（2023年蘇州市環(huán)境科學(xué)技術(shù)獎一等獎、入選2023度年全國副省級城市生態(tài)環(huán)境保護優(yōu)秀環(huán)保產(chǎn)品/裝備指導(dǎo)目錄）
領(lǐng)域類別:生態(tài)環(huán)境修復(fù)整治
申報單位:鴻灌環(huán)境技術(shù)有限公司
產(chǎn)品/裝備名稱:受損土壤的整治利器智能5G熱脫附裝備
產(chǎn)品/裝備簡介:熱脫附技術(shù)具有污染物去除率高、適用性強等顯著優(yōu)勢，因而在有機物污染土壤修復(fù)工程中得到普遍應(yīng)用。但目前我國熱脫附設(shè)備仍然存在基礎(chǔ)理論研究薄弱、運行穩(wěn)定性差、裝備能耗高、集成化和模塊化程度低、二次污染控制水平低等問題，亟待進一步開展熱脫附工藝優(yōu)化及工程應(yīng)用研究。智能5G直接熱脫附設(shè)備，采用熱脫附技術(shù)，在真空條件下或通入載氣時，經(jīng)過直接或間接熱交換，將土壤中的有機污染物加熱到足夠的溫度，以使得有機污染物從污染介質(zhì)中得到揮發(fā)或分離，進入氣體處理系統(tǒng)。裝置通過5G通訊數(shù)據(jù)模塊，對設(shè)備各項運行數(shù)據(jù)進行實施監(jiān)測和遠程控制，可以達到遠程啟停，處理過程移動屏及大屏展示，安全風(fēng)險提前預(yù)報等設(shè)備功能。
產(chǎn)品/裝備特點與主要技術(shù)指標(biāo) 特點：土壤處理流程的第一步從堆料進入預(yù)處理儲存區(qū)開始。土壤通過挖掘機或前端裝載機裝載到TDU中。預(yù)處理的土壤要求確保在TDU進料系統(tǒng)內(nèi)以固態(tài)形式自由移動。預(yù)處理通常采用包括周圍空氣風(fēng)干或添加化學(xué)藥劑，例如熟石灰等。
應(yīng)將土壤緩慢地加入到格篩上，以防止格篩過載。根據(jù)物料的不同，篩子容量應(yīng)不超過每小時20噸。若預(yù)計每小時進料速率為15-20噸，格篩容量應(yīng)允許每次進料0.25-0.5m3
格篩將大塊物料與土壤分離，使小料和土壤進入下部料斗。大塊物料將從篩網(wǎng)上篩選出來后另行處理以滿足進料標(biāo)準(zhǔn)。這種額外的處理可以是通過機械方式進行，如;破碎并重新進入TDU。
料斗暫存的物料將通過雙軸螺旋輸送機被連續(xù)緩慢均勻地送入進料輸送機和窯頭投料皮帶輸送機。進料輸送機的速度恒定，并配有稱重系統(tǒng)。投料輸送機是一臺高速輸送機，設(shè)計用干將十壤投入轉(zhuǎn)窯中。
轉(zhuǎn)窯作為主要處理單元，是用于土壤與來自燃燒器提供的熱能充分接觸后提升土壤溫度的工作單元。在加熱過程中，土壤內(nèi)的水和有機化合物(部分有機化合物將會燃燒，提供熱能)得以氣化。該轉(zhuǎn)空是順流設(shè)計，其燃燒后的氣體與土壤在轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)以相同方向運進。轉(zhuǎn)窯傾斜角為3°，這有利于加熱干燥
后的物料流向出口。在轉(zhuǎn)窯內(nèi)有抄板，有助干均勻快速地加執(zhí)物料。
燃燒產(chǎn)物是指燃燒器噴射的火焰與污染十填在轉(zhuǎn)案內(nèi)加熱燃曉后的所形成的產(chǎn)物。該燃慘器的放執(zhí)能力約為4400KW。轉(zhuǎn)窯燃燒器的加熱能力可在很大范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)窯燃燒器的空氣來自于助燃鼓風(fēng)機通過熱交換器被加熱至425℃的氣體。燃燒器點火時采用的空氣來自于點火單獨配置的小型鼓風(fēng)機。
