CN112872004A - 一种土壤原位热脱附修复系统 - Google Patents

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胡佳晨
郑阳
刘继东
余湛
张章
李连福
王加华
王欢
王湘徽
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Abstract

本发明提出了一种土壤原位热脱附修复系统，包括多个加热井，呈正多边形排布，用于加热待修复区域内的土壤；热量回收井，位于多个加热井的中心，用于回收加热井排出的加热介质的热量与土壤进行热交换，多个加热井的加热介质出口通过管道与热量回收井的加热介质回收口相连通；至少一个抽提井，分布于多个加热井包围的区域内，用于抽提加热后土壤中挥发的有害气体。通过在多个加热井中心设置热量回收井，实现了高温烟气回收后的重新利用，提高了热量的有效利用率，且使污染土壤与加热井更好地进行热量交换，消除冷点影响，使修复效果更为均匀。

Description

一种土壤原位热脱附修复系统
技术领域
本发明涉及土壤热脱附技术领域，具体而言，涉及一种土壤原位热脱附修复系统。
背景技术
原位热脱附技术是通过热交换，加热土壤中有机污染组分到足够高的温度，使其挥发并与土壤介质相分离的过程。热脱附技术具有污染物处理范围宽、修复后土壤可再利用等优点。
目前欧美国家土壤热脱附技术已广泛应用于有机污染土壤的异位或原位修复，但是诸如热量利用率低使得相关处理成本过高等问题尚未得到很好解决，限制了热脱附技术在持久性有机污染土壤修复中的应用。
我国原位热脱附技术中常用的一般为通过燃气燃烧产生高温烟气，高温烟气通温度一般不小于600℃，高温烟气流经埋设在土壤中加热井与管道周边土壤进行热交换，进而对土壤进行加热，经热交换后的烟气直接引入冷凝系统冷却后直接排放，然而，高温烟气经加热井与周围土壤热交换后仍有较高温度，大约在300℃，若直接排放，一方面导致排烟管道过热、排烟风机损坏等问题，另一方面还会造成热量的大量损失。
因此，亟待开发一种土壤修复系统，以提高热量利用率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种土壤原位热脱附修复系统，用以解决目前土壤修复系统热效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提出的土壤原位热脱附修复系统，包括：
多个加热井，呈正多边形排布，用于加热待修复区域内的土壤；
热量回收井，位于多个加热井的中心，用于回收加热井排出的加热介质的热量与土壤进行热交换，多个加热井的加热介质出口通过管道与热量回收井的加热介质回收口相连通；
至少一个抽提井，分布于多个加热井包围的区域内，用于抽提加热后土壤中挥发的有害气体。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述加热井包括：
燃烧器，用于向加热井体提供加热介质；
加热井体，预埋在土壤中，具有加热内管和加热外管，加热内管嵌套在加热外管内，加热内管的顶部与燃烧器相连接，加热内管的底部与加热外管的内层空间相连通，加热外管的上部开设有加热介质出口，加热介质经加热内管扩散至加热外管内与周围土壤进行热交换，并经由加热介质出口排出加热井。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述热量回收井预埋在土壤中，包括回收内管和回收外管，回收内管嵌套在回收外管内，回收内管的顶部设有加热介质回收口，加热介质回收口通过管道连接加热外管上开设的加热介质出口，回收内管的底部与回收外管的内层空间相连通，回收外管的上部开设有加热介质排放口，回收内管内置冷凝回收管，冷凝回收管的入口端介于回收内管底部和回收外管底部之间。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述回收内管的下部侧壁上开设有筛孔。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述冷凝回收管的外部设有隔热层。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述冷凝回收管的出口端经管道连接抽提泵。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述回收外管的加热介质排放口经管道连接排烟风机和排烟系统。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述抽提井经管道连接抽提风机和废气废液处理系统。
较佳地，在所述土壤原位热脱附修复系统中，所述加热介质为高温烟气，高温烟气温度不小于600℃。
本发明提出的土壤原位热脱附修复系统，鉴于加热井排出的加热介质温度较高，通常高于土壤中污染物的沸点，并且土壤修复区域的中心温度较其他区域偏低，为此，本发明通过在多个加热井的中心布置一热量回收井，用以对加热井排出的加热介质进行二次回收利用，不仅能使修复区域的中心温度升高，提高土壤修复区域加热的均一性，进而提升热脱附效率，还能有效提升修复系统的热效率。
附图说明
图1示出了本发明土壤原位热脱附修复系统的分布图；
图2示出了本发明土壤原位热脱附修复系统的示意图；
图3示出了本发明热量回收井的示意图。
元件编号
加热井1，燃烧器11，加热井体12，加热内管121，加热外管122，加热介质出口123；
热量回收井2，回收内管21，加热介质回收口211，冷凝回收管212，筛孔213，回收外管22，加热介质排放口221；
抽提井3。
具体实施方式
土壤原位热脱附修复过程中，加热井的排列方式常采用正三角形或正六边形排列，根据加热影响半径确定正三角形或正六边形的边长，不管何种排布方式，其正中心均为影响半径的交叉点，同时该交叉点也是该修复区域温度最低点，称为冷点。加热井排出的加热介质温度较高，通常高于土壤中污染物的沸点，其热量并未完全利用，直接排放不仅增加烟气排放系统的运转负荷，还降低了修复系统的热效率。
鉴于上述土壤原位热脱附修复系统存在的问题，本发明提出了一种土壤原位热脱附修复系统，参见图1和图2，包括多个加热井1，呈正多边形排布，用于加热待修复区域内的土壤，在本实施例中，加热井1为六个，呈正六边形排布，当然在其他实施例中，加热井1个数还可以为三个、九个、十二个，具体数量可以根据实际修复区域的面积以及土壤污染物含量等参数来确定；热量回收井2，位于多个加热井1的中心，用于回收加热井1排出的加热介质的热量与土壤进行热交换，多个加热井1的加热介质出口123通过管道与热量回收井2的加热介质回收口211相连通；至少一个抽提井3，分布于多个加热井1包围的区域内，用于抽提加热后土壤中挥发的有害气体。在本实施例中，通过在土壤修复区域的冷点位置，即多个加热井1的中心加设热量回收井2，使周边加热井1排出的高温加热介质集中通过热量回收井2，达到热量回收利用的同时，使该冷点区域的温度升高，提升热脱附效率。
加热井1包括燃烧器11和加热井体12。燃烧器11用于向加热井体12提供加热介质，加热介质通常为高温烟气，烟气温度通常在600℃。在本实施例中，燃烧气体可以采用H2和O2，通过燃烧器11燃烧形成水蒸气，并释放大量热量，形成高温烟气，通常高温烟气温度不低于600℃。
加热井体12，预埋在土壤中，具有加热内管121和加热外管122，加热内管121嵌套在加热外管122内，加热内管121的顶部与燃烧器11相连接，加热内管121的底部与加热外管122的内层空间相连通，加热外管122的上部开设有加热介质出口123，加热介质经加热内管121扩散至加热外管122内与周围土壤进行热交换，并经由加热介质出口123排出加热井1。
参见图3，热量回收井2预埋在土壤中，包括回收内管21和回收外管22，回收内管21嵌套在回收外管22内，回收内管21的顶部设有加热介质回收口211，回收内管21的底部与回收外管22的内层空间相连通，回收外管22的上部开设有加热介质排放口221，回收内管21内置冷凝回收管212，冷凝回收管212的入口端介于回收内管21底部和回收外管22底部之间。
回收内管21的下部侧壁上开设有筛孔213，筛孔213用于防止加热介质，如高温烟气中冷凝水过多时在回收内管21底部形成液封，致使烟气不能经回收内管21与回收外管22的底部间隔顺利进入回收外管22，引起热量交换不及时以及热量回收井2内压力升高，使得烟气与冷凝水同时经回收外管22的加热介质排放口221进入排烟管道，造成管道出现积水等问题。
冷凝回收管212的外部设有隔热层。隔热层可以避免冷凝回收管212与回收外管22内的加热介质进行热交换，一方面可以提高冷凝效果，另一方面可以进一步提高加热介质利用率。
再次参见图2，冷凝回收管212的出口端经管道连接抽提泵。回收外管22的加热介质排放口221经管道连接排烟风机和排烟系统。抽提井3经管道连接抽提风机和废气废液处理系统。
本发明土壤原位热脱附修复系统运行步骤：
(1)安装加热井1、热量回收井2、抽提井3。燃气通过燃烧器11燃烧，产生大量的烟气，烟气通过加热井1使其影响半径范围内土壤的温度升高，接近或达到土壤污染物的沸点。
(2)加热井1排出的烟气温度较高，一般均高于污染物的沸点，因此加热井1排出的高温烟气通过热量回收井2进行二次回收，同时使得冷点区域温度升高，使土壤修复区域整体温度一致，热量回收后的烟气经排烟风机后排放。
(3)土壤通过加热井1加热，土壤中的污染物挥发析出，通过抽提井3将土壤中的污染物快速抽提出来，经抽提风机抽出后进行冷凝，进入废气废液处理系统进行后续处理。

Claims (9)

1.一种土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，包括：
多个加热井，呈正多边形排布，用于加热待修复区域内的土壤；
热量回收井，位于多个加热井的中心，用于回收加热井排出的加热介质的热量与土壤进行热交换，多个加热井的加热介质出口通过管道与热量回收井的加热介质回收口相连通；
至少一个抽提井，分布于多个加热井包围的区域内，用于抽提加热后土壤中挥发的有害气体。
2.根据权利要求1所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述加热井包括：
燃烧器，用于向加热井体提供加热介质；
加热井体，预埋在土壤中，具有加热内管和加热外管，加热内管嵌套在加热外管内，加热内管的顶部与燃烧器相连接，加热内管的底部与加热外管的内层空间相连通，加热外管的上部开设有加热介质出口，加热介质经加热内管扩散至加热外管内与周围土壤进行热交换，并经由加热介质出口排出加热井。
3.根据权利要求1所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述热量回收井预埋在土壤中，包括回收内管和回收外管，回收内管嵌套在回收外管内，回收内管的顶部设有加热介质回收口，加热介质回收口通过管道连接加热外管上开设的加热介质出口，回收内管的底部与回收外管的内层空间相连通，回收外管的上部开设有加热介质排放口，回收内管内置冷凝回收管，冷凝回收管的入口端介于回收内管底部和回收外管底部之间。
4.根据权利要求3所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述回收内管的下部侧壁上开设有筛孔。
5.根据权利要求3所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述冷凝回收管的外部设有隔热层。
6.根据权利要求3所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述冷凝回收管的出口端经管道连接抽提泵。
7.根据权利要求3所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述回收外管的加热介质排放口经管道连接排烟风机和排烟系统。
8.根据权利要求1所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述抽提井经管道连接抽提风机和废气废液处理系统。
9.根据权利要求1所述的土壤原位热脱附修复系统，其特征在于，所述加热介质为高温烟气，高温烟气温度不小于600℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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