CN114011867B - 土壤原位热脱附加热系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种土壤原位热脱附加热系统及方法，属于土壤热脱附修复技术领域，用于解决相关技术中土壤热脱附成本高及热效率低的问题，在该系统及方法中，通过热脱附现场的主动加热和从动加热的加热井交替，实现对主动加热的加热井中的热烟气余热的利用，降低最终排出的热烟气的温度，提高加热效率，降低加热成本，保障土壤热脱附的效果均匀，以及改善土壤热脱附效果。

Description

土壤原位热脱附加热系统及方法

技术领域

本申请涉及土壤热脱附修复技术领域，尤其是涉及一种土壤原位热脱附加热系统及方法。

背景技术

土壤热脱附是一种较为常见的土壤修复技术，其一般用于修复有机污染物污染的土壤，例如石油污染土壤。土壤热脱附的具体原理为：通过对土壤的直接或间接的加热，将土壤中的有机污染物加热到沸点以上，以使有机污染物从污染介质上得以挥发、进入气体处理系统。

土壤热脱附技术大致分为异位热脱附技术和原位热脱附技术两大类。异位热脱附技术是指将土壤提取出、置入热脱附系统进行处理；原位热脱附是指不改变土壤的位置、对土壤进行热脱附处理。

相关技术中，土壤原位热脱附技术由加热井系统、污染气体抽提井及处理系统、烟气排放系统等组成。土壤原位热脱附技术的一般工艺方法为：依据需求在污染区域的若干位置开设若干加热井和污染气体抽提井，在每个加热井中配置一加热器，加热器可以为燃气加热器、燃油加热器等，通过加热器能够实现对加热井周围的土壤进行加热；气体处理系统连通抽提井、以实现对因加热井热传导加热而挥发至抽提井中的污染物气体进行收集和处理，从而实现土壤修复。烟气排放系统与加热井相连，加热井中的烟气通过烟气排放系统排放到大气环境中。

在土壤原位热脱附加热系统中，由于加热井热辐射和土壤热传导的原因，形成一加热井为核心、土壤温度由高到低的辐射梯度区域。为保证土壤热脱附效果，必须保证距离加热井最远端的温度高于污染物的沸点，因此一般要求加热井排放处的热烟气温度高于一指定温度阈值，例如550℃，甚至更高。这样高的烟气排放温度，一方面造成巨大的热损失，另一方面人提高了烟气排放系统的耐温及温度处理设计要求。

针对上述中的相关技术，发明人认为，温度较高的热烟气直接经烟气排放系统排出，造成较高的热量浪费，造成土壤修复的成本较高，也使热效率较低。

发明内容

为了提高热效率及降低土壤修复工作的成本，本申请提供了一种土壤原位热脱附加热系统及方法。

第一方面，本申请提供了一种土壤原位热脱附加热系统。该系统包括：烟气流通模块、烟气发生模块、烟气联通模块以及系统控制模块；

所述烟气流通模块包括盖合机构和导流机构，所述盖合机构用于盖合加热井，所述导流机构一端固定连接所述盖合机构、另一端用于在盖合机构盖合加热井是深入加热井底部，以使导流机构外壁与加热井内壁之间形成导流间隙；所述导流机构固定连接盖合机构用于盖合加热井的一端连通设置有烟气发生口和烟气接入口，盖合机构配置有烟气输出口，所述烟气输出口用于连通导流机构外壁与加热井内壁之间形成的导流间隙；

所述烟气发生模块配置于所述烟气发生口，用于向烟气发生口发生热烟气；

所述烟气联通模块包括管道机构和配置于管道机构的阀门机构，连通至少两个烟气流通模块的烟气接入口和烟气输出口，用于确定烟气流通模块之间的流路，以用于使一烟气流通模块的烟气输出口的热烟气能够流经另一烟气流通模块后输出至烟气排放口；

所述系统控制模块连接所述烟气联通模块的阀门机构以及所述烟气发生模块，用于控制所述烟气发生模块的启闭，以及用于控制所述烟气流通模块之间的通路。

通过采用上述技术方案，可将热脱附现场的加热井分为至少两组，在一组加热井的烟气发生模块工作、对该一组加热井进行主动加热时，使其他组加热井的烟气发生模块不工作，并控制管道机构和阀门机构使该一组加热井输出的热烟气能够流通至其他组加热井的烟气流通模块中、实现对其他组进行从动加热，且热烟气在对其他组加热井从动加热后输出至烟气排放口，继而能够排放至大气。系统控制模块可通过控制烟气发生模块和管道机构、阀门机构实现主动加热的加热井和从动加热的加热井的切换，从而使主动加热的加热井输出的热烟气能够用于对从动加热的加热井进行加热，降低了加热所需的成本，实现了热烟气余热的利用，降低了最终排出的热烟气的温度，主动加热的加热井和从动加热的加热井交替切换，能够保障土壤热脱附的效果均匀，有利于提高热效率降低土壤热脱附的成本。

