CN211587941U - 一种原位加热抽提井装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种原位加热抽提井装置及系统，涉及热脱附技术领域，其包括加热件和抽提筛管，加热件设置于抽提筛管内，加热件具有空腔，且空腔内设置有电加热管和填充物，填充物为导热油。采用本实用新型提供的原位加热抽提井装置经土壤原位热脱附，使得土壤垂直的温度分布更加均匀。此外，导热油的温度保持时间长，在突发断电情况系啊，导热油的温度仍可维持较长时间，这样也有利于土壤温度的保温。

Description

一种原位加热抽提井装置及系统

技术领域

本实用新型涉及热脱附技术领域，具体而言，涉及一种原位加热抽提井装置及系统。

背景技术

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，特别对PCBs这类含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二噁英生成。目前，欧美国家土壤热脱附技术已广泛应用于高污染的场地有机污染土壤的异位或原位修复，但是由于用于修复的相关设备价格昂贵、脱附时间过长、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。而国内污染土壤的热脱附修复技术仍以异位处理为主，随着环境保护力度的不断加大，为防止有机污染物的扩散等二次污染，国内也正在由异位修复向原位修复过渡。

原位热脱附技术作为有机污染土壤修复的有效手段，应用前景广阔。原位热脱附根据能量来源不同可分为热传导加热、电阻加热及蒸汽注入原位热脱附技术，美国原位热脱附技术中蒸汽注入方式应用最广，而我国已开展的原位热脱附修复工程或现场试验工程多采用燃气加热及电加热的热传导技术，国内仅有的十余项原位热脱附修复工程及现场试验，仍处于起步阶段。

现有的原位电加热热脱附修复多采用电阻丝直接加热，该方法耗电量大且电阻丝易损耗，加热井的温度分布不均匀，加热井的温度控制不够精确，造成土壤温度分布差异大。而加热井故障引起的断电情况易造成土壤的温度波动大，恢复温度速度慢等缺陷，上述缺陷最后影响原位热脱附系统的运行稳定性，造成污染物去除效率低，温度死角污染物无法去除等各种问题。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种原位加热抽提井装置及系统。

本实用新型是这样实现的：

一种原位加热抽提井装置，其包括加热件和抽提筛管，加热件设置于抽提筛管内，加热件具有空腔，且空腔内设置有电加热管和填充物，填充物为导热油。

本实用新型提供的原位加热抽提井装置，在加热件内部分填充有导热油。使用导热油作为传热介质，使得温度分布更为均匀，该加热件具有比电阻丝直接加热传热均匀的优势。采用本实用新型提供的原位加热抽提井装置经土壤原位热脱附，使得土壤垂直的温度分布更加均匀，再配套以加热井温度控制系统，可以使得加热井温度控制更为精确。此外，导热油的温度保持时间长，在突发断电情况系啊，导热油的温度仍可维持较长时间，这样也有利于土壤温度的保温。

抽提筛管的周壁还部分设置有筛孔，筛孔直径为5-20mm。通过设置筛孔以使得污染土壤中的有机组分受热挥发透过筛孔进入抽提筛管，并由抽提筛管的出口排出。

导热油可选自联苯、联苯醚混合型、烷基联苯型以及矿物型导热油中的任意一种或多种的混合物。导热油的沸点为100-400。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述抽提筛管的顶端还开设有用于尾气排出的抽提筛管出口，抽提筛管的周壁还设置有筛孔。抽提筛管出口可以外接尾气处理系统以及真空泵，进而实现污染土壤有机组分的后处理。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述抽提筛管的长度为500-30000mm，直径为50-350mm。

电加热管通过电源线与外接电源连接以使得电加热管通电加热点解热管周围的导热油，导热油均匀的将温度传递至待修复有机土壤，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，进而实现污染土壤的修复。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述加热件的顶端设置有非加热单元，非加热单元与加热件通过法兰或卡扣固定连接。

非加热单元内部设置有供电线与加热件电连接，非加热单元还开设有电源接口。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述电加热管的形状呈U形或圆柱。电加热管上述形状有利于电加热管快速散热。

在导热油内还设置有多点位的热电偶用于监测导热油温度，热电偶连通外界控温仪实现加热控温。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述电加热管的长度为500-5000mm，电加热管的直径为20-200mm。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述非加热单元的长度为500-5000mm，直径为20-200mm；加热件的长度为200-5000mm，直径为20-200mm。在其他实施例中，加热件的长度和直径可以根据需要进行调整。

