嚴(yán)格控制窯體轉(zhuǎn)速及進(jìn)料速度，根據(jù)不同土質(zhì)情況及土質(zhì)狀態(tài)掌控。如雨季施工，土料較濕潤，需要調(diào)低轉(zhuǎn)速、減慢上料速度，保證土料在烘干窯內(nèi)的烘干時間，避免對后續(xù)設(shè)備造成損壞。如土料熱值較高，可適當(dāng)加快進(jìn)料速度及轉(zhuǎn)速，利用土料自然特性加快施工速率。（3）調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度熱解窯出風(fēng)溫度儀表盤可制定該溫度的上下限，如實(shí)際溫度升至低限，則燃燒器自動由2段火跳至1段火，減少火焰提供熱值；如實(shí)際溫度繼續(xù)升至高限，則燃燒器關(guān)閉，待該實(shí)際溫度下降至低限時自動開啟2段火。根據(jù)土料處理合格標(biāo)準(zhǔn)制定溫限，如遇到熱值較高的土料，可將溫限適度調(diào)低，節(jié)省油耗。

3結(jié)論

在有機(jī)污染土熱解處理施工過程中溫度、停留時間、氣體流速等施工參數(shù)之間互相影響、互相制約，在施工過程中要從多角度對整個設(shè)備及工藝進(jìn)行控制，從而確保設(shè)備的連續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)和熱解施工的質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)縮短工期、節(jié)約能源、保證質(zhì)量的目的。

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作者:胡煥旭 單位:中交隧道工程局有限公司華南分公司