CN212551021U - 污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，包括回烧井群、烟气换热器、抽提进气处理系统和回烧出气处理系统；所述烟气换热器包括吸热侧和放热侧，吸热侧设有抽提进气口和抽提出气口，分别连接抽提进气处理系统的出气口和回烧井群的尾气进气口，放热侧设有回烧进气口和回烧出气口，分别连接回烧井群的回烧气出口和回烧出气处理系统的进气口。本实用新型减少了污染物的排放，降低了后续污染物处理负荷和成本，降低了加热污染场地所需的总能耗，实现了回烧高温烟气热量到回烧抽提进气之间的热量传递，抽提尾气经过换热温度升高后进入加热井回烧，降低了燃烧系统能耗，提高了加热井的综合热能利用率。

Description

污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统

技术领域

本实用新型涉及污染场地修复领域，具体地，涉及一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统。

背景技术

随着我国产业结构的调整和城市化进程的快速发展，许多城市中原来位于主城区的工业企业纷纷关闭或搬迁，遗留下大量的有机污染场地。这些污染场地往往需要作为居民住宅用地或其他建设用地短期内再利用，因而急需修复效率高、周期短的土壤修复技术。原位燃气热脱附技术因具有无需开挖土壤、修复效果好、修复工期短、可广泛适用于挥发性、半挥发性有机物等多污染物，以及对各类土壤、尤其是粘性土壤具有较强的适用性等优势，近年来在工业场地污染修复工程中得到越来越多应用。

原位燃气热脱附利用燃气燃烧为热源，通过热传导方式使得土壤温度升高，使其中的污染物质移动进入气相，再通过原位的抽提系统进行捕集，进入后续的尾气治理系统。为使场地中的污染物完全脱除，原位燃气热脱附的加热温度一般较高(最高可达500℃)，但由于场地地下水补充、热耗散等原因，燃气加热能源利用率仅为30～60％，能量损耗较高；另一方面，从加热场地抽提出来的尾气为高温、高湿、高污染物浓度且成分复杂的混合气体，如不能被高效去除，大量有毒有害物质将扩散到空气中，有产生二次污染的风险。因此，实践中通常采用多种工艺组合处理才能实现污染物的综合处置达标，这也在很大程度上增加了燃气热脱附技术的修复成本。

如何通过能量的高效综合利用，进一步提高燃气利用率，降低系统能耗，减少污染物排放，是进一步提高和推广该技术在污染场地修复领域应用所面临的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述燃气热脱附在技术应用上所面临的问题，提供一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热回收回烧处理系统，通过将加热场地抽提尾气经预处理后重新送入加热井中回烧，同时在回烧进气和出气之间设置烟气换热器，同时实现烟气能量的高效利用和污染物的减排。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，包括加热井群和抽提井群，加热井群中的若干个加热井设有尾气进气口，作为回烧井群；所述系统还包括烟气换热器、抽提进气处理系统和回烧出气处理系统；抽提进气处理系统的进气口连接抽提井群的出气口；所述烟气换热器包括吸热侧和放热侧，吸热侧设有抽提进气口和抽提出气口，分别连接抽提进气处理系统的出气口和回烧井群的尾气进气口，放热侧设有回烧进气口和回烧出气口，分别连接回烧井群的回烧气出口和回烧出气处理系统的进气口。进一步的，所述抽提井群包括若干个抽提井，所述抽提井底部设有若干级筛孔，各抽提井通过抽提支管与抽提主管连接。

进一步的，所述抽提进气处理系统包括前端冷凝分离单元、真空泵；真空泵的出气口连接抽提进气口；所述前端冷凝分离单元包括冷凝装置和气液分离装置，冷凝装置的进气口和出液口分别连接抽提主管和气液分离装置的进气口，气液分离装置的出气口连接真空泵的进气口。冷凝装置采用水冷；抽提气体经过所述冷凝装置处理后温度在 20-30℃。

进一步的，所述回烧出气处理系统包括依次连接的后端冷凝分离单元、污染物深度处理单元、抽提风机及烟囱；后端冷凝分离单元包括冷凝装置和气液分离装置，冷凝装置的进气口和出液口分别连接回烧出气口和气液分离装置的进气口，气液分离装置的出气口连接污染物深度处理单元的进气口。

