燃气热脱附烟气串流回注节能设备的制作方法

2021-03-03 02:03:30|

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[0001]
本实用新型涉及污染土壤修复设备技术领域，尤其是涉及一种燃气热脱附烟气串流回注节能设备。

背景技术：

[0002]
燃气原位热脱附技术修复有机污染土壤和清除异味物质可分为两个过程：热解吸过程和抽提过程。在进行土壤修复和异味清除时，向燃烧器中通入天然气及清洁空气，二者在燃烧器内混合后点火燃烧产生高温气体；将高温气体注入加热井中，并使其在井内往返流动；高温气体间接加热土壤，通过热传导方式加热目标修复区域，使得土壤温度升高到目标温度；在加热过程中，土壤中的污染物和异味物质从土壤中解吸出来，形成含污染物的蒸汽，此时用气相抽提将含有污染物和异味物质的蒸汽提取至地表，然后进入后续的尾气治理设备做进一步处理，达标排放。
[0003]
由于加热管中高温烟气与外界土壤间接热交换效率有限，烟气仍以较高温度排放，导致该技术存在排烟热损失高、能耗高的问题。已公布专利，如申请公布号为cn 109351766a的中国实用新型申请，提供了一种污染土壤燃气原位热脱附修复系统，其通过将两口加热井串联，将排烟的高温烟气再通入下一口加热井中进行加热周边土壤，降低排烟热损及工艺能耗。
[0004]
本申请人发现，现有技术中的污染土壤燃气原位热脱附修复系统，其从第一口加热井排烟的高温烟气热量有限，一般为输入热量的30％-40％左右，这部分热量不足以使第二口加热井周边土壤升至目标温度；若为了使第二口加热井周边的土壤升至目标温度，则必须持续提供高温烟气，这样不仅容易过度加热第一口加热井周边土壤，同时反而增加了排烟的热损失；若通过缩小加热井间距或增加辅助加热装置提高该种方式升温效果，但增加了较多的建设、能源费用。

技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供一种燃气热脱附烟气串流回注节能设备，以解决现有技术中存在的污染土壤燃气原位热脱附修复系统能量利用率低，节约能源效果有限的技术问题。本实用新型诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
[0007]
本实用新型提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备，包括燃烧系统以及土壤加热系统；其中，
[0008]
所述燃烧系统包括燃烧室和分流装置，所述分流装置的气流入口与所述燃烧室的气流出口相连通，所述分流装置包括至少两个并联设置的气流出口；所述土壤加热系统包括串管组件以及至少两组加热管组件，每组所述加热管组件的气流入口均分别各自与所述分流装置的气流出口相连通，所述分流装置的每个气流出口前部均分别设置有通断阀，能
使从所述燃烧室的气流出口端流出的烟气进入至少其中任一所述加热管组件；
[0009]
至少两组所述加热管组件之间能通过所述串管组件相连通，在烟气流入其中之一的所述加热管组件内后能通过所述串管组件进入其余的所述加热管组件内。
[0010]
在优选或可选的实施例中，每组所述加热管组件均包括内管以及外管，所述外管套设于所述内管外，所述内管与所述分流装置的气流出口相连通，所述外管靠近所述分流装置的一端封闭；所述内管与所述外管之间存在空隙形成回流通道，所述串管组件能将相邻的两组所述加热管组件中的回流通道相连通。
[0011]
在优选或可选的实施例中，所述串管组件包括两根连通管以及单向阀，每根所述连通管的两端均分别与相邻的两组所述加热管组件中其中之一的回流通道和其中另一的内管相连通；每根所述连通管的其中一端均设置有所述单向阀，安装在不同所述连通管上的单向阀的方向相反。
[0012]
在优选或可选的实施例中，所述土壤加热系统还包括至少两个排烟系统，每个所述排烟系统均分别与一组所述加热管组件中的回流通道相连通能向所述回流通道内提供负压。
[0013]
在优选或可选的实施例中，所述排烟系统包括排烟管和烟气电磁阀，每个所述排烟管的其中一端均分别与一组所述加热管组件中的回流通道相连通，每个所述排烟管的其中另一端与风机相连通。
