（2023年苏州市环境科学技术奖一等奖、入选2023度年全国副省级城市生态环境保护优秀环保产品/装备指导目录）
领域类别:生态环境修复整治
申报单位:鸿灌环境技术有限公司
产品/装备名称:受损土壤的整治利器智能5G热脱附装备
产品/装备简介:热脱附技术具有污染物去除率高、适用性强等显著优势，因而在有机物污染土壤修复工程中得到普遍应用。但目前我国热脱附设备仍然存在基础理论研究薄弱、运行稳定性差、装备能耗高、集成化和模块化程度低、二次污染控制水平低等问题，亟待进一步开展热脱附工艺优化及工程应用研究。智能5G直接热脱附设备，采用热脱附技术，在真空条件下或通入载气时，经过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使得有机污染物从污染介质中得到挥发或分离，进入气体处理系统。装置通过5G通讯数据模块，对设备各项运行数据进行实施监测和远程控制，可以达到远程启停，处理过程移动屏及大屏展示，安全风险提前预报等设备功能。
产品/装备特点与主要技术指标 特点：土壤处理流程的第一步从堆料进入预处理储存区开始。土壤通过挖掘机或前端装载机装载到TDU中。预处理的土壤要求确保在TDU进料系统内以固态形式自由移动。预处理通常采用包括周围空气风干或添加化学药剂，例如熟石灰等。
应将土壤缓慢地加入到格筛上，以防止格筛过载。根据物料的不同，筛子容量应不超过每小时20吨。若预计每小时进料速率为15-20吨，格筛容量应允许每次进料0.25-0.5m3
格筛将大块物料与土壤分离，使小料和土壤进入下部料斗。大块物料将从筛网上筛选出来后另行处理以满足进料标准。这种额外的处理可以是通过机械方式进行，如;破碎并重新进入TDU。
料斗暂存的物料将通过双轴螺旋输送机被连续缓慢均匀地送入进料输送机和窑头投料皮带输送机。进料输送机的速度恒定，并配有称重系统。投料输送机是一台高速输送机，设计用干将十壤投入转窑中。
转窑作为主要处理单元，是用于土壤与来自燃烧器提供的热能充分接触后提升土壤温度的工作单元。在加热过程中，土壤内的水和有机化合物(部分有机化合物将会燃烧，提供热能)得以气化。该转空是顺流设计，其燃烧后的气体与土壤在转窑筒体内以相同方向运进。转窑倾斜角为3°，这有利于加热干燥
后的物料流向出口。在转窑内有抄板，有助干均匀快速地加执物料。
燃烧产物是指燃烧器喷射的火焰与污染十填在转案内加热燃晓后的所形成的产物。该燃惨器的放执能力约为4400KW。转窑燃烧器的加热能力可在很大范围内进行调节。转窑燃烧器的空气来自于助燃鼓风机通过热交换器被加热至425℃的气体。燃烧器点火时采用的空气来自于点火单独配置的小型鼓风机。
燃烧处理完的物料将沿着转窑出料方向进入旋风除尘器中。其中处理完的物料将通过气动双翻板阀排出进入出料螺旋，气体则向上进入旋风除尘器的旋风子中除尘处理。通常处理后的物料温度与气体温度之间差异约在30到100’C之间。处理完的物料湿度是确保修复完成是否达标的最重要因素。
进入旋风除尘器的气体含有温度极高的水蒸汽、有机蒸气以及修复后的干燥粉尘，旋风除器主要用于将干燥粉尘从气体中去除，确保后续流程的运行顺畅以及不会产生粉尘的二次污染。旋风除尘器外部安装有保温隔热层，这有助于旋风除尘器内的气体温度不会产生较大的温隆，旋风除企器中稳定的气体
温度，对于二燃室能耗的降低是非常重要的。在旋风除尘器的底部，安装有锁气卸灰阀。通常可从蒸汽流中除去超过90%的粉尘颗粒。