一种原位加热抽提井系统，其包括原位加热抽提井装置、地表覆盖层和污染地块，原位加热抽提井装置的抽提筛管埋设于污染地块下，加热件设置于抽提筛管内，污染地块上铺设有地表覆盖层。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述抽提筛管还填充有石英砂和/或膨润土。

在本实用新型应用较佳的实施例中，上述地表覆盖层为混凝土防渗绝缘层。

上述原位加热抽提井装置在使用时，先在设计的加热井位置预留安装孔。在预留孔位置钻取设计深度的孔洞后，将抽提筛管安放入孔洞内，并在抽提筛管与孔洞间填充石英砂、膨润土等填充物。将连接好的加热件放入抽提筛管内，抽提筛管顶部与加热件通过法兰固定并密封。将抽提筛管出气口与尾气处理系统抽气管路连接。交流电供电后电加热管对导热油加热升温至所需温度，热量通过电加热管管壁不断向外辐射传热，逐渐将污染地块的土壤加热升温，土壤中的有机污染物高温下，部分有机污染物挥发被抽提进入尾气处理系统，部分有机污染物在高温下发生氧化或裂解被分解去除，从而达到修复有机污染土壤的目的。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种原位加热抽提井装置及系统，在加热件内填充有导热油。使用导热油作为传热介质，使得温度分布更为均匀，该加热件具有比电阻丝直接加热传热均匀的优势。采用本实用新型提供的原位加热抽提井装置经土壤原位热脱附，使得土壤垂直的温度分布更加均匀。此外，导热油的温度保持时间长，在突发断电情况系啊，导热油的温度仍可维持较长时间，这样也有利于土壤温度的保温。电加热管对导热油加热升温至所需温度，热量通过电加热管管壁不断向外辐射传热，逐渐将污染地块的土壤加热升温，土壤中的有机污染物高温下，部分有机污染物挥发被抽提至外接的尾气处理系统，部分有机污染物在高温下发生氧化或裂解被分解去除，从而达到修复有机污染土壤的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型提供的原位加热抽提井装置的结构示意图。

图标：1-非加热单元；2-交流电源接口；3-供电线；4-加热件；5-电加热管；6-导热油；7-抽提筛管；8-抽提筛管出口；9-地表覆盖层；10-污染地块；11-热电偶。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

实施例1

本实施例提供了一种原位加热抽提井装置，参照图1所示，其包括抽提筛管7和加热件4，加热件4的顶端设置有非加热单元1，非加热单元1通过法兰与加热件4固定连接。

在加热件4内设置有电加热管5，且电加热管5的周围设置有导热油6以填充加热件4。

电加热管5内部的供电线3通过交流电源接口2与外部交流电源电连接。优选的，电加热管5通过接线柱与内部的供电线3连接。

本实施例中，加热件采用310s不锈钢材质外壳，长2000mm，直径50mm。参照图1所示，通过右侧交流电源接口2将交流电源与壳内供电线3连接，加热件4采用310s不锈钢材质外壳，长3000mm，直径50mm。非加热单元1通过法兰与加热件4固定连接。

电加热管5为U型管，不锈钢材质，管径10mm，长3000mm，电加热管5与供电线3通过接线柱连接。加热件4壳内填充导热油6，本实施例中，导热油6采用矿物型导热油。

抽提筛管7为310s不锈钢材质，长4000mm，直径80mm，根据污染深度确定筛孔位置为加热件4下端2m。抽提筛管7通过抽提筛管出口8与尾气处理系统及真空泵连接。通过设置筛孔以使得污染土壤中的有机组分受热挥发透过筛孔进入抽提筛管7，并由抽提筛管出口排出。

污染地块10表面铺设地表覆盖层9，本实施例中地表覆盖层9为混凝土防渗绝缘层。此外，在其他实施例中也可以增设耐高温防渗膜，防止加热过程中有机污染物从地面扩散逸出以及漏电风险。

在污染区域正上方预留安装孔。在预留孔位置钻取3.5m深的孔洞后，将抽提筛管7安放入孔洞内，并在抽提筛管7与孔洞间填充石英砂至距离地面1m处，装填膨润土至地面。将连接好的加热件放入抽提筛管7内，抽提筛管7的顶部与非加热单元1的通过法兰固定并密封。

