[实用新型]锌镉超积累植物无害化固定床热解装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌镉超积累植物无害化固定床热解装置。

背景技术

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2×108hm，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、压缩填埋和堆肥三种，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。

发明内容

本实用新型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。

一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℃)处理锌镉超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)，可以使90％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。