[0014]
在优选或可选的实施例中，所述燃烧系统还包括二次助燃进风管以及设置于其上的进风调节阀，所述二次助燃进风管与所述燃烧室相连通。
[0015]
在优选或可选的实施例中，所述燃烧系统还包括尾气回燃进气管以及设置于其上的尾气电磁阀，所述尾气回燃进气管与所述燃烧室相连通。
[0016]
在优选或可选的实施例中，所述燃烧系统还包括空气进气管、燃气进气管以及燃烧器，所述空气进气管与所述燃气进气管均能与所述燃烧室相连通，所述燃烧器的燃烧头伸入所述燃烧室内。
[0017]
在优选或可选的实施例中，所述排烟系统还包括排烟管和烟气电磁阀，所述燃气热脱附烟气串流回注节能设备还包括温度传感器以及中控装置，所述中控装置分别与所述通断阀、所述烟气电磁阀以及所述温度传感器电连接。
[0018]
在优选或可选的实施例中，所述燃烧器还连接有机柜，所述机柜上设置有点火/停止按钮、复位按钮以及指示灯，所述点火/停止按钮、所述复位按钮以及所述指示灯均分别与所述燃烧器电连接。
[0019]
一种如本实用新型任一技术方案提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备的使用方法，包括以下步骤：
[0020]
步骤a：开挖加热井，并在每口加热井旁0.2-0.3米处以及三口加热井中心位置开挖温度监测井；
[0021]
步骤b：将内管和外管的部分区段放入加热井中，将温度传感器放入每口温度监测井中；同时在地面下设置保温层，使串管组件位于保温层内；
[0022]
步骤c：开启燃烧器、与其中之一加热管组件相连的通断阀、以及与其中另一加热管组件相连的烟气电磁阀，对其中之一的加热井周围土壤进行加热，同时对其中另一的加热井周围土壤进行加热；
[0023]
步骤d：根据温度传感器检测到不同温度监测井中的温度差，关闭步骤c中已开启的通断阀和烟气电磁阀，开启与其中另一加热管组件相连的通断阀以及与其中之一加热管组件相连的烟气电磁阀，对其中另一的加热井周围土壤进行加热，同时对其中之一的加热井周围土壤进行加热；
[0024]
步骤e：开启燃烧器、与每一加热管组件相连的通断阀、以及与每一加热管组件相连的烟气电磁阀，同时对两口加热井周围土壤进行加热；
[0025]
步骤f：修复完成后，关闭燃烧器，将设备撤出；
[0026]
其中，步骤c和步骤d为所述燃气热脱附烟气串流回注节能设备的其中一种使用方法，步骤e为所述燃气热脱附烟气串流回注节能设备的另一种使用方法。
[0027]
本实用新型提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备，包括燃烧系统以及土壤加热系统，所述燃烧系统并联设置有至少两个气流出口，每个所述气流出口均连接有一个加热管组件，且每个所述气流出口前部设置有通断阀；至少两个所述加热管组件之间能通过所述串管组件相连通；设备运行时，仅开启其中之一所述通断阀使燃烧室内的烟气进入其中之一所述加热管组件，对其中之一所述加热管组件周围的土壤进行加热，带有余热的烟气再通过所述串管组件流入其中另一所述加热管组件，对其中另一所述加热管组件周围土壤进行加热；在此两口加热井之间的温度差大于设定值时，关闭其中之一所述通断阀打开其中另一所述通断阀，使燃烧室内的烟气先流入其中另一所述加热管组件中，由于其中另一所述加热管组件已利用余热进行了加热，此时再进行加热时所需能量相对较低，同时也可以继续对其中之一的加热井进行持续加热，使其达到目标加热温度，在进一步利用烟气余热的同时，保证对不同位置土壤的加热效果，有效地节约了运行能耗。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]
图1为本实用新型提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备一种视角结构示意图；
[0030]
图2为本实用新型提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备另一种视角结构示意图；
[0031]
