CN116060428B - 一种有机污染土壤的原位燃气热脱附系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机污染土壤原位修复技术领域，具体涉及一种有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，包括：加热装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，加热装置适于延伸至污染土壤层的一端内部设置有燃烧室，加热装置内还设置有通气管路，通气管路一端与燃烧室连通，另一端延伸至加热装置外；定向抽提装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，定向抽提装置内部设置有抽提腔，定向抽提装置适于延伸至污染土壤层的一端开设有抽提口，抽提口贯穿定向抽提装置与抽提腔连通。在对污染土壤层进行原位燃气热脱附修复时，通过将燃气通入到污染土壤层后再点燃，产生的高温烟气能够直接对污染土壤层进行加热，对热量直接利用，能够大大提升高温烟气的热量利用率。
Description
技术领域
本发明涉及有机污染土壤原位修复技术领域，具体涉及一种有机污染土壤的原位燃气热脱附系统。
背景技术
随着经济发展方式的转变，许多传统的工业企业被关闭，遗留的场地存在严重的土壤及地下水污染，其中大部分场地为有机污染场地。有机污染场地存在污染物种类繁多、污染深度较深、污染分布不均等特点，应该优先得到控制和治理。在众多有机物污染土壤修复技术中，原位燃气热脱附技术具有修复周期短、修复效果彻底、可靠性高及二次污染小等特点。因此，原位燃气热脱附技术被认为是土壤修复技术中综合性价比较高的技术。
现有技术中的原位燃气热脱附系统自地表开始加热，对整个土壤层进行加热修复。但是污染地块中土壤夹层污染(即上部土壤无污染，自地表以下一定距离土壤才存在污染)的情况普遍存在。对于夹层污染区域，燃烧器产生的高温烟气自地表逐步向下传输过程中，温度逐渐降低，热量将优先用于上部无污染区域的加热，真正需修复的夹层污染区域接触的烟气温度低于上部非污染区域，导致夹层污染土壤获得热量较少，热量有效利用率低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的原位燃气热脱附系统在对夹层污染土壤修复时热量利用率较低的缺陷，从而提供一种有机污染土壤的原位燃气热脱附系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，包括：
加热装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，加热装置适于延伸至污染土壤层的一端内部设置有燃烧室，加热装置内还设置有通气管路，通气管路一端与燃烧室连通，另一端延伸至加热装置外；
定向抽提装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，定向抽提装置内部设置有抽提腔，定向抽提装置适于延伸至污染土壤层的一端开设有抽提口，抽提口贯穿定向抽提装置与抽提腔连通；
对有机污染土壤进行原位燃气热脱附时，在加热装置周围设置至少一组定向抽提装置。
可选地，加热装置包括加热内管和套设在加热内管外侧的加热外管，通气管路沿加热内管延伸。
可选地，通气管路与加热内管内壁之间设置有隔热层。
可选地，加热外管内沿轴向延伸设置有螺旋导流槽，螺旋导流槽设于加热外管适于延伸至污染土壤层内的一端，螺旋导流槽的高度比污染土壤层的厚度高预设高度。
可选地，抽提口在定向抽提装置上间隔设置有多个，定向抽提装置外套设有透气隔档件。
可选地，定向抽提装置还包括抽提内管，抽提内管一端与定向抽提装置适于延伸至污染土壤层的一端的抽提腔连通，另一端连通有抽提设备，抽提设备设于定向抽提装置外。
可选地，还包括阻隔抽提装置，适于由地面延伸至污染土壤层上侧，阻隔抽提装置内设有抽气腔，阻隔抽提装置适于延伸至地下的一端设置有抽气口，抽气口贯穿阻隔抽提装置侧壁与抽气腔连通；