进一步地，所述烟气发生模块与所述烟气发生口可拆卸连接；

所述系统还包括封闭机构，所述封闭机构用于封闭所述烟气发生口；

所述系统控制模块还用于确定现场控制策略，所述现场控制策略用于指导烟气发生模块的配置位置以及烟气联通模块的配置通路。

进一步地，所述盖合机构和导流机构均为圆柱筒状，所述盖合机构套设于所述导流机构的所述一端；所述烟气流通模块还具有连通管，所述连通管一端连通连接所述导流机构的所述一端，连通管的另一端向外穿出至所述盖合机构外作为所述烟气接入口，所述盖合机构和导流机构通过所述连通管固定连接；

所述盖合机构朝向所述导流机构的所述另一端的一端用于盖合加热井，盖合机构的另一端供所述烟气发生模块由所述盖合机构外穿至所述盖合机构内、以与所述烟气发生口连通；

所述封闭机构包括第一封闭板和第二封闭板，所述第一封闭板用于封闭所述烟气发生口，第二封闭板用于封闭所述盖合机构的所述另一端。

进一步地，所述烟气发生模块包括燃气烧嘴、配置于所述燃气烧嘴的点火器、配置于燃气烧嘴与可燃气源之间的第一阀门以及配置于燃气烧嘴与助燃气源之间的第二阀门；所述系统控制模块连接以控制所述第一阀门、第二阀门和点火器；

所述燃气烧嘴与可燃气源和助燃气源之间均通过管道快速接头可拆卸连接。

进一步地，所述烟气联通模块被进一步配置为：

所述管道机构包括连接第一连通管、第二连通管和汇聚管，所述阀门机构包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；

所述第一连通管两端分别连通连接所述第一烟气流通模块的烟气输出口和第二烟气流通模块的烟气接入口，所述第二连通管两端分别连通连接第二烟气流通模块的烟气输出口和第一烟气流通模块的烟气接入口，所述汇聚管一端分别连通连接所述第一连通管和第二连通管、另一端作为所述烟气排放口；

所述第一阀门连通设置于所述第一连通管、位于所述汇聚管与所述第二烟气流通模块的烟气接入口之间，所述第二阀门连通设置于所述第二连通管、位于所述汇聚管与所述第一烟气流通模块的烟气接入口之间，所述第三阀门连通设置于所述汇聚管与所述第一连通管连通的节点，和第四阀门连通设置于所述汇聚管与所述第二连通管连通的节点。

进一步地，所述烟气联通模块被进一步配置为：

所述管道机构包括连通管和汇聚管，一所述连通管连通设置于一烟气流通模块的烟气输出口和另一烟气流通模块的烟气接入口，多个连通管将多个烟气流通模块连通连接成环状/树状/线型通路；所述汇聚管一端分别连通连接所述烟气流通模块的烟气输出口，另一端作为所述烟气排放口；

所述阀门机构包括多个阀门，汇聚管与每一连通管连通的节点均配置有一所述阀门。

进一步地，还包括：

温度采集模块，用于采集热脱附现场的温度分布信息；以及

加热定位模块，配置于所述烟气发生模块，用于确定所述烟气发生模块的位置分布信息；

所述系统控制模块还用于根据所述温度分布信息和所述位置分布信息确定所述现场控制策略。

进一步地，所述温度采集模块包括多个温度采集元件，多个所述温度采集元件点阵布置于热脱附现场，以确定热脱附现场的温度分布信息；

和/或所述温度采集模块包括热红外摄像头，所述热红外摄像头用于采集热脱附现场的热红外图像，以确定热脱附现场的温度分布信息。

第二方面，本申请提供了一种土壤原位热脱附加热方法。该方法包括：

将热脱附现场的加热井划分为至少两组；

使所述至少两组加热井交替进行主动加热，在一组加热井进行主动加热时，其他组加热井以所述一组加热井输出的热烟气进行从动加热；

从动加热后降温的热烟气输出至气体处理系统。

通过采用上述技术方案，主动加热的加热井输出的热烟气能够用于对从动加热的加热井进行加热，降低了加热所需的成本，实现了热烟气余热的利用，也能够降低最终排出至气体处理系统的热烟气的温度，降低热烟气处理的成本，主动加热的加热井和从动加热的加热井交替切换，能够保障土壤热脱附的效果均匀。