燃燒處理完的物料將沿著轉(zhuǎn)窯出料方向進入旋風(fēng)除塵器中。其中處理完的物料將通過氣動雙翻板閥排出進入出料螺旋，氣體則向上進入旋風(fēng)除塵器的旋風(fēng)子中除塵處理。通常處理后的物料溫度與氣體溫度之間差異約在30到100’C之間。處理完的物料濕度是確保修復(fù)完成是否達標(biāo)的最重要因素。
進入旋風(fēng)除塵器的氣體含有溫度極高的水蒸汽、有機蒸氣以及修復(fù)后的干燥粉塵，旋風(fēng)除器主要用于將干燥粉塵從氣體中去除，確保后續(xù)流程的運行順暢以及不會產(chǎn)生粉塵的二次污染。旋風(fēng)除塵器外部安裝有保溫隔熱層，這有助于旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣體溫度不會產(chǎn)生較大的溫隆，旋風(fēng)除企器中穩(wěn)定的氣體
溫度，對于二燃室能耗的降低是非常重要的。在旋風(fēng)除塵器的底部，安裝有鎖氣卸灰閥。通常可從蒸汽流中除去超過90%的粉塵顆粒。
旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣體與微小粉塵將進入氧化二燃室。氧化二燃室配備有燃燒器及鼓風(fēng)機。氧化二燃室主要用于燃燒加熱土壤在轉(zhuǎn)窯中加熱燃燒后所產(chǎn)生的氣體。一日氣體達到足夠高的溫度，有機化合物就會被過量氫氣氧化形成二氧化碳和水蒸氣等。氧化二燃室作為二級處理單元具有足夠的容量和極高的
絕緣耐火性，以確保難度最高的有機化合物在此間通過時能完成整個氮化過程。氧化的溫度根據(jù)不同有機化合物而異，但通常在700至1100℃的范圍內(nèi)。
除燃燒的用氣量略有變化不同外，氫化二燃室的燃燒器與轉(zhuǎn)窯的燃燒器性能參數(shù)相同，用干氧化二燃室的燃燒器的空氣來自于助燃鼓風(fēng)機通過熱交換器被加熱至425℃的氣體，燃燒器點火時采用的空氣來自于點火單獨配置的小型鼓風(fēng)機。氧化二燃室的燃燒器自動調(diào)節(jié)以維持二燃室內(nèi)的氧化溫度。氧化溫磨是體現(xiàn)有機物被氧化是否達標(biāo)的最重要因素。
有機化合物質(zhì)通常包含鹵代物分子，例如氯或硫。在氧化過程中，這些分子氧化成二氧化硫或氯化氫。如果排放不受控制，這些化學(xué)物對環(huán)境非常危險。本節(jié)后面描述的酸性氣體冷卻系統(tǒng)涉及到這些化合物的控制。
從氧化二燃室出來的氣體溫度極高，為了能最大限度降低能耗，設(shè)備配備有熱交換器。二燃室出來的高溫氣體通過熱交換器與燃燒器的鼓風(fēng)機所提供的冷風(fēng)進行充分的熱能交換。鼓風(fēng)機所提供的冷空氣溫度將最大提高至425C然后進入燃燒器中，這大大降低了燃燒器的燃?xì)饽芎摹６际抑谐鰜淼臍怏w溫度也將被控制降低至500℃左右。
急冷系統(tǒng)為防止對后續(xù)控制技術(shù)的損害以及產(chǎn)生二噁英氣體。此時必須對熱交換后降溫的氣體進行急冷處理。壓縮空氣與水溶液在二流體噴槍槍管內(nèi)充分混合后通過特制霧化噴頭急速將氣體從500℃冷卻至200℃以下。急冷系統(tǒng)讓霧化后的水溶液與熱交換器中出來的的氣體進行充分接觸以急速降溫，這對于避免形成像二噁英和呋喃的有毒氣體的形成至關(guān)重要。用于急冷的水溶液為1%-3%濃度的Ca(OH)2溶液，霧化后的水溶液與氣體中的酸性氣體進行中和防止酸性氣體對環(huán)境和設(shè)備的危害。