对有机污染土壤进行原位燃气热脱附时，在加热装置周围设置至少一组阻隔抽提装置，利用阻隔抽提装置对污染土壤层上侧抽气以使污染土壤层上侧形成负压层。
可选地，阻隔抽提装置适于在地面上的一端连接有抽气组件，抽气组件一端与抽气腔连通。
可选地，抽气组件的排气端连通有尾气处理装置。
可选地，还包括气压监测组件，适于安装在污染土壤层上侧，气压监测组件与阻隔抽提装置电连接。
可选地，还包括温度监测组件，适于安装在污染土壤层内，温度监测组件与加热装置电连接。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，包括：加热装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，加热装置适于延伸至污染土壤层的一端内部设置有燃烧室，加热装置内还设置有通气管路，通气管路一端与燃烧室连通，另一端延伸至加热装置外；定向抽提装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，定向抽提装置内部设置有抽提腔，定向抽提装置适于延伸至污染土壤层的一端开设有抽提口，抽提口贯穿定向抽提装置与抽提腔连通；对有机污染土壤进行原位燃气热脱附时，在加热装置周围设置至少一组定向抽提装置。
在对有机污染土壤进行原位燃气热脱附修复时，将加热装置设有燃烧室的一端延伸至污染土壤层内部，通过通气管路将燃气和助燃气从地面上输送至地下污染土壤层内的燃烧室中，让燃气在燃烧室内燃烧产生热量，对污染土壤层直接加热，产生的热量直接对污染土壤层加热，对污染土壤层进行加热。定向抽提装置对污染土壤层进行抽提，污染土壤层中升温气化的污染物通过定向抽提装置的抽提口被吸入到抽提腔中，使污染土壤层中的污染物排出。在对污染土壤层进行原位燃气热脱附修复时，通过将燃气通入到污染土壤层后再点燃，产生的高温烟气能够直接对污染土壤层进行加热，对热量直接利用，能够大大提升高温烟气的热量利用率，同时还能够增加污染土壤层的升温速率和最大温度，加快土壤内污染物的气化排出速率。
2.本发明提供的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，加热外管内沿轴向延伸设置有螺旋导流槽，螺旋导流槽设于加热外管适于延伸至污染土壤层内的一端，螺旋导流槽的高度不小于污染土壤层的厚度。通过设置螺旋导流槽，使得燃气点燃生产的烟气能够沿导流槽的流道上升，使得烟气能够在加热装置的周向上分布均匀，让烟气对加热装置周围的土壤均匀加热，使得土壤中气化的污染物向四周转移，最终被定向抽提装置从土壤中抽出，能够减少污染物在局部的残留，提升污染土壤内污染物的清除效果。
3.本发明提供的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，定向抽提装置还包括抽提内管，抽提内管一端与定向抽提装置适于延伸至污染土壤层的一端的抽提腔连通，另一端连通有抽提设备，抽提设备设于定向抽提装置外。通过设置抽提内管，利用抽提腔进行抽气，利用抽提内管进行抽液，对进入到抽提腔内的地下水进行抽取，防止抽提腔内积水过多影响污染物蒸汽的抽提。
4.本发明提供的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，还包括阻隔抽提装置，适于由地面延伸至污染土壤层上侧，阻隔抽提装置内设有抽气腔，阻隔抽提装置适于延伸至地下的一端设置有抽气口，抽气口贯穿阻隔抽提装置侧壁与抽气腔连通；对有机污染土壤进行原位燃气热脱附时，在加热装置周围设置至少一组阻隔抽提装置，利用阻隔抽提装置对污染土壤层上侧抽气以使污染土壤层上侧形成负压层，负压层对气化的污染物进行阻挡，防止污染物向上迁移至温度低于污染土壤层的上层无污染的土壤层中，防止污染物对无污染土壤层造成污染。