进一步地，还包括：

在一组加热井由主动加热交替至从动加热时，将该一组加热井的加热器拆卸下以供另一组由从动加热交替至主动加热的加热井配置，并补充封闭该一组加热井上烟气流通模块至通路完整。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.提供了一种土壤原位热脱附加热系统及方法，通过热脱附现场的主动加热和从动加热的加热井交替，实现对主动加热的加热井中的热烟气余热的利用，能够降低成本并降低最终排出的热烟气的温度，也能够保障土壤热脱附的效果均匀；

2.烟气发生模块与烟气流通模块可拆卸连接，能够减少热脱附所需的烟气发生模块的数量，有利于降低热脱附系统的整体的成本；

3.现场控制策略根据烟气发生模块的位置分布信息以及热脱附现场的温度分布信息智能确定，有利于高效快速的指导热脱附现场的烟气发生模块的更换动作。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本申请实施例中烟气流通模块和烟气发生模块的结构示意图。

图2示出了本申请实施例中烟气流通模块和封闭机构的结构示意图。

图3示出了本申请实施例中土壤原位热脱附加热系统的第一示例结构示意图。

图4示出了本申请实施例中土壤原位热脱附加热系统的第二示例结构示意图。

图5示出了本申请实施例中土壤原位热脱附加热系统的第三示例结构示意图。

图6示出了本申请实施例中土壤原位热脱附加热系统的电气结构示意图。

图7示出了本申请实施例中土壤原位热脱附加热方法的流程图。

附图标记说明：1、烟气流通模块；11、盖合机构；12、导流机构；13、连通管；2、烟气发生模块；3、烟气联通模块；4、系统控制模块；5、封闭机构；51、第一封闭板；52、第二封闭板；6、温度采集模块；7、加热定位模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，对热脱附现场的部分加热井进行主动加热，另一部分加热井采用主动加热的加热井产生的热烟气进行从动加热，主动加热与从动加热的加热井相交替，不仅使主动加热的热烟气的热量得到充分利用，而且能够降低排出的热烟气的温度，从而降低热烟气的处理成本，主动加热和从动加热相交替还能够使土壤热脱附效果较为均匀。

本申请的一个实施例公开了一种土壤原位热脱附加热系统。该系统包括烟气流通模块1、烟气发生模块2、烟气联通模块3以及系统控制模块4。

在土壤热脱附现场开设有多个加热井。其中，烟气流通模块1配置于加热井内，用于为加热井提供热烟气流通的通路，以通过热烟气实现对加热井的加热；烟气发生模块2用于发生热烟气，以实现加热井中热烟气的供给；烟气联通模块3连通烟气流通模块1，以实现烟气流通模块1之间流通的通路的构建；系统控制模块4用于控制烟气发生模块2和烟气联通模块3，以实现对加热井的主动加热和从动加热的控制。

以上即整个系统的实施原理概述，下面对系统进行具体的示例性公开。

参照图1和图2，烟气流通模块1包括盖合机构11和导流机构12。盖合机构11用于盖合加热井，导流机构12一端固定连接盖合机构11，另一端用于在盖合机构11盖合加热井时伸入加热井底部，以使导流机构12外壁与加热井内壁之间形成导流间隙，导流机构12固定连接盖合机构11用于盖合加热井的一端连通设置有烟气发生口和烟气接入口，盖合机构11配置有烟气输出口，烟气输出口用于连通导流机构12外壁与加热井内壁之间形成的导流间隙。

在烟气流通模块1工作时，烟气流通模块1配置于加热井，盖合机构11盖合加热井，导流机构12伸入加热井底部，导流机构12的外壁与加热井的内壁之间形成导流间隙；在烟气发生口接入烟气发生模块2产生的热烟气或烟气接入口接入热烟气时，热烟气可依次流经导流机构12内部以及导流机构12外壁与加热井内壁之间的间隙至烟气输出口输出。

