锌镉超积累植物无害化固定床热解装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种新型锌镉超积累植物无害化固定床热解装置，包括上接原料干燥室的原料仓，与原料仓连接的热解炉，热解炉底部接有焦炭收集箱，热解炉的热解气出口依次与旋风分离器、水冷系统和储气罐连接，水冷系统下接有油类液态产物收集箱，储气罐和油类液态产物收集箱分别与焚烧综合利用系统相连，焚烧综合利用系统通过三通阀分别与热解炉和原料干燥室相连，原料干燥室的出气口通过活性炭吸附室后接入烟囱。采用该热解装置处理锌镉超积累植物的小型试验表明，９０％以上的镉及９９％以上锌可被固定于热解焦炭中，由热解炭收集，可进一步进行重金属的无害化处置或回收利用。本实用新型专利技术实现了锌镉超积累植物的无害化热处置和能源综合利用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锌镉超积累植物无害化固定床热解装置。
技术介绍
随着农业生产的发展和农业现代化的推进，不科学的化肥、农药的施用以及不恰 当的污水灌溉等措施，造成了日趋严重的土壤重金属污染。据有关报道，目前我国受汞、镉、 铬、铅等重金属污染的耕地面积达2X108hm，约占总耕地面积的五分之一；全国每年因重 金属污染而造成的粮食减产和受污染的经济损失至少200亿元。为了实现可持续的发展战 略，土壤重金属污染修复技术的研究已经成为了当前环境污染防治的一大热点和难点。 土壤重金属污染修复技术主要包括两大类以换土、热修复、玻璃化、电修复、淋洗 法等常规治理技术为代表的传统修复技术和以植物修复技术为代表的新型生物修复技术。 前者主要适用于局部受重金属严重污染的热点土壤修复，后者则适用于大面积受重金属污 染的土壤修复。近几年发展起来的植物修复技术，由于其具有治理效果永久性、治理过程原 位性、治理成本低廉性、环境美学兼容性等经济技术优势而使其在重金属污染土壤修复领 域显示出了良好的应用前景。 然而，对重金属污染土壤进行植物修复所得的富含重金属的生物质同样存在着一 个后续安全处置问题。国外相关文献认为处置重金属超积累植物的途径大致有热处置、压 縮填埋和堆肥三种，但大都停留在实验室研究阶段。以热处置方法为例，目前国内外流行的热解气化处置技术主要针对的是农作物秸秆等常规生物质，而对富含重金属的有潜在环境 危害的生物质处理技术的研究甚少在焚烧方面，华南理工大学的邢前国等人对富含镉、铅 的野生植物铁芒萁进行了探索性的研究，发现虽然焚烧方法可使生物质减重90%以上，但 焚烧后底灰中重金属损失严重，不利于回收；在热解方面，瑞士 CatherineKeller等人对富 含有镉和锌超积累植物Thlaspi caerulescens进行了探索性的研究，发现与氧化状态下的 焚烧方法相比，热解可以提高底灰中重金属的回收率。但目前国内外还没有专门针对锌镉 超积累植物进行无害化热处置技术的报道。
技术实现思路
本技术提供一种专门适用于锌镉超积累植物无害化处置的固定床热解装置， 填补国内外针对该类特殊生物质热处置装置的空白。 —种锌镉超积累植物无害化固定床热解装置，包括上接原料干燥室的原料仓，与 原料仓连接的热解炉，热解炉底部接有焦炭收集箱，热解炉的热解气出口依次与旋风分离 器、水冷系统和储气罐连接，水冷系统下接有油类液态产物收集箱，储气罐和油类液态产物 收集箱分别与焚烧综合利用系统相连，焚烧综合利用系统通过三通阀分别与热解炉和原料 干燥室相连，原料干燥室的出气口通过活性炭吸附室后接入烟囱。 所述的热解炉顶部包括原料入口和热解气出口 ，热解炉内顶部在原料入口与热解 气出口正中布置长度为三分之二炉膛高度的反应隔板，反应隔板将炉膛分隔为热解反应室及热解气通道；热解反应室一侧的炉膛顶部设有与预燃室连接的高温烟气入口 ，高温烟气 入口下方的炉壁上设有热解气焚烧烟气入口 ，热解炉底部设有圆型自动排渣器。 所述的焦炭收集箱包括炭收集箱体，用于收集旋风分离所得焦炭的焦炭收集孔及 用于焦炭最终无害化处置、回收和利用的焦炭处置孔。 所述的焚烧综合利用系统包括燃烧室，燃烧室底部的油燃烧器和可燃气燃烧器， 用于控制油类液态产物收集箱输油的控制阀、用于控制储气罐输气的控制阀和用于控制空 气输气的引风机，燃烧室顶部的烟气出口 ，与烟气出口相连的三通阀，与三通阀两出口分别 相连的原料干燥室高温烟气入口以及热解炉热解气焚烧烟气入口 。 本装置特别针对锌镉超积累植物而设计，具有如下的效果 1)采用带有隔板的固定床热解反应室及圆形的自动排渣器，可以在提高反应效率 的同时，增加了反应气路的通畅性和反应过程的连续性； 2)采用焚烧综合热利用系统，不仅可以部分利用焚烧后的高温烟气干燥生物质原 料，还可以使高温烟气直接参与热解反应，既回收了能量又有利于热解气氛的稳定，储气罐 和油类液态产物收集箱中的热解油和可燃热解气除用于本系统焚烧综合利用外，多余的可 燃热解气和热解油可以作为二次能源进行储备外供使用； 3)小型试验台架的实验表明采用该热解装置(最佳温度范围为500-600°C ) 处理锌镉超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)，可以使90X以上的镉、铜以及 99%以上的铅、锌固定于热解焦炭和灰渣中，使重金属的最终无害化处置或回收利用更加 方便和可能。 