CN110174491A - 用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置 - Google Patents
用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，包括进风系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统、控制系统。进风系统将空气引入加热单元，加热单元将空气加热后，通过热对流或热传导方式引燃反应单元中的含油污泥(或有机物污染介质)，含油污泥点燃后，通过控制系统调节进风量来调节温度和阴燃蔓延速度，对尾气中的主要燃烧气成分进行实时在线检测，尾气达到设计排放要求后排放。本发明主要用来试验不同种类及不同含油率的含油污泥或重质石油烃污染介质发生阴燃的条件，阴燃的蔓延速度受含水率、孔隙率、进风量、预处理方法等因素的影响，产生尾气的成分及其随反应进程的变化。
Description
技术领域
本发明涉及含油污染介质处理设备领域，特别涉及一种用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置。
背景技术
此阴燃试验小试装置为一种用于含油污染介质的阴燃实验装置，目前利用阴燃技术处理含油污染介质属于新技术，在利用阴燃技术处理含油污染介质的过程还有很多不确定性因素需要探索和发现，为此我们提出一种含油污染介质阴燃试验小试装置，每次试验只需要含油污染介质5-7公斤，试验用样品量少，获取方便，通过多次不同样品不同操作参数的试验来摸索出含油污染介质引燃条件和阴燃过程中的关键影响因素，分析尾气成分，对于推广阴燃技术处理含油污染介质的意义重大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，低成本、高效地开展对含油乃至有机物污染介质的阴燃技术适用性研究，探索最佳阴燃反应条件，以及阴燃技术的基础性研究，利用PLC控制使试验操作更加简化快捷，撬块化设计使系统迁移和运输更加方便。
本发明是这样实现的：
一种用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，包括依次连通的进气系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统；所述进气系统用于将空气输入加热单元，所述加热单元用于加热空气并将加热后的空气输入反应单元，所述反应单元内设有含油污染介质(含油污泥或有机物污染介质)，使用热对流或热传导加热将污染介质点燃，然后停止加热，但继续输入空气，使其进入自持燃烧(即阴燃)阶段，产生的尾气输入尾气处置系统，所述尾气处置系统包括燃烧气成分在线分析，并处理尾气使其达到设计排放要求。
进一步的，所述进气系统包括进气风机、进气管；所述进气管上设有压力表、流量计、压力变送器、温度传感器。
进一步的，所述加热单元包括壳体，壳体内设有电加热器、加热器温度传感器、气室温度传感器；壳体上设有进气口，连接进气系统。
进一步的，所述反应单元包括反应筒体，反应筒体内设有含油污染介质，反应筒体的底部设有进气口，连通加热单元。
进一步的，所述反应筒体的下方内部固定安装有格栅和金属丝网。
进一步的，所述反应筒体的侧壁设有视镜。
进一步的，所述反应筒体的侧壁设有若干个竖向排列的温度传感器，所述温度传感器水平安装。
进一步的，所述加热单元和反应单元的外侧包裹有保温层。
进一步的，所述尾气处置系统包括排气管、过滤器、抽屉风机；所述排气管上设有电磁阀、流量计、压力变送器、温度传感器、气体在线检测仪、压力表；排气管的入口连通反应单元的出口，排气管的出口连通过滤器的入口，过滤器的出口连通抽屉风机。
进一步的，还包括控制系统，所述控制系统采用PLC控制，配有必要的显示、记录、累积、控制仪表；所述控制系统电性连接进气系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统，控制其工作。通过控制系统调节进风量来调节温度和阴燃蔓延速度。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供的含油污染介质阴燃试验小试装置，通过对不同种类及不同含油率的含油污染介质试验来研究发生阴燃的条件，含油污染介质阴燃的速度受含水率、孔隙率、进风量、预处理方法(包括与多空隙材料混拌以调节含油污染介质的通透性等)等因素的影响，不同种类含油污染介质阴燃后产生尾气的成分及其随反应进程的变化，确定工程化实施阴燃时的对含油污染介质最佳预处理方案，确定含油污染介质阴燃最佳操作参数条件等，利用PLC控制使试验操作更加简化快捷，撬块化设计使装置迁移和运输更加方便。本小试装置操作简单，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的含油污染介质阴燃试验小试装置组成框图；
图2为本发明实施例提供的含油污染介质阴燃试验小试装置结构详图；
图3为本发明实施例提供的含油污染介质阴燃小试装置加热单元和反应单元组装图；
图4为本发明实施例提供的含油污染介质阴燃小试装置中反应单元的剖视图；