在一个示例中，盖合机构11和导流机构12均为圆柱筒状，盖合机构11套设于导流机构12一端，导流机构12另一端伸出至盖合机构11外；烟气流通模块1还包括连通管13，连通管13一端连通连接导流机构12位于盖合机构11内的一端、另一端穿出至盖合机构11外，以形成上述烟气接入口，连通管13为刚性管，盖合机构11和导流机构12通过连通管13固定连接；烟气输出口连通设置于盖合机构11一侧，以使烟气输出口能够连通导流机构12与加热井之间的导流间隙；盖合机构11朝向导流机构12一端用于盖合加热井的井口；盖合机构11背离导流机构12一端敞口，导流机构12位于盖合机构11内的敞口端用作烟气发生口。在将烟气发生模块2配置于烟气流通模块1时，将盖合机构11背离导流机构12的一端敞口封闭并使烟气发生模块2由导流机构12外穿入至导流机构12内与烟气发生口连通即可。

下面对烟气发生模块2进行具体公开。

烟气发生模块2的功能是发生热烟气，其一般选择为燃气烧嘴，当然也可以考虑选择能够产生电热风的电热设备，当然，烟气发生模块2还可以选择其他任意能够产生热烟气的装置设备。

在一个示例中，烟气发生模块2和烟气导流模块配合形成的结构参考公开号为CN108469024A的中国的发明专利中公开的自预热调温燃气烧嘴公开的内容。

烟气发生模块2与烟气导流模块可拆卸连接，当烟气发生模块2配置于烟气导流模块时，烟气发生模块2发生的热烟气能够由烟气导流模块的烟气发生口输入烟气导流模块，并流经导流机构12内、导流机构12外壁与加热井内壁之间的导流间隙后由烟气输出口输出。

在将烟气发生模块2拆卸下烟气导流模块后，可通过封闭机构5封闭烟气导流模块的烟气发生口以及盖合机构11背离导流机构12的端部，以使烟气导流模块的流路封闭，使烟气接入口接入的热烟气能够流至导流机构12内，并流经导流机构12外壁与加热井内壁之间的导流间隙至烟气输出口输出。

即为了支持烟气发生模块2与烟气导流模块的可拆卸连接，该系统还应包括封闭机构5，封闭机构5用于封闭不装配烟气发生模块2的烟气导流模块，以支撑烟气导流模块的流路完整。在一个示例中，封闭机构5包括第一封闭板51和第二封闭板52，第一封闭板51用于封闭烟气发生口，第二封闭板52用于封闭盖合机构11背离导流机构12一端敞口。

烟气发生模块2与烟气导流模块可拆卸连接，配合封闭机构5，大大减少现场需要的烟气发生模块2的数量，有利于极大的降低该系统的成本。

烟气联通模块3包括管道机构和配置于管道机构的阀门机构，其中，管道机构用于连通烟气流通模块1之间的烟气接入口和烟气输出口，通过控制阀门机构可以改变烟气流通模块1之间的连通方式，以实现采用至少一个烟气发生模块2发生热烟气直接为一个烟气流通模块1供给热烟气、并使该烟气流通模块1输出的热烟气输出至另一烟气流通模块1，为另一烟气烟气流通模块1供给热烟气，实现利用余热对另一加热井的加热，另一烟气流通模块1的热烟气可输出至用于将烟气排放至大气的烟气排放口，以便降低输入烟气排放口的热烟气的温度，降低最终排放的热烟气的温度。从而既实现对热烟气余热的利用，又降低气体处理的能量损耗，有利于极大地降低该系统的成本，并且能够提高热效率。

下面对烟气联通模块3进行示例性公开。

在一个示例中，烟气流通模块1有两组，每组烟气流通模块1可以有一个、两个或多个，以两组烟气流通均包含三个为例进行说明，每组烟气流通模块1的烟气接入口相连通、烟气输出口相连通。为便于说明，将一组烟气流通模块1命名为第一烟气流通模块1，另一组烟气流通模块1命名为第二烟气流通模块1。

在该示例中，烟气联通模块3的管道机构包括第一连通管13、第二连通管13和汇聚管，阀门机构包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，其中，第一连通管13两端分别连通连接第一烟气流通模块1的烟气输出口和第二烟气流通模块1的烟气接入口，第二连通管13两端分别连通第二烟气流通模块1的烟气输出口和第一烟气流通模块1的烟气接入口，汇聚管一端分别连通连接第一连通管13和第二连通管13、另一端作为烟气排放口。第一阀门连通设置于第一连通管13上、位于汇聚管与第二烟气流通模块1的烟气接入口之间，第二阀门连通设置于第二连通管13、位于汇聚管与第一烟气流通模块1的烟气接入口之间。第三阀门连通设置于汇聚管与第一连通管13连通的节点，第四阀门配置于汇聚管与第二连通管13连通的节点。