本装置基于固定床热解烟气中重金属排放浓度低和热解焦炭及灰渣中重金属回 收率高的特点，进行了独特的炉膛设计，并通过整合高效的热解油和热解气焚烧综合热利 用系统，实现了锌镉超积累植物无害化热处置和能源综合利用。附图说明图1是本技术装置的结构示意图； 图2是热解炉结构示意图； 图3是焚烧综合利用系统的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术包括原料干燥室l，下接原料仓2，与原料仓2连接的热解炉 3，热解炉3底部的焦炭收集箱4，与热解炉3顶部热解气出口 3. 4相连的旋风分离器5，与 旋风分离器5相连的水冷系统6，水冷系统6下部的油类液态产物收集箱7，水冷系统烟气 出口侧的引风机8和储气罐9，储气罐9与焚烧综合利用系统10相连，焚烧综合利用系统 10的出口通过三通阀10. 7与原料干燥室1和热解气焚烧烟气入口 3. 5相连，原料干燥室1 烟气出口通过活性炭吸附室12、引风机13与烟囱14连接。其中油类液态产物收集箱7和 储气罐9还设有作为二次能源进行外供的阀门。 破碎后的生物质首先在原料干燥室1经高温烟气干燥后进入原料仓2，从原料仓2 出口借助提升机或皮带输送等传统给料方式从热解炉3顶部的原料入口 3. 3送入炉膛进行 热解反应，反应后的焦炭及残渣进入焦炭收集箱4，反应后的热解气依次通过旋风分离器5和水冷系统6，沸点较低的挥发物冷凝后汇集到油类液态产物收集箱7，未冷凝的可燃热解 气体在引风机8的带动下进入储气罐9，储气罐9作为可燃气体产物的终端储存装置，既可 担负作为能源综合外供使用，也可部分利用这些可燃气体经过焚烧综合热利用系统10后 在引风机13的带动下经过原料干燥室1进行生物质原料的干燥，干燥后的尾气经活性炭吸 附室12最终通过烟囱14达标排放。 如图2所示，在原料通过炉膛原料入口 3. 3进入热解反应室3. 8前，利用来自3. 12 的燃料油与送风机3. 11的空气在预燃室3. l燃烧产生热烟气，通过高温烟气入口 3. 2进入 热解炉，使炉膛内气氛达到最佳的热解状态(最佳热解温度为500 600°C );原料进入热 解反应室3. 8后，在重力的作用下向炉膛底部移动，同时迅速热解气化，热解产生的热量以 及铺设在炉膛四周的保温层3. 6将有助于维持热解反应的温度，热解残渣和焦炭大部分直 接沉降到炉膛底部，并通过圆形自动排渣器3. 10进入炉膛下部的焦炭收集箱体4. l，少部 分残渣和焦炭经旋风分离器5后通过回料管收集孔4. 2进入焦炭收集箱体4. l，焦炭收集箱 体4. 1内的热解焦炭和残渣通过焦炭处置孔4. 3实现外排，并可进一步进行重金属的最终 无害化处置或回收利用；热解产生的热解气气经过反应隔板3. 7右侧的烟气通道3. 9从炉 膛顶部的热解气出口 3. 4进入旋风分离器5 ;从热解反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌镉超积累植物无害化固定床热解装置，其特征在于：包括上接原料干燥室（１）的原料仓（２），与原料仓（２）连接的热解炉（３），热解炉（３）底部接有焦炭收集箱（４），热解炉（３）的热解气出口（３．４）依次与旋风分离器（５）、水冷系统（６）和储气罐（９）连接，水冷系统（６）下接有油类液态产物收集箱（７），储气罐（９）和油类液态产物收集箱（７）与焚烧综合利用系统（１０）相连，焚烧综合利用系统（１０）通过三通阀分别与热解炉（３）和原料干燥室（１）相连，原料干燥室（１）的出气口通过活性炭吸附室（１２）后接入烟囱（１４）。

【技术特征摘要】
一种锌镉超积累植物无害化固定床热解装置，其特征在于包括上接原料干燥室(1)的原料仓(2)，与原料仓(2)连接的热解炉(3)，热解炉(3)底部接有焦炭收集箱(4)，热解炉(3)的热解气出口(3.4)依次与旋风分离器(5)、水冷系统(6)和储气罐(9)连接，水冷系统(6)下接有油类液态产物收集箱(7)，储气罐(9)和油类液态产物收集箱(7)与焚烧综合利用系统(10)相连，焚烧综合利用系统(10)通过三通阀分别与热解炉(3)和原料干燥室(1)相连，原料干燥室(1)的出气口通过活性炭吸附室(12)后接入烟囱(14)。2. 根据权利要求1所述的锌镉超积累植物无害化固定床热解装置，其特征在于所述 的热解炉(3)顶部包括原料入口 (3. 3)和热解气出口 (3. 4)，热解炉(3)内顶部在原料入口 (3. 3)与热解气出口 (3. 4)正中布置长度为三分之二炉膛高度的反应隔板(3. 7)，反应隔板 (3. 7)将炉膛分隔为热解反应室(3. 8)及热解气通道(3. 9);热解反应室(3. 8) —侧的炉膛 顶部设有与预燃室(3. 1)连接的高温烟气入口 (3. 2)，高温烟气入口 (3. 2)下方的炉壁上...

【专利技术属性】
技术研发人员：严建华，吴龙华，陆胜勇，骆永明，李晓东，池涌，蒋旭光，马增益，王飞，金余其，杨家林，倪明江，岑可法，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]