CN112296077A - 一种太阳能土壤污染点位加热工坊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能土壤污染点位加热工坊，该工坊由太阳能顶棚、太阳能热循环管路、热液储存箱、蓄电池、加热循环管路、循环泵、温度控制器构成。太阳能顶棚中集成合适尺寸的太阳能光热、光电设备，其中的太阳能光热设备可加热管路中的流体，太阳能光电设备可将太阳能转化为热电能。热液存储箱可将太阳能顶棚加热产生的热液存储于其中。蓄电池可将太阳能顶棚产生的电能存储于其中。循环管路可将热液存储箱中的热液输送至土壤污染点位。循环泵利用蓄电池中存储的电能为循环管路中的热液流动提供动力。经测试，该集成设备可用于土壤污染原位、异位热脱附修复，加热点位土壤温度可以维持在设定温度。该设备可大幅度降低土壤热脱附修复电力或燃料成本，合理设计可将土壤有机污染修复该成本大大降低，在土壤有机污染修复中有较大应用价值。

Description

一种太阳能土壤污染点位加热工坊

技术领域

本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种太阳能土壤有机污染加热工坊。

背景技术

调查数据显示我国土壤污染严重，其中有机污染占较大比重。长三角、珠三角、东北老工业基地、油田均存在不同程度的挥发、半挥发性污染，有些重污染区域土壤中六六六、滴滴涕、多环芳烃3类危害严重的有机污染物点位超标率分别为0 .5％、1 .9％、1.4％，有些点位土壤中石油烃类污染物的总量可达13000mg/kg，苯酚的量可达1400mg/kg。

土壤有机污染对人体健康造成严重的潜在安全隐患，多氯联苯、苯并芘等有机污染物可诱发癌变，苯酚、石油烃等物质则会引发人体器官的病变。并且土壤有机污染还会造成生态环境的破坏，影响城市环境和可持续发展。

土壤有机污染的修复方法包括热脱附、气相抽提、生物修复、高级氧化等，其中热脱附、气相抽提、生物修复技术是土壤有机污染修复中最常用、高效的手段，而这三种修复技术均需要通过外源加热以增加修复效率。其中热脱附修复技术往往与气相抽提联用，通过加热将土壤温度增加至有机污染物沸点以上，再通过气相抽提将污染物抽出土壤介质进一步处理；生物修复往往需加热土壤从而增加微生物降解有机污染物的活性。然而加热过程需要耗费大量的电力、燃料，这部分成本占土壤修复成本的30-55%。需修复场地往往是已停产待建的废旧工厂，工程中经常出现电、煤接入不便的问题，并且外接电、煤存在巨大的安全隐患。有机污染热脱附、气相抽提、生物修复过程中还需药剂、机械的存储空间，员工的办公、休息空间。

本发明提出的“一种太阳能土壤污染热脱附修复集成工坊”可综合解决土壤有机污染修复中的供热、供电和修复过程中生活、工作空间问题，在一定程度上可节约土壤修复工程的成本，提高修复的效率，具有一定的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决现有土壤有机污染修复技术中存在的供热、供电问题，并可同时提供修复工程中的所需的工作和休息空间，提出一种太阳能土壤污染热脱附修复集成工坊，填补现有土壤有机污染修复设备利用清洁能源的空白，解决待修复场址供气、供电困难的问题，并同时提供修复工程中生活和工作空间问题。

本发明涉及的技术问题可以由以下方式实现：

1. 一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于包括以下部件构成：

a)太阳能顶棚中整合有太阳能光热设备和太阳能光电设备；

b)太阳能顶棚中的太阳能光热设备可利用太阳能产热，加热其中的流体；

c)太阳能顶棚中的太阳能光电设备可利用太阳能发电，将电能存储于蓄电池中为循环泵运行提供电力；

d)太阳能光热设备加热后的流体可经太阳能热循环管路将热量输送至流体存储箱；

e)太阳热循环管路与流体存储箱中的换热器相连；

f)流体存储箱外部设有加热循环管路；

g)加热循环管路上设置有循环泵，可为加热循环管路中流体的流动提供动力；

h)启动循环泵，流体存储箱中流体经循环管路可将热能经加热循环管路输送至土壤污染点位；

i)加热循环管路中与土壤完成热交换的流体加热土壤污染点位后经管路回流至流体存储箱；

j)回流至存储箱的流体可重新被加热泵送至加热循环管路中；

k)重复b)至i)步骤可将土壤污染点位温度加热至目标温度；

l)为起保护作用，加热循环管路插入土壤部分外部设有保护套管；

m)太阳能顶棚下空间可通过隔板划分为多个功能区间，为土壤修复提供工作所需的存储、办公、休息空间；

所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于，所述的太阳能顶棚中整合有太阳能光电设备，可利用太阳能发电，产生的电能可为循环泵的运行提供电力。