在应用时，为第一烟气流通模块1配置烟气发生模块2、第二烟气流通模块1配置封闭机构5，使第一阀门和第四阀门打开、第二阀门和第三阀门关闭，烟气发生模块2产生的热烟气直接对第一烟气流通模块1所在的加热井进行加热，热烟气由第一烟气流通模块1的烟气输出口输出，通过第一连通管13由第二烟气流通模块1的烟气接入口流入第二烟气流通模块1，热烟气对第二烟气流通模块1所在的加热井进行加热，尔后经第二烟气流通模块1的烟气输出口输出至烟气排放口，再排放至大气。

间隔预设时长后，将烟气发生模块2更换至配置于第二烟气流通模块1，将封闭机构5更换至配置于第一烟气流通模块1，使第一阀门和第四阀门关闭，第二阀门和第三阀门打开，烟气发生模块2产生的热烟气直接对第二烟气流通模块1所在的加热井进行加热，热烟气由第二烟气流通模块1的烟气输出口输出，通过第二烟气连通管13由第一烟气流通模块1的烟气接入口流入第一烟气流通模块1，热烟气对第一烟气流通模块1所在的加热井进行加热，尔后经第一烟气流通模块1的烟气输出口输出至烟气排放口，再排放至大气。

间隔预设时长后，再将烟气发生模块2更换至配置于第一烟气流通模块1，将封闭机构5更换至配置于第二烟气流通模块1。

该示例可参照图3，图中，以A表示第一烟气流通模块1，以B表示第二烟气流通模块1，以a、b、c、d分别表示第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门，朝向烟气流通模块1的箭头表示连通烟气接入口的管道，背离烟气流通模块1的箭头表示连通烟气输出口的管道。

为方便描述，后续内容中，将配置有烟气发生模块2的加热井称为主动加热井，将配置有封闭机构5的加热井称为从动加热井。烟气发生模块2配置位置的切换，使主动加热井和从动加热井相互切换，从动加热井利用主动加热井输出的热烟气的余热进行加热，实现了对热烟气余热的利用，从动加热井输出的热烟气温度较低，使输出至气体处理系统的热烟气温度较低，降低了处理所需能耗，从而有利于节约能源。并且主动加热井和从动加热井相互切换的方式也有利于土壤的热脱附效果均匀。

在另一个示例中，烟气联通流通包括多组，多组烟气流通模块1的烟气接入口和烟气输出口依次首尾连通连接形成环状通路，每组烟气流通模块1可以有一个、两个或多个，烟气流通模块1可以有三组或三组以上任意多组，以每组烟气流通模块1包括一个、共六组烟气流通模块1为例进行说明。

在该示例中，烟气联通模块3的管道机构包括六个连通管13和一个汇聚管，一个连通管13用于连通烟气流通模块1的烟气输出口和另一烟气流通模块1的烟气接入口，另一烟气流通模块1的烟气输出口连通下一烟气流通模块1的烟气接入口，以此类推，使六个烟气流通模块1的烟气输出口和烟气接入口通过六个连通管13连通形成环状。汇聚管一端分别连通连接六个烟气输出口，另一端作为烟气排放口。

烟气联通模块3的阀门机构包括十二个阀门，其中，六个阀门分别连通设置于六个连通管13，另外六个阀门分别设置于汇聚管与六个烟气输出口连通的六个节点。

在应用时，将三个烟气发生模块2配置于间隔的三个主动加热井的烟气流通模块1，三个封闭机构5配置于另外三个间隔的从动加热井的烟气流通模块1。通过控制阀门机构，使汇聚管与从动加热井的烟气流通模块1的烟气输出口中的一个、两个或三个连通（汇聚管与其余烟气输出口连通的阀门关断），并关断这一个、两个或三个烟气流通模块1的烟气输出口所在连通管13的阀门（其余连通管13的阀门开启），以使主动加热井输出的热烟气能够流经从动加热井。主动加热井与从动加热井每隔预设时长切换，以实现主动加热井的热烟气流经从动加热井至汇聚管，后输出至烟气排放口。