图5为本发明实施例提供的含油污染介质阴燃试验小试装置中加热单元详图；
图6-图11为本实施例的电路原理图。
图中：1、试验平台；2、进气风机；3、第一压力表；4、第一流量计；5、第一压力变送器；6、第一温度传感器；7、进气管；8、电加热器；9、加热器温度传感器；10、气室温度传感器；11、滤风板；12、密封条；13、反应筒体；14、第二温度传感器；15、上部快拆快锁结构；16、下部快拆快锁结构；17、顶盖；18、补气管及阀门；19、出气管；20、格栅；21、金属丝网；22、视镜；23、电磁阀；24、第二流量计；25、第二压力变送器；26、第三温度传感器；27、气体在线检测仪；28、过滤器；29、抽提风机；30、第二压力表；31、电气控制柜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是完全的实施例。虽然在本发明中对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等作出其他的替换、修改、变化和删减。
如图1所示，本发明包括进气系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统、控制系统。进气系统用于将空气输入加热单元，加热单元用于加热空气并将加热后的空气输入反应单元，反应单元内设有含油污染介质，加热后的空气点燃含油污染介质，含油污染介质开始自持阴燃，产生的尾气输入尾气处置系统，尾气处置系统用于分析尾气成分并处理尾气使其达到排放标准后排放。控制系统采用PLC控制，配有必要的显示、记录、累积、控制仪表；控制系统电性连接进气系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统，控制其工作。
如图2所示，进气系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统、控制系统均安装在试验平台1上，使装置撬块化，方便整体迁移和运输。进气系统包括进气风机2、第一压力表3、第一流量计4、第一压力变送器5、第一温度传感器6以及它们之间的连接管道。加热单元包括壳体，壳体的侧壁设有进气管7，进气管7连通进气系统的出气口。反应单元安装在壳体的上方，反应单元底部的进气口和壳体的出气口连通。反应单元的顶部设有出气口，连通尾气处置系统。尾气处置系统包括电磁阀23、第二流量计24、第二压力变送器25、第三温度传感器26、气体在线检测仪27、过滤器28、抽提风机29、第二压力表30以及它们之间的连接管道。控制系统集成在电气控制柜31内。加热单元和反应单元的外侧包裹有保温层。
如图3和4所示，反应单元包括反应筒体13，反应筒体13的顶部设有上部快拆快锁结构15和顶盖17，上部快拆快锁结构15将顶盖17与反应筒体13连接。顶盖17上设有补气管及阀门18，作用是向尾气中混入空气，降低尾气温度和浓度。反应筒体13的底部设有下部快拆快锁结构16，将反应筒体13与加热单元连接。反应筒体13的侧壁设有视镜22和若干个竖向排列的第二温度传感器14，第二温度传感器14的热电偶水平安装且延伸至反应筒体13内，用以测量反应筒体13内不同高度含油污染介质的温度。反应筒体13的下方内部固定安装有格栅20和金属丝网21，格栅20四周点焊在反应筒体13内壁，金属丝网21平铺在格栅20上。
如图5所示，加热单元包括壳体，壳体内设有电加热器8、加热器温度传感器9、气室温度传感器10、滤风板11；壳体的顶部与反应单元连接处设有密封条12。加热器温度传感器9的热电偶插入加热单元内部，热电偶末端与电加热器8发热部分接触，用来测电加热器8表面温度。气室温度传感器10的热电偶插入加热单元内部，避开电加热器发热部分，用来测量加热单元内部被加热的空气温度。滤风板11安装在加热单元进气口位置的上方，电加热器8位置的下方。滤风板11是一块均匀分布着圆孔的方形钢板，四周与壳体的内壁焊接密封，当空气从进气管7进入壳体后，会被分散到从每个圆孔出来吹到上层的电加热器8上，使加热单元内的空气均匀向上流动，避免紊流。
控制系统电性连接电加热器8、进气风机2、抽提风机29，和上述各种监测仪器仪表。
在操作过程中，通过上部快拆快锁结构15打开顶盖17，将含油污染介质装入反应筒体13内，格栅20和金属丝网21既能承受含油污染介质的重量防渗漏，又不妨碍下部被电加热器8加热的热空气接触污泥底层，以便通过对流方式引燃含油污染介质，通过电气控制柜31启动电加热器8、进气风机2、抽提风机29和各种监测仪器仪表，通过进气管路上的压力变送器5信号控制进气风机2的进气量，通过加热单元上的气室温度传感器10的温度信号控制加热器8发热功率，阴燃发生后，熄灭加热管，由于反应器外部包裹了保温层，被引燃的含油污染介质阴燃时产生的热量可以维持阴燃持续进行，通过反应筒体13上的第二温度传感器14竖向排列，可以检测到阴燃过程的阴燃速度，同时也可通过视镜22观察到阴燃界面的移动情况，通过尾气处置系统可以监测尾气的压力变化，温度变化，流量变化，尾气成分变化等，系统采用PLC控制，提高了自动化，减少了操作人员的数量，同时整个系统方便迁移和运输，这样的试验对我们来说可以研究含油污染介质含油量对发生阴燃的影响；在含油污染介质含油相同的情况下，改变操作参数对阴燃过程的影响；含油污染介质含水量对阴燃过程的影响；含油污染介质中油品不同对阴燃过程的影响；含油污染介质孔隙率对阴燃过程的影响；含油污染介质阴燃后产生的尾气成分分析；其他种类含有有机物污泥的特性研究。