急冷降溫后發(fā)的氣體中含有的細(xì)小粉塵，必須在氣體排放到大氣之前予以除去。布袋除塵器的濾袋外層涂覆有一層薄膜。當(dāng)氣體通過涂覆在濾袋外側(cè)的薄膜時，薄膜可有效過濾氣體中的細(xì)小粉塵。當(dāng)過濾壓力高時，收集的顆粒將周期性地從織物上脫落。粉塵從布袋除塵器底部的刮板機收集，并通過螺旋輸送機輸送到物料處理區(qū)域。
離開布袋除塵器的氣體被吸入引風(fēng)機。引風(fēng)機確保前面整個熱解吸過程是在微負(fù)壓條件下運行的。在負(fù)壓條件下進行熱解吸操作可防止污染物外溢進入大氣。引風(fēng)機的風(fēng)量是可調(diào)的，從而可以均勻地控制壓力。隨后將尾氣直接由煙囪排放，煙囪上有在線監(jiān)測的各種傳感器，用干隨時監(jiān)控到處理數(shù)據(jù)，并提供一定的技術(shù)參數(shù)。
因為在急冷系統(tǒng)冷卻過程中水被蒸發(fā)，所以必須補充淡水。急冷系統(tǒng)在氣體的絕熱飽和溫度下運行。水和氣體的溫度相同。此處采用市政自來水，且設(shè)備自帶儲水箱儲存少量的淡水為設(shè)備服務(wù)。土壤需要冷卻以避免揚塵并確保土壤可以被常用的土工設(shè)備操作。通過在出土螺旋中加入噴淋來完成十壤的冷卻。混合過程將使熱土與水接觸。土壤將熱量傳遞給水，一部分水變成蒸汽。土壤也吸收水分，形成與自然土壤相似的水合土。出土螺旋的出土有三個來源:第一個來自轉(zhuǎn)窯。第二個來自小布袋除塵器和旋風(fēng)除塵器，第三個來自大布袋除塵器。
尾氣是物料通過轉(zhuǎn)窯加熱燃燒處理后的而產(chǎn)生的蒸汽、粉塵以及廢氣的混合氣體。尾氣會通過旋風(fēng)除塵器進行一級除塵、氧化二燃室進行高溫氧化、熱交換器熱能轉(zhuǎn)換、急冷系統(tǒng)急冷降溫中和以及布袋除塵器進行二級除塵后排放，而尾氣中的粉塵經(jīng)出土螺旋后通過堆料輸送機送至物料堆積點。
經(jīng)過堆料輸送機輸送堆積的修復(fù)土壤是可供再利用的。在重新使用之前，通常要對處理過的土壤進行分析檢測，土壤的分析環(huán)節(jié)是為了驗證熱處理裝置的運行是否正確并且已經(jīng)完成了有機化合物的修復(fù)。
主要指標(biāo)：
1、適用范圍廣：土壤熱脫附溫度可在150~650℃之間調(diào)整，加熱時間可在10~40min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可適應(yīng)各種不同性質(zhì)、污染類型和污染程度的土壤。
2、土壤污染物去除率高：加熱均勻、換熱效果好，污染物去除率高。
3、尾氣凈化效果好：直接熱脫附產(chǎn)生的有機廢氣采用高溫焚燒處理工藝，煙氣在850℃以上高溫段停留時間大于2s，最高焚燒溫度可達1100℃以上，可徹底去除煙氣中的有機污染物，并可防止二噁英的產(chǎn)生；間接熱脫附產(chǎn)生的尾氣采用冷凝-分離-吸附等處理工藝，可徹底去除尾氣中的各種有機污染物和重金屬。
4、可移動性強：采用模塊化設(shè)計，可方便快速的在各個項目間移動，大幅提高了設(shè)備拆遷成本的效率。
5、能耗低：將高溫焚燒煙氣產(chǎn)生的余熱進行回收利用，大幅降低了熱脫附能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
6、系統(tǒng)集成化程度高：采用智能5G技術(shù)平臺，可遠程操控，對售后服務(wù)可提供遠程在線支持。