将抽提筛管出口8与尾气处理系统抽气管路连接。交流电供电后电加热管5对导热油6加热升温至所需温度，热量通过管壁不断向外辐射传热，逐渐将污染地块的土壤加热升温，土壤中的有机污染物在高温下，部分挥发被抽提进入尾气处理系统。部分有机污染物在高温下发生氧化或裂解被分解去除，从而达到修复有机污染土壤的目的。

在导热油内还设置有多点位的热电偶11用于监测导热油温度，热电偶11连通外界控温仪实现加热控温。

实施例2

按照实施例1提供的原位加热抽提井装置，连接各模块构成原位热脱附加热井开展短期小范围加热试验。

针对污染物深度为2-4m的污染地块，开展加热试验。在选定位置钻取直径100mm，深度4m孔洞，按顺序安装抽提筛管7和加热件，并固定。

按等边三角形布置3组电加热装置(加热件4)，并在三角形中心设温度监测井，监测井距离三组加热器距离均为1.5m，监测井内沿垂直方向每1m设置4个温度监测点，记录土壤温度的垂直分布，温度记录表如表1所示。

表1中的数据表明，本实用新型提供的装置能够对土壤环境进行有效加热，且不同深度的土壤温度较为一致，本实用新型提供的原位加热抽提井装置能使加热井垂直方向各层土壤加热均匀，这样有利于提升土壤污染物的去除效率，消除温度死角污染物无法去除的问题。

表1.监测井不同深度土壤温度监测结果

加热时间(天)	1m处温度(℃)	2m处温度(℃)	3m处温度(℃)	4m处温度(℃)
					5	41	43	42	43
10	57	62	63	62
					15	88	90	91	91
20	90	95	96	96
					30	92	96	95	96
50	103	108	108	109

对比例

本对比例采用现有的电阻丝直接加热方法，连接各模块构成原位热脱附加热井开展短期小范围加热试验。

针对污染物深度为2-4m的污染地块，开展加热试验。在选定位置钻取直径100mm，深度4m孔洞，安装固定。

按等边三角形布置3组电加热装置(加热件4)，并在三角形中心设温度监测井，监测井距离三组加热器距离均为1.5m，监测井内沿垂直方向每1m设置4个温度监测点，记录土壤温度的垂直分布，温度记录表如表2所示。

表2.监测井不同深度土壤温度监测结果

加热时间(天)	1m处温度(℃)	2m处温度(℃)	3m处温度(℃)	4m处温度(℃)
					5	35	46	45	24
10	56	76	55	36
					15	65	83	101	49
20	77	98	99	69
					30	64	91	108	64
50	89	103	98	83

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原位加热抽提井装置，其特征在于，其包括加热件和抽提筛管，所述加热件设置于所述抽提筛管内，所述加热件具有空腔，且所述空腔内设置有电加热管和填充物，所述填充物为导热油。

2.根据权利要求1所述的原位加热抽提井装置，其特征在于，所述抽提筛管的顶端还开设有用于尾气排出的抽提筛管出口，所述抽提筛管的周壁还设置有筛孔。

3.根据权利要求2所述的原位加热抽提井装置，其特征在于，所述抽提筛管的长度为500-30000mm，直径为50-350mm。

4.根据权利要求1所述的原位加热抽提井装置，其特征在于，所述加热件的顶端设置有非加热单元，所述非加热单元与所述加热件通过法兰或卡扣固定连接。

5.根据权利要求4所述的原位加热抽提井装置，其特征在于，所述非加热单元内部设置有供电线与所述加热件电连接，所述非加热单元还开设有电源接口。

6.根据权利要求1所述的原位加热抽提井装置，其特征在于，所述电加热管的形状呈U形或圆柱。

7.根据权利要求1所述的原位加热抽提井装置，其特征在于，所述电加热管的长度为500-5000mm，所述电加热管的直径为20-200mm。

8.一种原位加热抽提井系统，其特征在于，其包括权利要求1-7任一项所述的原位加热抽提井装置、地表覆盖层和污染地块，所述原位加热抽提井装置的抽提筛管埋设于污染地块下，所述加热件设置于所述抽提筛管内，所述污染地块上铺设有地表覆盖层。

9.根据权利要求8所述的原位加热抽提井系统，其特征在于，所述抽提筛管还填充有石英砂和/或膨润土。

10.根据权利要求8所述的原位加热抽提井系统，其特征在于，所述地表覆盖层为混凝土防渗绝缘层。

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