进一步的，所述烟气换热器为热管换热器或水媒式烟气换热器。

进一步的，所述热管换热器或水媒式烟气换热器的传热管外壁设有翅片。

进一步的，所述加热井包括布置在井头上部的燃烧器、燃气供应系统和加热井管，所述加热井管包括同心的内管和外管，外管长，底部封堵，内管短，两管之间长度相差 20-30mm。所述加热井管上设有尾气进气口、空气进气口和回烧气出口，所述尾气进气口与烟气换热器的抽提出气口相连接，所述回烧出气口与烟气换热器的回烧进气口相连接。所述回烧井出气温度一般在400-500℃。

进一步的，所述污染物深度处理单元为活性炭吸附装置或其它VOC和臭气去除装置。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有至少以下有益效果：

(1)通过将加热场地抽提尾气经过处理送入场地加热井回烧，并利用燃烧所产生的热量加热污染土壤，一方面减少了污染物的排放，降低了后续污染物处理负荷和成本；另一方面降低了加热污染场地所需的总能耗；

(2)通过在冷凝后的抽提尾气和回烧井出口废气间设置烟气换热器，实现了回烧高温烟气热量到回烧抽提进气之间的热量传递，抽提尾气经过换热温度升高后进入加热井回烧，降低了燃烧系统能耗，提高了加热井的综合热能利用率；而回烧废气温度经过换热温度降低，减少了后续的冷凝单元负荷，综合来看，实现了尾气热能的高效综合利用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围；其中：

图1为本实用新型一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统的流程示意图；

图2为本实用新型实施案例1中热管换热器结构示意图；

图3为本实用新型实施案例1中热管换热器的工作原理图；

图4为本实用新型实施案例2中水媒式烟气换热器的结构示意图；

以上各图中，1-抽提井群；2-前端冷凝分离单元；3-真空泵；4-烟气换热器；5-回烧井群；6-后端冷凝分离单元；7-污染物深度处理单元；8-抽提风机；9-烟囱；41-抽提进气口；42-抽提出气口；43-回烧进气口；44-回烧出气口；45-传热管；46-翅片。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的描述:

参考图1，一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，包括回烧井群5、烟气换热器4、抽提井群1、抽提进气处理系统和回烧出气处理系统：所述抽提进气系统包括前端冷凝分离单元2、真空泵3；所述回烧出气系统包括后端冷凝分离单元6、污染物深度处理单元7、抽提风机8及烟囱9。

参考图2，所述烟气换热器4为热管换热器，换热器设置在抽提进气和回烧出气烟道上，分为吸热侧和放热侧，所述吸热侧设有抽提进气口41、抽提出气口42，所述放热侧设有回烧进气口43和回烧出气口44，所述换热器内部设有多排热管45，所述热管在吸热段和放热段均设有翅片46。

参考图4，所述烟气换热器4为水媒式烟气换热器，换热器设置在抽提进气和回烧出气烟道上，分为吸热侧和放热侧，所述吸热侧设有抽提进气口41、抽提出气口42，所述放热侧设有回烧进气口43和回烧出气口44，所述换热器内部设有多排多列换热管45，所述热管在吸热段和放热段均设有翅片46。各换热管以串联形式连接，在吸热侧与放热侧形成闭合循环。

实施案例1

参考图1、图2、图3，本实施案例工作过程如下：

污染场地通过燃气加热井原位加热至目标温度(根据污染物成分而不同)后，在真空泵3的负压作用下场地内的含污染物高温蒸汽通过抽提井下筛孔进入抽提井，单排或多排的数个抽提井通过抽提支管汇至抽提主管，进入加热场地外的前端冷凝分离单元2 进行冷凝和气液分离，大部分高沸点污染物质被冷凝下来，同时经过气液分离，抽提尾气中的水汽含量大大降低，所产生的冷凝液送入主体废水处理系统进行处理。