同样的，主动加热井和从动加热井相互切换，从动加热井利用主动加热井输出的热烟气的余热进行加热，实现了对热烟气余热的利用，从动加热井输出的热烟气温度较低，使排放至大气的热烟气温度较低，降低了处理所需能耗，从而有利于节约能源。并且主动加热井和从动加热井相互切换的方式也有利于土壤的热脱附效果均匀。

该示例可参照图4，图中，C、D、E、F、G、H分别表示六个烟气流通模块1，朝向烟气流通模块1的箭头表示连通烟气接入口的管道，背离烟气流通模块1的箭头表示连通烟气输出口的管道，方块表示阀门。

在第三个示例中，烟气流通模块1包括多组，多组烟气流通模块1的烟气接入口和烟气输出口依次首尾连通连接形成线型通路，以每组烟气流通模块1包括一个、共七组烟气流通模块1为例进行说明。

在该示例中，烟气联通模块3包括六个连通管13和一个汇聚管，一个连通管13连接首个烟气流通模块1的烟气输出口连接第二个烟气流通模块1的烟气接入口，以此类推，七个烟气流通模块1的烟气输出口和烟气接入口通过六个连通管13连通形成线型。汇聚管一端连通连接第七个烟气流通模块1的烟气输出口，另一端作为烟气排放口。

在应用时，可为系统配置四个烟气发生模块2和三个封闭机构5。第一阶段，可将第一、第三、第五、第七加热井配置为主动加热井，另外的加热井配置为从动加热井（配置方式不作赘述）。在第二阶段，可将第一、第二、第四、第六加热井配置为主动加热井，另外的加热井配置为从动加热井。主动加热井和从动加热井切换工作，同样能够实现上述有益效果，并且，从动加热井的热烟气再次流经主动加热井，使热烟气能够实现重复燃烧，有利于对燃气更为充分的利用，有利于进一步节约能源，保护环境。

该示例可参考图5，图中，M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7表示七个烟气流通模块1，朝向烟气流通模块1的箭头表示连通烟气接入口的管道，背离烟气流通模块1的箭头表示连通烟气输出口的管道。

烟气连通结构除可以表现为上述具体形式外，还可以表现为树状通路等其他形式，或上述形式的任意组合形式通路，此处不作一一列举介绍，仅需主动加热井和从动加热井能够切换、主动加热井输出的热烟气能够被从动加热井利用且从动加热井输出的热烟气最终能够流至烟气排放口即可。当然，加热井也不必需分为两组进行主动、从动切换，也可采用其他切换方式，例如多组依次轮换为主动加热井等。

以上即为对烟气联通模块3的多示例公开，下面对系统控制模块4进行公开。

参照图6，系统控制模块4具体可以选择为热脱附现场的PLC控制器或本地服务器、本地控制器等任意形式的控制设备，仅需其具备计算处理能力即可。系统控制模块4连接烟气联通结构的阀门，通过对烟气联通结构的阀门的控制，实现对主动加热井和从动加热井之间的通路的控制。当然，主动加热井和从动加热井的烟气发生模块2与封闭机构5的配置可以采用人工进行，也可以采用智能化吊装、装配设备进行，当选择智能化吊装、装配设备进行烟气发生模块2和封闭机构5的配置时，智能化吊装、装配设备同样可受控于系统控制模块4，当选择人工进行烟气发生模块2和封闭机构5的配置时，系统控制模块4可采用外接的显示设备对配置方案进行指导。

系统控制模块4可以由人为操作，即现场控制人员通过操作系统控制模块4控制烟气联通模块3以及指导或控制烟气发生模块2、然而，考虑到大型的热脱附现场的情况相对复杂，人为操作可能出现方案效率低、及时性差甚至出现失误等问题，故可以采用系统控制模块4根据热脱附现场的情况智能确定现场控制策略即控制烟气联通模块3方式的方案。

具体来说，该系统还可以包括温度采集模块6和加热定位模块7。其中，温度采集模块6用于采集热脱附现场的温度分布信息，加热定位模块7用于确定烟气发生模块2的位置分布信息，系统控制模块4连接温度采集模块6和加热定位模块7，以根据温度分布信息和位置分布信息确定现场控制策略。

温度采集模块6可以由多个温度采集元件如温度传感器构成，温度采集元件阵列分布于热脱附现场，以确定热脱附现场的温度分布信息。温度采集模块6还可以由多个热红外摄像头构成，多个热红外摄像头由多个角度、多个位置采集热脱附现场的热红外图像，同样能够确定热脱附现场的温度分布信息。