所述太阳能热循环管路与流体存储箱中的换热器相连，管路中的热量经热交换可将热量传递至流体存储箱中的液体。

所述的经太阳能光热设备加热的流体，由于冷热流体的温度差异可在太阳能热循环管路中实现循环。

所述的流体存储箱中设置有换热器，该换热器与太阳能热循环管路相连，能增加太阳能热循环管路中流体与流体存储箱中流体的换热效率。

所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于，整合有温度控制设备，可根据土壤实际温度、设定温度控制循环泵的开关，使土壤加热位点温度维持在预设温度；

所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于，所述工坊包括：

一用于利用太阳能产热和发电的太阳能顶棚；

一用于将太阳能光热设备加热流体中热量循环传递至流体存储箱的太阳能热循环管路；

一用于增加太阳能热循环管路中流体与流体存储箱中流体换热效率的换热器；

一用于存储流体的流体存储箱；

一用于将流体输送至土壤污染点位，并且能将换热后的流体回流至流体存储箱的加热循环管路；

一用于为循环管路中流体提供动力的循环泵；

一用于连接太阳能顶棚、流体存储箱的太阳能热循环管路；

一用于将流体存储箱中热液输送至土壤加热位点的加热循环管路；

一用于根据预设温度和传感器感应温度控制循环泵运转的温度控制器；

一用于存储太阳能顶棚发电的蓄电池。

附图说明

图1 一种太阳能土壤污染点位加热工坊示意图

图中标号说明：太阳能顶棚1、流体存储箱2、温度控制器3、循环泵4、加热循环管路5、蓄电池6、导线7、换热器8、太阳能热循环管路9、温度传感器10、数据传输线11、保护套管12、隔板13。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合

具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明所述的一种太阳能土壤污染修复工坊，包括以下机构实现：