在冷凝后的抽提尾气和回烧井出口废气间设置热管换热器，经处理温度在20-30℃的抽提尾气则经过热管换热器与回烧井出口的高温尾气(400-500℃)进行换热，加热热管的蒸发段，在全封闭真空管壳内，热管芯内的工作液体(如钾、钠)受热蒸发，并带走回烧尾气的热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，遇冷凝后的抽提尾气凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体又重新回流到蒸发段，如此周而复始。大量的热量从回烧尾气端传递到抽提尾气进气端。经过换热，抽提尾气经过换热温度升高后进入回烧井回烧，降低了系统能耗，提高了回烧井的综合热能利用率；另一方面回烧后尾气温度经过换热得到降低，减少了后续的冷凝单元负荷。

为保证进入后续污染物深度处理单元7的处理效果，换热后的回烧出气再次经过后端冷凝分离单元6，并在抽提风机动力作用下通过活性炭吸附、光催化等VOC和臭气等深度处理单元对尾气进行进一步净化，处理后的尾气通过15米高排烟囱排入大气。

由于热管是靠工质相变时吸收和释放汽化潜能，以及工质流动来传导热量的，导热率很高，同时为了进一步增强换热，在换热器的蒸发和冷凝侧都设计了翅片以增大换热面积，所以换热器体积相较一般换热器更为紧凑；由于热管内设置毛细结构，热管换热器可水平也可竖直布置，同时考虑到回烧气端温度较高以及尾气中组分较复杂，为避免换热管腐蚀，换热管材质需要采用不锈钢或更高等级的耐热耐腐材质。

由于采用了该基于热管换热的原位燃气热脱附尾气回烧处理系统，抽提尾气经过处理送入场地加热井回烧，减少了污染物的排放，降低了后续污染物处理负荷和成本；同时通过热管换热器实现了尾气热能的高效综合利用。

由于回烧井出口温度较高，出于防烫和热量回收考虑，出气管道上应设置保温层。

实施案例2

参考图1、图4，本实施案例与实施案例1的结构原理基本相同，不同之处在于：考虑到更为一般的烟气换热情况，所述气气换热器4采用图4所示的以水为工质的水媒式烟气换热器，各换热管以串联形式连接，在吸热侧与放热侧形成闭合循环。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，包括加热井群和抽提井群(1)，其特征在于，加热井群中的若干个加热井设有尾气进气口，作为回烧井群(5)；所述系统还包括烟气换热器(4)、抽提进气处理系统和回烧出气处理系统；所述抽提进气处理系统的进气口连接抽提井群的出气口；所述烟气换热器(4)包括吸热侧和放热侧，吸热侧设有抽提进气口(41)和抽提出气口(42)，分别连接抽提进气处理系统的出气口和回烧井群(5)的尾气进气口，放热侧设有回烧进气口(43)和回烧出气口(44)，分别连接回烧井群(5)的回烧气出口和回烧出气处理系统的进气口。

2.根据权利要求1所述的一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，其特征在于，所述抽提井群(1)包括若干个抽提井，所述抽提井底部设有若干级筛孔，各抽提井分别设有抽提支管与抽提主管连接。

3.根据权利要求2所述的一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，其特征在于，所述抽提进气处理系统包括前端冷凝分离单元(2)、真空泵(3)；所述前端冷凝分离单元(2)包括冷凝装置和气液分离装置，冷凝装置的进气口和出液口分别连接抽提主管和气液分离装置的进气口，气液分离装置的出气口连接真空泵(3)的进气口，真空泵(3)的出气口连接抽提进气口(41)。

4.根据权利要求1所述的一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，其特征在于，所述回烧出气处理系统包括依次连接的后端冷凝分离单元(6)、污染物深度处理单元(7)、抽提风机(8)及烟囱(9)；后端冷凝分离单元(6)包括冷凝装置和气液分离装置，冷凝装置的进气口和出液口分别连接回烧出气口(44)和气液分离装置的进气口，气液分离装置的出气口连接污染物深度处理单元(7)的进气口。

5.根据权利要求1所述的一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，其特征在于，所述烟气换热器(4)为热管换热器或水媒式烟气换热器。

6.根据权利要求5所述的一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，其特征在于，所述热管换热器或水媒式烟气换热器的传热管外壁设有翅片。

7.根据权利要求4所述的一种污染场地原位燃气热脱附尾气余热利用回烧处理系统，其特征在于，所述污染物深度处理单元(7)为活性炭吸附装置。

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