5.本发明提供的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，通过模拟计算的方式推导烟气流量、初始烟气温度、末端烟气温度、燃气流量之间的函数关系；并将该函数关系用于在线优化，根据初始烟气温度和末端烟气温度的变化自动调节燃气的流量流速和烟气的流量流速，通过比例控制的方式控制燃气流量和烟气流量，使污染层土壤温度在有限时间内达到目标值的前提下最大程度减低能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明的实施方式中提供的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统的示意图。
图2为本发明的实施方式中提供的加热装置的示意图。
图3为本发明的实施方式中提供的烟气压差流量计的示意图。
附图标记说明：1、燃烧控制器；2、燃烧室；3、点火探头；4、加热外管；5、加热内管；6、燃气管；7、空气管；8、隔热层；9、封口法兰；10、螺旋导流槽；11、烟气出口；12、助燃风机；13、测温探头；14、烟气压差流量计；15、一体化流量计传感器；16、差压变送器；17、流量积算仪；18、燃气流量计；19、信息处理模块；20、燃气比例阀；21、烟气调节阀；22、抽提外管；23、抽提内管；24、负压泵；25、尾气处理装置；26、阻隔抽提井；27、抽气泵；28、钢丝网；29、气压监测组件；30、温度监测组件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
如图1至图3所示为本实施例提供的一种有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，包括加热装置、定向抽提装置、阻隔抽提装置、气压监测组件29以及温度监测组件30。
加热装置适于由地面延伸至污染土壤层内，加热装置适于延伸至污染土壤层的一端内部设置有燃烧室2，加热装置内还设置有通气管路，通气管路一端与燃烧室2连通，另一端延伸至加热装置外。本实施例中的通气管路包括燃气管6和空气管7，两条管路。加热装置包括加热内管5和套设在加热内管5外侧的加热外管4，通气管路沿加热内管5延伸。通气管路与加热内管5内壁之间设置有隔热层8。加热外管4内沿轴向延伸设置有螺旋导流槽10，螺旋导流槽10设于加热外管4适于延伸至污染土壤层内的一端，螺旋导流槽10的高度比污染土壤层的厚度高预设高度，本实施例中，将螺旋导流槽10向上方的无污染土壤层延伸1m。
在施工时，将加热内管5和加热外管4以加热井的形式打入地下，将设置有燃烧室2的一端延伸至污染土壤层，为了污染土壤下方的温度高于上方的温度，使加热装置整体贯穿污染土壤层，让燃烧室2位于污染土壤层的下方。在加热装置的加热外管4底部的燃烧室2内设置有点火探头3，在加热装置的顶部设置有燃烧控制器1。在加热外管4的顶部安装有封口法兰9，以将加热外管4顶部封口，加热内管5顶部和加热外管4顶部平齐，燃气管6和空气管7均密封贯穿封口法兰9，进而延伸至加热内管5外。在加热外管4位于地面上方的部分连通有烟气出口11，烟气出口11上连接有烟气输出管，烟气输出管的端部安装有助燃风机12。
定向加热装置通过将作为燃气的天然气和作为助燃气的空气混合于加热外管4底部的燃烧室2中，燃烧室2底部设置开口，燃烧产生的高温烟气在助燃风机12的抽提作用下从燃烧室2进入螺旋导流槽10，通过螺旋导流槽10的烟气再经过加热外管4与加热内管5的环腔流至地面。由于螺旋导流槽10可以延长高温烟气的停留时间，因此将螺旋导流槽10设置在污染土壤层所在深度，能够快速提高污染土壤层的温度。为防止污染土壤层和无污染土壤层交界处形成温差，造成加热过程中向上迁移的污染蒸汽在污染土壤层和无污染土壤层交界处冷凝富集。将螺旋导流槽10向上方的无污染土壤层延伸1m。