a)太阳能顶棚1中整合有太阳能光热设备和太阳能光电设备；

b)太阳能顶棚中的太阳能光热设备可利用太阳能产热，加热其中的流体；

c)太阳能顶棚1中的太阳能光电设备可利用太阳能发电，将电能存储于蓄电池6中为循环泵运行提供电力；

d)太阳能光热设备加热后的流体可经太阳能热循环管路9将热量输送至流体存储箱2；

e)太阳热循环管路9与流体存储箱中的换热器8相连；

f)流体存储箱2外部设有加热循环管路5；

g)循环管路上设置有循环泵4，可为加热循环管路5中流体的流动提供动力；

h)启动循环泵4，流体存储箱2中流体经加热循环管路5可将热能经加热循环管路输送至土壤污染点位；

i)加热循环管路5中与土壤完成热交换的流体加热土壤污染点位后经管路回流至流体存储箱2；

j)回流至存储箱2的流体可重新被加热后泵送至加热循环管路5中；

k)重复b)至h)步骤可将土壤污染点位温度加热至目标温度；

l)为起保护作用，加热循环管路插入土壤部分外部设有保护套管12；

m)太阳能顶棚下空间可通过隔板13划分为多个功能区间，为土壤修复提供工作所需的存储、办公、休息空间；

一种太阳能土壤污染修复工坊，所述装置包括：

一用于利用太阳能产热和发电的太阳能顶棚1；

一用于将太阳能光热设备加热流体中热量循环传递至流体存储箱的太阳能热循环管路9；

一用于增加太阳能热循环管路9中流体与流体存储箱2中流体换热效率的换热器8；

一用于存储流体的流体存储箱2；

一用于将流体输送至土壤污染点位，并且能将换热后的流体回流至流体存储箱的加热循环管路5；

一用于为循环管路中流体提供动力的循环泵4；

一用于连接太阳能顶棚1、流体存储箱2的太阳能热循环管路9；

一用于将流体存储箱2中热液输送至土壤加热位点的加热循环管路5；

一用于根据预设温度和传感器感应温度控制循环泵运转的温度控制器3；

一用于存储太阳能顶棚发电的蓄电池6；

所述流体存储箱由耐热、耐腐蚀材料构成，外部敷设有保温材料；

所述循环管路由耐热、耐腐蚀材料构成，管路外部敷设有保温材料。

实施例

太阳能顶棚1由可利用同时能够太阳能发电、产热的PVT型太阳能组件制成。该PVT组件被预制成安装模块，可根据待修复场地的大小将不同数量的模块组装安装成不同大小的太阳能顶棚1。PVT组件设有可快速拼接的接口，其接口便于多个PVT组件的拼接，并可以与循环管路实现快速的拼接。PVT组件可吸收太阳能加热其中的流体，该流体选用有沸点高、流动性强、安全性高的美孚605号导热油。流体经加热以后可通过太阳能热循环管路9输送至流体存储箱2。太阳能热循环管路9与流体存储箱2中设有的换热器8相连，换热器8可实现太阳能热循环管路9与流体存储箱2中热量的快速传递。流体存储箱2可根据实际修复场地的大小选择不同的规格，其中存储的流体可经加热循环管路5输送至需要加热的土壤污染点位。土壤污染点位设有K型热电偶，该热电偶能够探测土壤污染点位的实时温度，并能够将温度传送至温度控制器3。温度控制器3可根据实际需要预设温度，并根据预设温度和污染点位的实时温度控制循环泵4的运行与否。太阳能顶棚中的PVT组件除能够利用太阳能产热外还能发电，所发的电能可存储于蓄电池6中。蓄电池6中的电能为循环泵4的运行提供电力。为减少热量的损失，流体存储箱和循环管路外部均敷设有硅酸铝镁保温材料。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于包括以下部件构成：

a)太阳能顶棚中整合有太阳能光热设备和太阳能光电设备；

b)太阳能顶棚中的太阳能光热设备可利用太阳能产热，加热其中的流体；

c)太阳能顶棚中的太阳能光电设备可利用太阳能发电，将电能存储于蓄电池中为循环泵运行提供电力；

d)太阳能光热设备加热后的流体可经太阳能热循环管路将热量输送至流体存储箱；

e)太阳热循环管路与流体存储箱中的换热器相连；

f)流体存储箱外部设有加热循环管路；

g)加热循环管路上设置有循环泵，可为加热循环管路中流体的流动提供动力；

h)启动循环泵，流体存储箱中流体经循环管路可将热能经加热循环管路输送至土壤污染点位；

i)加热循环管路中与土壤完成热交换的流体加热土壤污染点位后经管路回流至流体存储箱；

j)回流至存储箱的流体可重新被加热泵送至加热循环管路中；

k)重复b)至i)步骤可将土壤污染点位温度加热至目标温度；

l)为起保护作用，加热循环管路插入土壤部分外部设有保护套管；

m)太阳能顶棚下空间可通过隔板划分为多个功能区间，为土壤修复提供工作所需的存储、办公、休息空间。

2.根据权利要求书1中所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于，所述的太阳能顶棚中整合有太阳能光电设备，可利用太阳能发电，产生的电能可为循环泵的运行提供电力。

3.根据权利要求1中所述一种太阳能土壤污染点位加热工坊，太阳能热循环管路与流体存储箱中的换热器相连，管路中的热量经热交换可将热量传递至流体存储箱中的液体。

4.根据权利要求1中所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，经太阳能光热设备加热的流体，由于冷热流体的温度差异可在太阳能热循环管路中实现循环。

5.根据权利要求1中所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，流体存储箱中设置有换热器，该换热器与太阳能热循环管路相连，能增加太阳能热循环管路中流体与流体存储箱中流体的换热效率。

6.根据权利要求书1中所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于，整合有温度控制设备，可根据土壤实际温度、设定温度控制循环泵的开关，使土壤加热位点温度维持在预设温度。

7.根据具权利要求书1中所述的一种太阳能土壤污染点位加热工坊，其特征在于所述工坊包括：

一用于利用太阳能产热和发电的太阳能顶棚；

一用于将太阳能光热设备加热流体中热量循环传递至流体存储箱的太阳能热循环管路；

一用于增加太阳能热循环管路中流体与流体存储箱中流体换热效率的换热器；

一用于存储流体的流体存储箱；

一用于将流体输送至土壤污染点位，并且能将换热后的流体回流至流体存储箱的加热循环管路；

一用于为循环管路中流体提供动力的循环泵；

一用于连接太阳能顶棚、流体存储箱的太阳能热循环管路；

一用于将流体存储箱中热液输送至土壤加热位点的加热循环管路；

一用于根据预设温度和传感器感应温度控制循环泵运转的温度控制器；

一用于存储太阳能顶棚发电的蓄电池。

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