加热定位模块7可以基于室内定位技术配置，例如ZigBee技术等。在热脱附现场配置定位基站，在烟气发生模块2配置定位终端，定位终端即可采集烟气发生模块2的位置。

系统控制模块4内预存储有热脱附现场的地图信息，地图信息包含热脱附现场的地形地貌以及加热井的位置。系统控制模块4根据热脱附现场的温度分布信息能够确定热脱附现场的热量分布状况，从而确定主动加热井与从动加热井是否需要切换，以及下一阶段需要将何位置的加热井配置为主动加热井、将何位置的加热井配置为从动加热井，基本配置原理大致为：若某一区域温度高于第一温度阈值，则判断该区域土壤存在损坏可能，此时判断主动加热井和从动加热井需要切换，且温度高于第一温度阈值区域的加热井需要配置为从动加热井；若某一区域温度低于第二温度阈值，则判断该区域存在土壤热脱附效果差的问题，此时判断主动加热井和从动加热井需要切换，且温度低于第二温度阈值的区域内的加热井需要配置为主动加热井，具体的配置方案模块可以基于大数据训练形成，此处不作具体阐述。

该系统的具体实施原理为：将热脱附现场的加热井划分为主动加热井和从动加热井，通过系统控制模块4控制热脱附现场的主动加热井和从动加热井交替切换，从而实现了对主动加热井热烟气的余热的利用，也能够降低输入气体处理系统的热烟气的温度，以降低气体处理系统的能耗。总之，主动加热井和从动加热井交替进行热脱附的方式不仅能够节约能耗，还能够保障热脱附现场的土壤热脱附效果均匀。

本申请的另一个实施例公开了一种土壤原位热脱附加热方法。参照图7，该方法包括：

S710：将热脱附现场的加热井划分为至少两组；

S720：使至少两组加热井交替进行主动加热，在一组加热井进行主动加热时，其他组加热井以一组加热井输出的热烟气进行从动加热；

S730：从动加热后降温的热烟气输出至气体处理系统。

该方法还可以包括：

在一组加热井由主动加热交替至从动加热时，将该一组加热井的加热器拆卸下以供另一组由从动加热交替至主动加热的加热井配置，并补充封闭该一组加热井上烟气流通模块1至通路完整。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种土壤原位热脱附加热系统，其特征在于，包括：烟气流通模块(1)、烟气发生模块(2)、烟气联通模块(3)以及系统控制模块(4)；

所述烟气流通模块(1)包括盖合机构(11)和导流机构(12)，所述盖合机构(11)用于盖合加热井，所述导流机构(12)一端固定连接所述盖合机构(11)、另一端用于在盖合机构(11)盖合加热井时伸入加热井底部，以使导流机构(12)外壁与加热井内壁之间形成导流间隙；所述导流机构(12)固定连接盖合机构(11)用于盖合加热井的一端连通设置有烟气发生口和烟气接入口，盖合机构(11)配置有烟气输出口，所述烟气输出口用于连通导流机构(12)外壁与加热井内壁之间形成的导流间隙；

所述烟气发生模块(2)配置于所述烟气发生口，用于向烟气发生口发生热烟气；

所述烟气联通模块(3)包括管道机构和配置于管道机构的阀门机构，连通至少两个烟气流通模块(1)的烟气接入口和烟气输出口，用于确定烟气流通模块(1)之间的流路，以用于使一烟气流通模块(1)的烟气输出口的热烟气能够流经另一烟气流通模块(1)后输出至烟气排放口；

所述系统控制模块(4)连接所述烟气联通模块(3)的阀门机构以及所述烟气发生模块(2)，用于控制所述烟气发生模块(2)的启闭，以及用于控制所述烟气流通模块(1)之间的通路；

所述系统控制模块（4）被配置为：将热脱附现场的加热井划分为至少两组；使所述至少两组加热井交替进行主动加热，所述主动加热为烟气发生模块向烟气发生口发生热烟气，在一组加热井进行主动加热时，其他组加热井接入并以所述一组加热井输出的热烟气进行从动加热；从动加热后降温的热烟气输出至气体处理系统。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烟气发生模块(2)与所述烟气发生口可拆卸连接；