定向加热装置的自动控制系统由信息采集单元、信息分析单元、信息接收单元组成。信息采集单元包括测温探头13和温度传感器，温度传感器设于燃烧控制器1内，测温探头13设于螺旋导流槽10底部，测温探头13与温度传感器之间通过导线连接。信息采集单元还包括安装在烟气输出管上的烟气压差流量计14和安装在燃气管6上的燃气流量计18，烟气压差流量计14内置有相互电连接的一体化流量计传感器15、差压变送器16、流量积算仪17。信息分析单元包括安装在燃烧控制器1内的信息处理模块19。信息接收单元包括安装在燃气管6上的燃气比例阀20和安装在烟气输出管上的烟气调节阀21。燃气比例阀20、烟气调节阀21、温度传感器以及烟气压差流量计14均与信息处理模块19信号连接。通过模拟计算的方式推导烟气流量、初始烟气温度、末端烟气温度、燃气流量之间的函数关系；并将该函数关系用于在线优化，根据初始烟气温度和末端烟气温度的变化自动调节燃气比例阀20和烟气调节阀21，通过比例控制的方式控制燃气流量和烟气流量，使污染层土壤温度在有限时间内达到目标值的前提下最大程度减低能耗。
加热外管4穿过土壤至污染土壤层底部下端1m处，加热外管4需高出地面20～40cm，在加热外管4高出地面10～20cm处设置烟气出口11，该出口连接后端助燃风机12，助燃风机12提供抽提动力，保证高温烟气的流动。加热内管5内置有燃气管6、空气管7和隔热层8，将燃气管6和空气管7放入加热内管5当中，燃气管6和空气管7的下端均延伸至燃烧室2内。在加热内管5和燃气管6、空气管7形成的环腔中填充隔热棉作为隔热层8。由于在加热过程中会产生大量的热量，隔热层8可以有效保护燃气管6、空气管7不被高温损坏。
螺旋导流槽10安装在燃烧室2上端的加热外管4和加热内管5之间。螺旋导流槽10可根据地层污染情况调整螺旋导流槽10位置。加热外管4和加热内管5的相对位置通过封口法兰9连接固定，加热外管4上端的烟气出口11与加热内管5下端的燃烧室2联通，在助燃风机12抽提作用下高温烟气由燃烧室2进入加热外管4和加热内管5之间的环腔当中。燃烧控制器1通过封口法兰9与加热外管4上端连接，在燃烧控制器1中设置燃气管6和空气管7接入口。燃烧室2通过法兰安装在加热内管5下端，燃烧室2下端与加热外管4相通，在助燃风机12抽提作用下，高温烟气从燃烧室2流动到加热外管4，实现高温烟气和土壤的热传递。
燃烧室2内点火方式采用电子点火，电子点火探头3从加热内管5上端的燃烧控制器1沿燃气管6外壁伸入到加热内管5下端的燃烧室2。测温探头13安装在螺旋导流槽10底部，所测温度通过温度传感器传输至信息处理模块19。烟气压差流量计14安装在烟气出口11处，烟气压差流量计14由一体化流量计传感器15、差压变送器16和流量积算仪17构成，该烟气压差流量计14可显示瞬时累计流量、温度、压差、流速。所测参数通过传感器传输至信息处理控制器。信息处理模块19内置安装在燃烧控制器1内部，信息处理控制器利用烟气流量、初始烟气温度、末端烟气温度、燃气流量之间的函数关系进行组态编程，实现在线优化。燃气比例阀20安装在燃烧控制内部，烟气调节阀21安装烟气压差流量计14后端。燃气比例阀20和烟气调节阀21均与信息处理控制器相连接。信息处理控制器通过处理收集数据，对燃气比例阀20和烟气调节阀21进行自动调控，实时调整适量的天然气和空气在燃烧器中混合燃烧产生高温烟气，同时控制高温烟气的流速，保证燃气利用效率达到最大。
定向抽提装置适于由地面延伸至污染土壤层内，定向抽提装置包括抽提外管22，抽提外管22内部设置有抽提腔，抽提外管22适于延伸至污染土壤层的一端开设有抽提口，抽提口贯穿抽提外管22与抽提腔连通。对有机污染土壤进行原位燃气热脱附时，在加热装置周围设置至少一组定向抽提装置。本实施例中为了增强对污染物蒸汽的清理效果，在加热装置周围间隔设置多组定向抽提装置(图1中未示出)。抽提口在抽提外管22上间隔设置有多个，抽提外管22外侧套设有作为透气隔档件的钢丝网28。具体地，在抽提外管22底部进行开筛，以保证污染物蒸汽进入到抽提外管22中，抽提外管22开筛长度和螺旋导流槽10长度一致。开筛后采用钢丝网28包裹外管，钢丝网28可以防止泥沙等进入抽提井中。定向抽提装置还包括抽提内管23，抽提内管23一端与定向抽提装置适于延伸至污染土壤层的一端的抽提腔连通，另一端连通有抽提设备，抽提设备设于定向抽提装置外。抽提内管23放置在抽提外管22中心，抽提内管23下端需进行开筛，开筛长度约为30～50cm，确保抽提内管23可以将汇集在抽提外管22的抽提腔中的地下水抽出，防止抽提井因积水过多影响对污染蒸汽的抽提。抽提内管23和抽提外管22均与作为末端抽提装置的负压泵24相连接，负压泵24用于为抽提内管23和抽提外管22提供抽提负压，确保抽提内管23和抽提外管22中维持稳定负压。污染物蒸汽经过负压泵24后，进入尾气处理装置25，处理达标后排放。