图3为本实用新型提供的加热井、抽提井、温度监测井分布示意图。
[0032]
图中，1、燃烧系统；11、燃烧室；12、分流装置；121、通断阀；13、二次助燃进风管；131、进风调节阀；14、尾气回燃进气管；141、尾气电磁阀；15、空气进气管；16、燃气进气管；17、燃烧器；171、燃烧头；18、机柜；181、点火/停止按钮；182、复位按钮；183、指示灯；2、土壤加热系统；21、串管组件；211、连通管；212、单向阀；22、加热管组件；221、内管；222、外管；223、回流通道；3、排烟系统；31、排烟管；32、烟气电磁阀；4、温度传感器；5、中控装置；6、加热井；7、温度监测井；8、抽提井；9、保温层；10、混凝土硬化地面。
具体实施方式
[0033]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
[0034]
本实用新型提供了一种可以提高燃气热脱附设备中热量利用率，节约运行能耗的燃气热脱附烟气串流回注节能设备。
[0035]
下面结合图1～图3对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
[0036]
如图1～图3所示，本实用新型提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备，包括燃烧系统1以及土壤加热系统2；其中，
[0037]
燃烧系统1包括燃烧室11和分流装置12，分流装置12的气流入口与燃烧室11的气流出口相连通，分流装置12包括至少两个并联设置的气流出口；土壤加热系统2包括串管组件21以及至少两组加热管组件22，每组加热管组件22的气流入口均分别各自与分流装置12的气流出口相连通，分流装置12的每个气流出口前部均分别设置有通断阀121，能使从燃烧室11的气流出口端流出的烟气进入至少其中任一加热管组件22；
[0038]
至少两组加热管组件22之间能通过串管组件21相连通，在烟气流入其中之一的加热管组件22内后能通过串管组件21进入其余的加热管组件22内。
[0039]
本实用新型提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备，包括燃烧系统1以及土壤加热系统2，燃烧系统1并联设置有至少两个气流出口，每个所述气流出口均连接有一个加热管组件22，且每个所述气流出口前部设置有通断阀121；至少两个加热管组件22之间能通过串管组件21相连通；设备运行时，仅开启其中之一通断阀121使燃烧室11内的烟气进入其中之一加热管组件22，对其中之一加热管组件22周围的土壤进行加热，带有余热的烟气再通过串管组件21流入其中另一加热管组件22，对其中另一加热管组件22周围土壤进行加热；在此两口加热井6之间的温度差大于设定值时，关闭其中之一通断阀121打开其中另一通断阀121，使燃烧室11内的烟气先流入其中另一加热管组件22中，由于其中另一加热管组件22已利用余热进行了加热，此时再进行加热时所需能量相对较低，同时也可以继续对其中之一的加热井6进行持续加热，使其达到目标加热温度，在进一步利用烟气余热的同时，保证对每处土壤的加热效果，有效地节约了运行能耗。具体地，通断阀121可以是电磁阀、手动调节阀等，其主要目的是为了控制分流装置12的不同气流出口的通断。
[0040]
作为优选或可选的实施方式，每组加热管组件22均包括内管221以及外管222，外管222套设于内管221外，内管221与分流装置12的气流出口相连通，外管222靠近分流装置12的一端封闭；内管221与外管222之间存在空隙形成回流通道223，串管组件21能将相邻的两组加热管组件22中的回流通道223相连通。
[0041]
具体地，设备运行时，燃烧室11内的高温烟气通过其中之一的内管221进入加热井6底部后返流进入回流通道223内，此时高温烟气与外管222换热，外管222与外界土壤换热，实现对土壤的间接加热；返流入回流通道223内的烟气可以通过串管组件21进入其中另一加热管组件22中的回流通道223中，实现对另一口加热井6附近的土壤进行预加热。
[0042]
作为优选或可选的实施方式，串管组件21包括两根连通管211以及单向阀212，每根连通管211的两端均分别与相邻的两组加热管组件22中其中之一的回流通道223和其中
另一的内管221相连通；每根连通管211的其中一端均设置有单向阀212，安装在不同连通管211上的单向阀212的方向相反。
[0043]
具体地，由于通断阀121可以使分流装置12的气流出口交替开闭，也就使得高温烟气在两组加热管组件22之间的流通方向交替变换，设置两根连通管211并在每根连通管211的口部安装方向不同的单向阀212可以防止高温烟气反向流通；其中之一加热管组件22的回流通道223内的烟气通过其中一根连通管211进入其中另一加热管组件22的内管221中，再从内管221的底部返流至其中另一加热管组件22的回流通道223中。
[0044]
作为优选或可选的实施方式，土壤加热系统2还包括至少两个排烟系统3，每个排烟系统3均分别与一组加热管组件22中的回流通道223相连通能向回流通道223内提供负压。
[0045]
作为优选或可选的实施方式，排烟系统3还包括排烟管31和烟气电磁阀32，排烟系统3包括排烟管31和烟气电磁阀32，每个排烟管31的其中一端均分别与一组加热管组件22中的回流通道223相连通，每个排烟管31的其中另一端与风机相连通。
[0046]
具体地，在设备运行时，打开其中一侧的通断阀121，同时开启其中另一侧的烟气电磁阀32和风机，排烟系统3可以为回流通道223内提供负压，使得高温烟气可以先经过其中一侧的加热管组件22后，经过串管组件21，进入其中另一侧的加热管组件22，最后由其中另一侧的排烟系统3抽离；通过改变通断阀121、烟气电磁阀32的通断以及风机的开闭，可以控制设备内高温烟气的流向。
[0047]
作为优选或可选的实施方式，燃烧系统1还包括二次助燃进风管13以及设置于其上的进风调节阀131，二次助燃进风管13与燃烧室11相连通。
[0048]
具体地，在空气量不足时，可以手动调节进风调节阀131，开启二次助燃进风管13，可以对空气量进行补充，使燃料燃烧更加充分。
[0049]
作为优选或可选的实施方式，燃烧系统1还包括尾气回燃进气管14以及设置于其上的尾气电磁阀141，尾气回燃进气管14与燃烧室11相连通。
[0050]
具体地，一般处理土壤污染场地会设置有抽提井8，加热井6加热土壤后，土壤孔隙水加热产生的蒸汽携带污染物被抽提井8抽提出来，携带有机污染物的蒸汽统称为抽提尾气。抽提尾气被抽提出来往往不能直接排放，需经过尾气处理后，方能排放。本实用新型设置尾气回燃进气管14，与抽提井8相连通，将抽提出来的尾气通入燃烧室11中进行燃烧或高温处理，使得尾气中的污染物被燃烧或高温处理分解，达到安全排放标准，缓解了尾气处理设备运行压力，降低了修复工艺能耗。
[0051]
作为优选或可选的实施方式，燃烧系统1还包括空气进气管15、燃气进气管16以及燃烧器17，空气进气管15与燃气进气管16均能与燃烧室11相连通，燃烧器17的燃烧头171伸入燃烧室11内。
[0052]
具体地，空气与燃气分别通过空气进气管15和燃气进气管16进入燃烧室11内并进行混合，燃烧器17的燃烧头171将混合气点燃燃烧。
[0053]
具体地，燃烧器17还连接有机柜18，机柜18上设置有点火/停止按钮181、复位按钮182以及指示灯183，点火/停止按钮181、复位按钮182以及指示灯183均分别与燃烧器17电连接；其中点火/停止按钮181用于控制燃烧器点火以及停止，复位按钮182用于现场出现故障后复位以解决问题，指示灯183用于显示设备的运行、停止和故障状态。
[0054]
作为优选或可选的实施方式，燃气热脱附烟气串流回注节能设备还包括温度传感器4以及中控装置5，中控装置5分别与通断阀121、烟气电磁阀32以及温度传感器4电连接。
[0055]
具体地，在设备运行过程中，高温烟气从其中一口加热井6流入，经过串管组件21由另一口加热井的排烟系统排出，使得第一口加热井6温度高于另一口加热井6，周边土壤也呈现相同趋势，两口加热井周边土壤温度可由温度监测井7中的温度传感器4测得，并传输至中控装置5，中控装置5接收两口温度监测井7数据温差，工作人员可手动切换通断阀121以及烟气电磁阀32，来调整烟气流向；或者，也可在中控装置5中设置两口温度监测井7的温差值，当温差大于设定值后自动切换通断阀121以及烟气电磁阀32，调整烟气流向。