主要經(jīng)濟指標(biāo):使用本產(chǎn)品的熱交換率的使用效率比同類產(chǎn)品的高出3.9%，顆粒度含量的大小能最大限度滿足優(yōu)質(zhì)土壤氮、磷、鉀農(nóng)作物成長的必須條件。
當(dāng)986畝受損土壤得以修復(fù)再生使用。植樹造林、建花園、辟果園、修景區(qū)、造現(xiàn)代農(nóng)場等用途；按每畝666.67平方米植被后的交換（吸附二氧化碳CO2與光合成葉綠素等營養(yǎng)素），吐出新鮮氧氣供人類及動物呼吸，其中的“三碳”轉(zhuǎn)換有極大的社會效益和經(jīng)濟效益。
產(chǎn)品/裝備水平評價:經(jīng)過多年努力，鴻灌環(huán)境技術(shù)有限公司得到了較大的發(fā)展，2022年國內(nèi)細(xì)分市場占有率達到18%，公司在有機物污染土壤修復(fù)應(yīng)用方面實現(xiàn)5G熱脫附關(guān)鍵技術(shù)首創(chuàng)，智能控溫燃燒器中燃燒后的高溫?zé)煔膺M入外加熱管中，對土壤及地下水管道水加熱，熱交換器的二次循環(huán)加熱比例大于 0.35的突破，彌補我國土壤修復(fù)效率低能效高及污染場地?zé)峤馕愇恍迯?fù)領(lǐng)域補充短板，開創(chuàng)新紀(jì)元。
專利授予及獲獎 獲得專利：
1.一種熱脫附設(shè)備
2.一種基于熱脫附的土壤修復(fù)的熱源系統(tǒng)及其方法
3.一種基于熱脫附的土壤修復(fù)的熱源系統(tǒng)及其方法
4.一種用于治理污染土壤的以熱脫附為主的復(fù)合工藝
獲獎榮譽：
一、2021年獲得《長三角濱海與湖濱濕地修復(fù)及碳匯提升技術(shù)示范應(yīng)》上海市科學(xué)技術(shù)委員會發(fā)獎。
二、2022年獲得《江蘇省專精特新中小企業(yè)》江蘇省工業(yè)和信息化廳發(fā)獎。
應(yīng)用領(lǐng)域 以土壤難揮發(fā)有機污染物修復(fù)技術(shù)和重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)、土壤難揮發(fā)有機污染物修復(fù)技術(shù)等，主要針對農(nóng)藥類有機物、石油烴類有機物、鹵代烴類有機物多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等有機污染物。將有機污染物轉(zhuǎn)化為無機化合物，有效抑制酸性物質(zhì)的排放，達到快速修復(fù)，又能穩(wěn)健、高效處置污染物的目的。重金屬污染土壤修復(fù)，將重污染和輕污染土壤隔離開，輕污染土壤可提前達到修復(fù)目標(biāo)，縮短修復(fù)周期，節(jié)約費用；重污染土壤采用反應(yīng)池進行反應(yīng)降解，能降低施工難度，同時可大規(guī)模應(yīng)用于實際土壤修復(fù)中。
應(yīng)用業(yè)績
1、蘇州新霖化工（原乳酸廠）地塊改造項目中（熱脫附技術(shù)為主的專利知識產(chǎn)權(quán)應(yīng)用）
2、太倉雙鳳某地土壤地塊與垃圾標(biāo)準(zhǔn)化處置竣工（交接）
3、常熟（海虞某地地塊）與垃圾標(biāo)準(zhǔn)化處置竣工（交接）
4、常熟市耕地質(zhì)量保護站所需的支塘鎮(zhèn)1.15萬畝耕地質(zhì)量提升技術(shù)支撐服務(wù)項目（中標(biāo)區(qū)域耕地土壤pH值為5.32-8.37，耕地主要質(zhì)量問題是單一鎘及鎘汞復(fù)合污染）。