定向抽提装置主要包括抽提外管22、抽提内管23和负压泵24。通过加热装置加热污染土壤，使得土壤温度升高到目标温度，当土壤温度达到目标温度后，土壤中的污染物能够从土壤中迅速解吸并分离出来，形成含污染物的蒸汽。通过负压泵24在抽提外管22中形成负压，气化污染物在压力差的作用下进入垂直抽提系统，实现污染物蒸汽的收集。在加热过程中抽提外管22中汇集的地下水，通过抽提内管23排出，以防止抽提内管23内积水过多影响污染物蒸汽的抽提。
阻隔抽提装置适于由地面延伸至污染土壤层上侧，阻隔抽提装置为管式阻隔抽提井26，阻隔抽提井26内设有抽气腔，阻隔抽提井26适于延伸至地下的一端设置有抽气口，抽气口贯穿阻隔抽提装置侧壁与抽气腔连通，对有机污染土壤进行原位燃气热脱附时，在加热装置周围设置至少一组阻隔抽提井26，利用阻隔抽提井26对污染土壤层上侧抽气以使污染土壤层上侧形成负压层。本实施例中，阻隔抽提井26在定向抽提装置外围间隔设置有多组(图1中未示出)。阻隔抽提井26适于在地面上的一端连接有抽气组件，抽气组件一端与抽气腔连通。抽气组件的排气端连通有尾气处理装置25。
阻隔抽提井26穿过无污染土壤层至污染土壤层0.5～1m位置处。阻隔抽提井26底部和下部需进行开筛，下部开筛长度为1.5～2m之间。确保向上迁移的污染物蒸汽可以有效收集至阻隔抽提井26内。开筛后采用钢丝网28包裹外管，钢丝网28可以防止泥沙等进入阻隔抽提井26中。阻隔抽提井26顶部与作为抽气组件的抽气泵27连接，抽气泵27主要提供抽提负压，保证污染区域上部阻隔层维持负压环境。为防止加热过程中形成的污染物蒸汽向上迁移，对无污染土壤层造成污染，在污染土壤层上部设置阻隔层。为保证较好抽提效果，可以加密阻隔抽提井26的布设密度，并且阻隔抽提井26向下延伸至污染土壤层0.5～1m处。
气压监测组件29适于安装在污染土壤层上侧，气压监测组件29与阻隔抽提装置电连接。温度监测组件30适于安装在污染土壤层内，温度监测组件30与加热装置电连接。数据监测处理系统主要监测土壤温度和抽提压力。土壤温度数据通过作为温度监测组件30的温度传感器进行监测，温度监测组件30设置在污染土壤层的不同土壤深度，目的是通过监测不同深度的土壤温度来判定加热效果，为了提升监测精度和监测效果，在无污染土壤层内也可安装温度监测组件30。抽提压力通过作为气压监测组件29的压力传感器进行监测，压力传感器设置在污染土壤层和无污染土壤层之间的水平抽提系统区域，目的是通过监测抽提压力，判断污染土壤层和无污染土壤层之间是否形成负压环境。只有在负压作用下，污染区域上部阻隔层才能有效收集向上迁移的污染蒸汽。本实施例中，作为温度监测组件30的温度传感器选用分段式温度传感器，分段式温度传感器的探头分别设置在污染土壤层和无污染土壤层，温度传感器与燃烧控制器1之间电连接。当无污染土壤层温度上升较快时，温度数据会反馈至燃烧控制器1，燃烧控制器1将做出调整，延长高温烟气在污染土壤层的停留时间，确保更多热能进入污染土壤层当中。作为气压监测组件29的压力传感器设置在污染土壤层和无污染土壤层之间，压力传感器与抽气泵27之间电连接。当压力传感器反馈抽提压力小于设置抽提压力时，抽气泵27将会增加抽提压力，确保污染土壤层和无污染土壤层之间的负压环境。