[0056]
具体地，在燃烧室11外还设置有保温套管，既可以防止烫伤现场工作人员，还可以降低管壁散热，降低热损失。
[0057]
一种如本实用新型任一技术方案提供的燃气热脱附烟气串流回注节能设备的使用方法，包括以下步骤：
[0058]
步骤a：开挖加热井6，并在每口加热井6旁0.2-0.3米处以及三口加热井6中心位置开挖温度监测井7；
[0059]
步骤b：将内管221和外管222的部分区段放入加热井6中，将温度传感器4放入每口温度监测井7中，每口温度监测井7中可以根据井深放入一个或多个温度传感器4，多个温度传感器4沿温度监测井7深度方向均布设置；同时在混凝土硬化地面10下设置保温层9，使串管组件21位于保温层9内；
[0060]
步骤c：开启燃烧器17、与其中之一加热管组件22相连的通断阀121、以及与其中另一加热管组件22相连的烟气电磁阀32，对其中之一的加热井6周围土壤进行加热，同时对其中另一的加热井6周围土壤进行加热；
[0061]
步骤d：根据温度传感器4检测到不同温度监测井7中的温度差，关闭步骤c中已开启的通断阀121和烟气电磁阀32，开启与其中另一加热管组件22相连的通断阀121以及与其中之一加热管组件22相连的烟气电磁阀32，对其中另一的加热井6周围土壤进行加热，同时对其中之一的加热井6周围土壤进行加热；
[0062]
步骤e：开启燃烧器、与每一加热管组件相连的通断阀、以及与每一加热管组件相连的烟气电磁阀，同时对两口加热井周围土壤进行加热；
[0063]
步骤f：修复完成后，关闭燃烧器17，将设备撤出；
[0064]
其中，步骤c和步骤d为所述燃气热脱附烟气串流回注节能设备的其中一种使用方法，步骤e为所述燃气热脱附烟气串流回注节能设备的另一种使用方法。
[0065]
具体地，上述步骤c和步骤d通过周期性切换通断阀121可以实现节能效果；步骤e将每个通断阀121均打开，虽然节能效果稍差，但是针对于工期紧张的修复工程，使用步骤e的方法，一方面相比每一口加热井6均安装燃烧器的方式节约了燃烧器成本，另一方面加热井6之间可以不设置串管组件21，结构简单，加工周期短。
[0066]
从能量流角度来看，周期性的切换通断阀121，两口加热井6向外输出的总能量相同，且在不同周期中，每个作为先通入烟气的加热井6向外释放的热量相同，每个作为后通入烟气的加热井6向外释放的热量也相同可以使两口加热井以较均衡的温度上升直至目标温度。
[0067]
具体地，修复场地一般面积较大，使用的加热井6数量同时也较多，往往加热井6成
三角形布设，并构成每一排平行的布设方式，详见图3；燃气热脱附平行布设的加热井6使用本实用新型的烟气串流回注技术时，需对所有加热井6的串联方式进行设计，一般通过上下串联的方式。运行时，通过间隔的方式决定通断阀121和排烟系统3的运行，即第一排为烟气进口，第二排为出口，同样的，第三排为烟气进口，第四排为烟气出口，以此类推，可以缩小修复场地温差；另外由于场地升温趋势相同，还可以减少温度监测井布设数量，一个区块设置1-2组温度监测井即可。
[0068]
上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
[0069]
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
[0070]
同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
[0071]
另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
[0072]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

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