所述系统还包括封闭机构(5)，所述封闭机构(5)用于封闭所述烟气发生口；

所述系统控制模块(4)还用于确定现场控制策略，所述现场控制策略用于指导烟气发生模块(2)的配置位置以及烟气联通模块(3)的配置通路。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述盖合机构(11)和导流机构(12)均为圆柱筒状，所述盖合机构(11)套设于所述导流机构(12)的所述一端；所述烟气流通模块(1)还具有连通管(13)，所述连通管(13)一端连通连接所述导流机构(12)的所述一端，连通管(13)的另一端向外穿出至所述盖合机构(11)外作为所述烟气接入口，所述盖合机构(11)和导流机构(12)通过所述连通管(13)固定连接；

所述盖合机构(11)朝向所述导流机构(12)的所述另一端的一端用于盖合加热井，盖合机构(11)的另一端供所述烟气发生模块(2)由所述盖合机构(11)外穿至所述盖合机构(11)内、以与所述烟气发生口连通；

所述封闭机构(5)包括第一封闭板(51)和第二封闭板(52)，所述第一封闭板(51)用于封闭所述烟气发生口，第二封闭板(52)用于封闭所述盖合机构(11)的所述另一端。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述烟气发生模块(2)包括燃气烧嘴、配置于所述燃气烧嘴的点火器、配置于燃气烧嘴与可燃气源之间的第一阀门以及配置于燃气烧嘴与助燃气源之间的第二阀门；所述系统控制模块(4)连接以控制所述第一阀门、第二阀门和点火器；

所述燃气烧嘴与可燃气源和助燃气源之间均通过管道快速接头可拆卸连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述烟气联通模块(3)被进一步配置为：

所述管道机构包括连接第一连通管、第二连通管和汇聚管，所述阀门机构包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；

所述第一连通管两端分别连通连接所述第一烟气流通模块的烟气输出口和第二烟气流通模块的烟气接入口，所述第二连通管两端分别连通连接第二烟气流通模块的烟气输出口和第一烟气流通模块的烟气接入口，所述汇聚管一端分别连通连接所述第一连通管和第二连通管、另一端作为所述烟气排放口；

所述第一阀门连通设置于所述第一连通管、位于所述汇聚管与所述第二烟气流通模块的烟气接入口之间，所述第二阀门连通设置于所述第二连通管、位于所述汇聚管与所述第一烟气流通模块的烟气接入口之间，所述第三阀门连通设置于所述汇聚管与所述第一连通管连通的节点，和第四阀门连通设置于所述汇聚管与所述第二连通管连通的节点。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述烟气联通模块(3)被进一步配置为：

所述管道机构包括连通管(13)和汇聚管，一所述连通管(13)连通设置于一烟气流通模块(1)的烟气输出口和另一烟气流通模块(1)的烟气接入口，多个连通管(13)将多个烟气流通模块(1)连通连接成环状/树状/线型通路；所述汇聚管一端分别连通连接所述烟气流通模块(1)的烟气输出口，另一端作为所述烟气排放口；

所述阀门机构包括多个阀门，汇聚管与每一连通管(13)连通的节点均配置有一所述阀门。

7.根据权利要求2至6中任意一项所述的系统，其特征在于，还包括：

温度采集模块(6)，用于采集热脱附现场的温度分布信息；以及

加热定位模块(7)，配置于所述烟气发生模块(2)，用于确定所述烟气发生模块(2)的位置分布信息；

所述系统控制模块(4)还用于根据所述温度分布信息和所述位置分布信息确定所述现场控制策略。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述温度采集模块(6)包括多个温度采集元件，多个所述温度采集元件点阵布置于热脱附现场，以确定热脱附现场的温度分布信息；

和/或所述温度采集模块(6)包括热红外摄像头，所述热红外摄像头用于采集热脱附现场的热红外图像，以确定热脱附现场的温度分布信息。

9.一种土壤原位热脱附加热方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8中任意一项所述的系统，该方法包括：

将热脱附现场的加热井划分为至少两组；

使所述至少两组加热井交替进行主动加热，在一组加热井进行主动加热时，其他组加热井以所述一组加热井输出的热烟气进行从动加热；

从动加热后降温的热烟气输出至气体处理系统。

10.根据权利要求9所述的土壤原位热脱附加热方法，其特征在于，还包括：

在一组加热井由主动加热交替至从动加热时，将该一组加热井的加热器拆卸下以供另一组由从动加热交替至主动加热的加热井配置，并补充封闭该一组加热井上烟气流通模块(1)至通路完整。

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