本实施例提供的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统将燃烧室2设置在地下，可根据污染土壤分布调整燃烧室2及螺旋导流槽10位置实现定深加热，确保高温烟气首先与污染区域换热，提高燃气利用率。通过在加热外管4底端设置螺旋导流槽10，延长高温烟气在污染区域的停留时间，提高高温烟气与污染土壤的热交换效率。通过将数据监测系统与燃烧控制器1形成连锁机制，实现通过土壤温度变化和烟气温度变化，实时自动调整燃气比例阀20和烟气调节阀21，保证最佳空燃比，提高燃气利用效率。通过设置污染区域上部阻隔层，可以有效收集向上迁移的污染蒸汽，防止污染蒸汽扩散对上层清洁土壤造成污染。
本发明主要解决的技术问题是提供一种通过定向加热修复有机污染土壤的原位燃气热脱附方法与系统，可根据污染土壤深度对深层污染土壤实现精准化修复，提高热量的利用效率，减少能耗，降低修复成本，同时加热过程中蒸发的污染气体也会被定向收集，防止对上部未污染土壤层造成污染。
与现有技术中的其他加热系统相比，本系统直接在污染物所在深度加热，采用螺旋通道控制高温气体流动，动态调节高温烟气流速，减少高温气体热量损失，有利于高温气体热量传递至土壤中，有效提高了燃气热脱附对深层污染土壤的修复效率及燃气利用效率。本系统的定向抽提系统和污染区域上部阻隔层，可以定向抽出污染土壤层加热过程中产生的污染蒸汽，有效防止污染蒸汽向上迁移，对上部无污染土壤层造成污染。
在具体应用时，以下以华南某农药原址场地和华北某农药厂为例进行说明：
华南某农药原址场地自上世纪五十年代开始生产有机氯农药，本世纪初停产搬迁，原址场地调查评估结果表明土壤受1，2－二氯苯污染，土壤质地为淤泥质土层，1，2－二氯苯浓度为13000mg/kg，由于污染物的迁移，导致污染主要集中在地下8－12m。通过安装本实施例提供的加热系统进行原位修复，根据场地污染深度，将加热系统的燃烧室2安装在12m的位置，燃烧室2上端安装4m长的螺旋导流槽10。场地污染物为1，2－二氯苯，1，2－二氯苯沸点约为158℃左右，考虑到污染物水蒸气共沸，目标加热温度设置为98℃。加热过程中螺旋导流槽10中的烟气温度维持在1000－1200℃，烟气出口11烟气温度在300～350℃。根据自动控制系统对温度信号的收集处理，对燃气比例阀20和烟气调节阀21进行联锁控制，自动调节阀门开度，燃气流量为1.8～2.3m3/h，烟气出口11处烟气流量为5.6～7.5m3/h，此时燃烧室2空燃比2.5：1～3：1之间，达到最佳空燃比。修复后1，2－二氯苯浓度降低至50mg/kg以下，8～12m土壤温度达到98℃左右，加热周期为60天。
华北某农药厂主要生产敌敌畏等有机磷农药，对场地土壤造成严重污染，污染物主要以有机磷农药为主。根据调查结果显示，该场地有机磷农药浓度达到300000mg/kg，有机磷农药具有一定的水溶性，随地下水往下迁移，导致污染主要集中在地下3～6m。由于有机磷农药污染场地具有异味严重的特点，因此，针对机磷农药污染场地推荐采用原位修复技术。通过安装本发明专利的加热系统进行原位修复，根据场地污染特性，本实施案例将加热系统的燃烧室2安装在6m的位置，燃烧室2上端安装3m长的螺旋导流槽10。此外，为防止污染物蒸汽扩散，在地下2.5～3.0m位置处设置水平抽提井，确保修复过程中产生污染物蒸汽不会迁移到上部无污染土壤。由于有机磷农药种类复杂，沸点不一。但考虑到土壤中污染物在加热过程中主要随着水蒸气解析出来，目标温度设置为100℃。加热过程中螺旋导流槽10中的烟气温度维持在1000～1200℃，烟气出口11烟气温度在300～350℃。根据自动控制系统对温度信号的收集处理，对燃气比例阀20和烟气调节阀21进行联锁控制，自动调节阀门开度，燃气流量为1.8～2.3m3/h，烟气出口11处烟气流量为5.6～7.5m3/h，此时燃烧室2空燃比2.5：1～3：1之间，达到最佳空燃比。运行一段时间后尾气浓度明显下降，表明土壤中污染物已经被大量去除，整个过程中地下3～6m温度呈现先增长，后维持在100℃。地下0－3m温度增长缓慢，直至结束土壤温度维持在40℃左右。表明加热过程中大量热能主要传递到地下3～6m的土壤当中。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，其特征在于，包括：