旋风除尘器内的气体与微小粉尘将进入氧化二燃室。氧化二燃室配备有燃烧器及鼓风机。氧化二燃室主要用于燃烧加热土壤在转窑中加热燃烧后所产生的气体。一日气体达到足够高的温度，有机化合物就会被过量氢气氧化形成二氧化碳和水蒸气等。氧化二燃室作为二级处理单元具有足够的容量和极高的
绝缘耐火性，以确保难度最高的有机化合物在此间通过时能完成整个氮化过程。氧化的温度根据不同有机化合物而异，但通常在700至1100℃的范围内。
除燃烧的用气量略有变化不同外，氢化二燃室的燃烧器与转窑的燃烧器性能参数相同，用干氧化二燃室的燃烧器的空气来自于助燃鼓风机通过热交换器被加热至425℃的气体，燃烧器点火时采用的空气来自于点火单独配置的小型鼓风机。氧化二燃室的燃烧器自动调节以维持二燃室内的氧化温度。氧化温磨是体现有机物被氧化是否达标的最重要因素。
有机化合物质通常包含卤代物分子，例如氯或硫。在氧化过程中，这些分子氧化成二氧化硫或氯化氢。如果排放不受控制，这些化学物对环境非常危险。本节后面描述的酸性气体冷却系统涉及到这些化合物的控制。
从氧化二燃室出来的气体温度极高，为了能最大限度降低能耗，设备配备有热交换器。二燃室出来的高温气体通过热交换器与燃烧器的鼓风机所提供的冷风进行充分的热能交换。鼓风机所提供的冷空气温度将最大提高至425C然后进入燃烧器中，这大大降低了燃烧器的燃气能耗。而二燃室中出来的气体温度也将被控制降低至500℃左右。
急冷系统为防止对后续控制技术的损害以及产生二噁英气体。此时必须对热交换后降温的气体进行急冷处理。压缩空气与水溶液在二流体喷枪枪管内充分混合后通过特制雾化喷头急速将气体从500℃冷却至200℃以下。急冷系统让雾化后的水溶液与热交换器中出来的的气体进行充分接触以急速降温，这对于避免形成像二噁英和呋喃的有毒气体的形成至关重要。用于急冷的水溶液为1%-3%浓度的Ca(OH)2溶液，雾化后的水溶液与气体中的酸性气体进行中和防止酸性气体对环境和设备的危害。
急冷降温后发的气体中含有的细小粉尘，必须在气体排放到大气之前予以除去。布袋除尘器的滤袋外层涂覆有一层薄膜。当气体通过涂覆在滤袋外侧的薄膜时，薄膜可有效过滤气体中的细小粉尘。当过滤压力高时，收集的颗粒将周期性地从织物上脱落。粉尘从布袋除尘器底部的刮板机收集，并通过螺旋输送机输送到物料处理区域。
离开布袋除尘器的气体被吸入引风机。引风机确保前面整个热解吸过程是在微负压条件下运行的。在负压条件下进行热解吸操作可防止污染物外溢进入大气。引风机的风量是可调的，从而可以均匀地控制压力。随后将尾气直接由烟囱排放，烟囱上有在线监测的各种传感器，用干随时监控到处理数据，并提供一定的技术参数。
因为在急冷系统冷却过程中水被蒸发，所以必须补充淡水。急冷系统在气体的绝热饱和温度下运行。水和气体的温度相同。此处采用市政自来水，且设备自带储水箱储存少量的淡水为设备服务。土壤需要冷却以避免扬尘并确保土壤可以被常用的土工设备操作。通过在出土螺旋中加入喷淋来完成十壤的冷却。混合过程将使热土与水接触。土壤将热量传递给水，一部分水变成蒸汽。土壤也吸收水分，形成与自然土壤相似的水合土。出土螺旋的出土有三个来源:第一个来自转窑。第二个来自小布袋除尘器和旋风除尘器，第三个来自大布袋除尘器。
尾气是物料通过转窑加热燃烧处理后的而产生的蒸汽、粉尘以及废气的混合气体。尾气会通过旋风除尘器进行一级除尘、氧化二燃室进行高温氧化、热交换器热能转换、急冷系统急冷降温中和以及布袋除尘器进行二级除尘后排放，而尾气中的粉尘经出土螺旋后通过堆料输送机送至物料堆积点。
经过堆料输送机输送堆积的修复土壤是可供再利用的。在重新使用之前，通常要对处理过的土壤进行分析检测，土壤的分析环节是为了验证热处理装置的运行是否正确并且已经完成了有机化合物的修复。
主要指标：
1、适用范围广：土壤热脱附温度可在150~650℃之间调整，加热时间可在10~40min范围内调节，可适应各种不同性质、污染类型和污染程度的土壤。
2、土壤污染物去除率高：加热均匀、换热效果好，污染物去除率高。
3、尾气净化效果好：直接热脱附产生的有机废气采用高温焚烧处理工艺，烟气在850℃以上高温段停留时间大于2s，最高焚烧温度可达1100℃以上，可彻底去除烟气中的有机污染物，并可防止二噁英的产生；间接热脱附产生的尾气采用冷凝-分离-吸附等处理工艺，可彻底去除尾气中的各种有机污染物和重金属。
4、可移动性强：采用模块化设计，可方便快速的在各个项目间移动，大幅提高了设备拆迁成本的效率。
5、能耗低：将高温焚烧烟气产生的余热进行回收利用，大幅降低了热脱附能耗，实现节能减排的目的。
6、系统集成化程度高：采用智能5G技术平台，可远程操控，对售后服务可提供远程在线支持。
主要经济指标:使用本产品的热交换率的使用效率比同类产品的高出3.9%，颗粒度含量的大小能最大限度满足优质土壤氮、磷、钾农作物成长的必须条件。
当986亩受损土壤得以修复再生使用。植树造林、建花园、辟果园、修景区、造现代农场等用途；按每亩666.67平方米植被后的交换（吸附二氧化碳CO2与光合成叶绿素等营养素），吐出新鲜氧气供人类及动物呼吸，其中的“三碳”转换有极大的社会效益和经济效益。
产品/装备水平评价:经过多年努力，鸿灌环境技术有限公司得到了较大的发展，2022年国内细分市场占有率达到18%，公司在有机物污染土壤修复应用方面实现5G热脱附关键技术首创，智能控温燃烧器中燃烧后的高温烟气进入外加热管中，对土壤及地下水管道水加热，热交换器的二次循环加热比例大于 0.35的突破，弥补我国土壤修复效率低能效高及污染场地热解吸异位修复领域补充短板，开创新纪元。
专利授予及获奖 获得专利：
1.一种热脱附设备
2.一种基于热脱附的土壤修复的热源系统及其方法
3.一种基于热脱附的土壤修复的热源系统及其方法
4.一种用于治理污染土壤的以热脱附为主的复合工艺
获奖荣誉：
一、2021年获得《长三角滨海与湖滨湿地修复及碳汇提升技术示范应》上海市科学技术委员会发奖。
二、2022年获得《江苏省专精特新中小企业》江苏省工业和信息化厅发奖。
应用领域 以土壤难挥发有机污染物修复技术和重金属污染土壤修复技术、土壤难挥发有机污染物修复技术等，主要针对农药类有机物、石油烃类有机物、卤代烃类有机物多环芳烃、多氯联苯等有机污染物。将有机污染物转化为无机化合物，有效抑制酸性物质的排放，达到快速修复，又能稳健、高效处置污染物的目的。重金属污染土壤修复，将重污染和轻污染土壤隔离开，轻污染土壤可提前达到修复目标，缩短修复周期，节约费用；重污染土壤采用反应池进行反应降解，能降低施工难度，同时可大规模应用于实际土壤修复中。
应用业绩
1、苏州新霖化工（原乳酸厂）地块改造项目中（热脱附技术为主的专利知识产权应用）
2、太仓双凤某地土壤地块与垃圾标准化处置竣工（交接）
3、常熟（海虞某地地块）与垃圾标准化处置竣工（交接）
4、常熟市耕地质量保护站所需的支塘镇1.15万亩耕地质量提升技术支撑服务项目（中标区域耕地土壤pH值为5.32-8.37，耕地主要质量问题是单一镉及镉汞复合污染）。