图6-图11为本实施例的电路原理图，其中：
图6为动力配电分布电路图：F1为空气断路器为设备总电源开关，下辖分布四路电源，分别为：QF1(加热控制)、QF2(补气控制)、QF3(抽提控制)、QF4(控制电源)，控制各支路电源通断。
图7为加热控制单元电路图：SCR-1电力功率调节器为功率输出控制单元，HEATER为电加热器，加热执行单元。通过控制AQW3和COM端电流大小来实现控制LOAD-IN和LOAD-OUT端输出电压的大小，来实现控制HEATER在不同状态下输出不同加热功率。
图8为补气控制单元电路图：A2补气变频器，M1为补气风机。通过控制AIW1和COM1电流大小实现控制UVW输出不同的峰值载波功率，实现控制M1在不同状态下输出不同风量。
图9为补气控制单元电路图：A2抽提变频器，M2为补气风机。通过控制AIW2和COM2电流大小实现控制UVW输出不同的峰值载波功率，实现控制M2在不同状态下输出不同风量。
图10为控制单元供电图：下辖隔离直流电源一台(T1)输出24VDC直流电。
图11为PLC控制器电路原理图：PLC为西门子S71211可编程逻辑控制器，作为该本装置中央控制单元，负责采集各点相关参数(温度，流量，压力)通过转换计算实现向HMI传递相关实验参数。通知可通过S1、S2、S3个按钮的控制来实现对相关子设备的控制，同时亦可通过触摸屏操作，实现个单元相关操作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，包括依次连通的进气系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统；所述反应单元内充填含油污泥或有机物污染介质，所述进气系统用于将空气输入加热单元，所述加热单元用于加热空气，加热后的空气输入反应单元对含油污泥或有机物污染介质实施热对流加热；或直接对含油污泥或有机物污染介质的底部接触实施热传导加热，含油污泥或有机物污染介质被加热至着火点，被点燃后，继续输入空气，调节进气速率，停止加热，使含油污泥或有机物污染介质进入自持燃烧阶段，产生的尾气由尾气处置系统抽提收集，所述尾气系统用于分析尾气成分并处理尾气使其达到排放标准后排放。
2.根据权利要求1所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述加热单元包括壳体，壳体内设有电加热器、加热器温度传感器、气室温度传感器，加热器温度传感用于测量电加热器温度，气室温度传感器用于测量壳体内空气温度；壳体上设有进气口，连接进气系统。
3.根据权利要求2所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述加热单元还包括滤风板，滤风板安装在进气口上方，电加热器下方。
4.根据权利要求1所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述反应单元包括反应筒体，反应筒体内设有含油污泥或有机物污染介质，反应筒体的底部设有进气口，连通加热单元，上部设有出气口，连通尾气处置系统。
5.根据权利要求4所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述反应筒体的下方内部固定安装有格栅和金属丝网。
6.根据权利要求4所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述反应筒体的侧壁设有视镜。
7.根据权利要求4所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述反应筒体的侧壁设有若干个竖向排列的温度传感器，所述温度传感器的热电偶水平安装且延伸至反应筒体内。
8.根据权利要求1所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述加热单元和反应单元的外侧包裹有保温层。
9.根据权利要求1所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，所述尾气处置系统包括过滤器、抽提风机、尾气在线检测仪；尾气在线检测仪的进气口连通反应单元，出气口连通过滤器的进气口；过滤器的出气口连通反抽提风机。
10.根据权利要求1-9任一所述的用于治理修复含油污泥及有机物污染介质的阴燃试验小试装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统采用PLC控制，配有必要的显示、记录、累积、控制仪表；所述控制系统电性连接进气系统、加热单元、反应单元、尾气处置系统，控制其工作。
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