加热装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，所述加热装置适于延伸至所述污染土壤层的一端内部设置有燃烧室(2)，所述加热装置内还设置有通气管路，所述通气管路一端与所述燃烧室(2)连通，另一端延伸至所述加热装置外；所述加热装置包括加热内管(5)和套设在所述加热内管(5)外侧的加热外管(4)，所述通气管路沿所述加热内管(5)延伸至燃烧室(2)内，所述加热外管(4)内沿轴向延伸设置有螺旋导流槽(10)，所述螺旋导流槽(10)设于加热外管(4)适于延伸至污染土壤层内的一端，所述螺旋导流槽(10)的高度比污染土壤层的厚度高预设高度；
定向抽提装置，适于由地面延伸至污染土壤层内，所述定向抽提装置内部设置有抽提腔，所述定向抽提装置适于延伸至所述污染土壤层的一端开设有抽提口，所述抽提口贯穿所述定向抽提装置与所述抽提腔连通；
阻隔抽提装置，适于由地面延伸至污染土壤层上侧，所述阻隔抽提装置内设有抽气腔，所述阻隔抽提装置适于延伸至地下的一端设置有抽气口，所述抽气口贯穿所述阻隔抽提装置侧壁与所述抽气腔连通；
对有机污染土壤进行原位燃气热脱附时，在所述加热装置周围设置至少一组定向抽提装置，在所述加热装置周围设置至少一组阻隔抽提装置，利用所述阻隔抽提装置对污染土壤层上侧抽气以使污染土壤层和无污染土壤层之间形成负压层。
2.根据权利要求1所述的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，其特征在于，所述通气管路与所述加热内管(5)内壁之间设置有隔热层(8)。
3.根据权利要求1或2所述的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，其特征在于，所述抽提口在所述定向抽提装置上间隔设置有多个，所述定向抽提装置外套设有透气隔档件。
4.根据权利要求1或2所述的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，其特征在于，所述定向抽提装置还包括抽提内管(23)，所述抽提内管(23)一端与所述定向抽提装置适于延伸至所述污染土壤层的一端的抽提腔连通，另一端连通有抽提设备，所述抽提设备设于所述定向抽提装置外。
5.根据权利要求1或2所述的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，其特征在于，所述阻隔抽提装置适于在地面上的一端连接有抽气组件，所述抽气组件一端与所述抽气腔连通。
6.根据权利要求5所述的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，其特征在于，所述抽气组件的排气端连通有尾气处理装置(25)。
7.根据权利要求1或2所述的有机污染土壤的原位燃气热脱附系统，其特征在于，还包括气压监测组件(29)，适于安装在污染土壤层上侧，所述气压监测组件(29)与所述阻隔抽提装置电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Qin Li Inventor after: Liu Yu Inventor after: Li Hongxuan Inventor after: Kang Shaoguo Inventor after: Sun Jing Inventor after: Xu Heshuang Inventor after: Kong Jiaoyan Inventor after: Liu Peng Inventor after: Zhang Xiaobin Inventor after: Song Shaoyu Inventor before: Qin Li |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |