CN215965480U - 一种废气余热利用节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废气余热利用节能系统，包括燃烧器(1)、燃烧器主体管(2)、废气主管(3)及埋置于污染土壤(9)中的加热管(4)，所述加热管(4)的进口端与所述燃烧器主体管(2)可拆卸固定连接，其排气端通过废气连接支管(5)与设置在地面上的所述废气主管(3)连接；抽提废气经所述燃烧器主体管(2)燃烧后形成高温燃气，高温燃气进入所述加热管(4)中，对污染土壤(9)进行加热后再排至所述废气主管(3)。本实用新型将废气连接支管(5)埋入覆盖层下方的污染土壤表面，污染地块修复加热过程中使加热管中的热量与污染土壤进行热交换，以达到利用废气热能的功能。

Description

一种废气余热利用节能系统

技术领域

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种废气余热利用节能系统。

背景技术

“净土”工作是我国三大环保攻坚战之一，是建设美丽中国的重要组成部分。随着《土壤污染防治法》的颁布实施，目前，土壤污染防治工作得到前所未有的重视。污染土壤修复模式包括原位修复和异位修复，异位修复涉及土方开挖、土壤转运和暂存等施工弊端，目前土壤原位热脱附修复逐渐成为污染土壤修复的热点技术。

原位热脱附是一种通过加热土壤促使污染物挥发并对其进行集中处理的土壤修复方法，依据加热方式的不同，常用的原位热脱附包括热传导、电阻加热以及蒸汽加热三种类型，其中热传导包括电加热热传导与燃气加热热传导。热传导具有加热温度高的优势，在用燃气作为加热能源的土壤热脱附修复过程中，影响热能损失的主要因素有：覆盖层保温效果；燃烧器主体保温效果；加热管出口废气管道排放废气带走的热能；土壤抽提废气带走的热能等。在原位热脱附和异位建堆热脱附修复过程中，加热管的出口废气管道排放废气所带走的热能较多，热能有效利用率较低，热能损失较大，土壤升温慢，修复周期长，能源消耗较大，造成修复费用较高。因此，在热脱附修复过程中提高加热利用率，节能减排尤为重要。

实用新型内容

针对现有原位热脱附修复和异位建堆热脱附修复过程中所存在的加热管的出口废气管道排放废气所带走的热能较多，造成热能损失的问题，本实用新型提供了一种废气余热利用节能系统，以减少废气排放的热能损失，提高覆盖层(碎石层)的温度，加速碎石层中土壤废气流动，提高土壤废气的抽提效率，优化加热时间，缩短修复周期，有助于降低修复费用，实现绿色修复。

本实用新型采用如下技术方案：

一种废气余热利用节能系统，所述系统包括燃烧器、燃烧器主体管、废气主管及埋置于污染土壤中的加热管，所述加热管的进口端与所述燃烧器主体管可拆卸固定连接，其排气端通过废气连接支管与设置在地面上的所述废气主管连接；抽提废气经所述燃烧器主体管燃烧后形成高温燃气，高温燃气进入所述加热管中，对污染土壤进行加热后再排至所述废气主管。

进一步地，所述加热管设置于竖直的加热井中，所述加热管包括加热内管和加热外管，所述加热内管设置于所述加热外管中，二者呈同轴设置；所述加热外管的下端封闭，所述加热内管的下端开口，所述加热内管与所述加热外管间形成一气流通道，在所述气流通道上部的所述加热外管上设有与所述气流通道相连通的排气口，所述废气连接支管的一端与所述排气口连接，其另一端与所述废气主管连接。

优选地，所述加热内管的下端开口距离所述加热外管的底部200-300mm。

进一步地，所述排气口处还设有用于检测废气温度的热电偶测温器，所述热电偶测温器引出地面。

或优选地，所述加热管包括依次连接的前端倾斜加热段、中部水平加热段和后端倾斜加热段，所述前端倾斜加热段和后端倾斜加热段分别穿出污染土壤，所述前端倾斜加热段与所述燃烧器主体管可拆卸固定连接，所述后端倾斜加热段通过废气连接支管与所述废气主管连通。

所述后端倾斜加热段与所述中部水平加热段的连接处还设有用于检测废气温度的热电偶测温器，所述热电偶测温器引出地面。

所述废气连接支管为软管结构，所述废气主管为镀锌材质的螺旋风管。

所述系统还包括铺设于污染地面上的覆盖层，其由下至上依次包括碎石层、保温层和保护层。

所述加热管埋置于污染土壤中时，所述加热管的周围铺设有砾石。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

A.本实用新型所采用的废气余热利用节能系统，将加热管埋入覆盖层下方的污染土壤表面，污染地块修复加热过程中使加热管中的热量与污染土壤进行热交换，以达到利用废气热能的功能。通过测试，在加热前期废气热能回收利用率在50％以上，并且加热管的余热还可以提高覆盖层(碎石层)的温度，加速碎石层中土壤废气流动，提高土壤废气的抽提效率；还可以增加覆盖层的保温效果，减少修复土壤表层的热量损失，从而节省加热能源，节能减排，降低修复费用。本实用新型所提供的废气余热利用节能系统适用于原位热脱附修复垂直井加热、水平井加热以及异位建堆热脱附修复加热使用。

B.减少地面加热管道数量，便于加热运行通行安全，减少管道烫伤，同时减少地面加热管道泄露故障点及维修频次。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型所提供的原位热脱附垂直井加热废气余热利用节能系统结构示意图；

图2为本实用新型所提供的原位热脱附水平井加热废气余热利用节能系统结构示意图；

图3为本实用新型所提供的异位建堆热脱附加热废气余热利用节能系统结构示意图。

图中标识如下：

1-燃烧器；2-燃烧器主体管；3-废气主管

4-加热管

41-加热内管，42-加热外管，43-定位点

4a-前端倾斜加热段，4b-中部水平加热段，4c-后端倾斜加热段

5-废气连接支管；6-加热井；7-热电偶测温器

8-覆盖层

81-碎石层，82-保温层，83-保护层

9-污染土壤；10-砾石；20-进气阀I；30-进气阀II；40-法兰

50-堆体挡墙。

a-气流通道；b-排气口

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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，也可以是电性连接；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。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种废气余热利用节能系统，包括燃烧器1、燃烧器主体管2、废气主管3及埋置于污染土壤9中的加热管4，加热管4的进口端与燃烧器主体管2可拆卸固定连接，其排气端通过废气连接支管5与设置在地面上的废气主管3连接；抽提废气经燃烧器主体管2燃烧后形成高温燃气，高温燃气进入加热管4中，对污染土壤9进行加热后再排至废气主管3

废气管道余热利用节能系统适用于原位热脱附修复垂直井加热、水平井加热以及异位建堆热脱附修复加热使用。

实施例1：原位热脱附修复垂直井加热

如图1所示，加热管4设置于竖直的加热井6中，加热管4包括加热内管41和加热外管42，加热内管41设置于加热外管42中，二者呈同轴设置；加热外管42的下端封闭，加热内管41的下端开口，加热内管41与加热外管42间形成一气流通道a，在气流通道a上部的加热外管42上设有与气流通道a相连通的排气口b，废气连接支管5的一端与排气口b连接，其另一端与废气主管3连接。

具体地：加热内管41的燃气燃烧在700℃以上，采用不锈钢管材质制作，底部开口，距加热外管42底部200-300mm，每根加热内管41至少焊接两处定位点43，每处定位点43采用3点定位，使其安装在加热外管42内与加热外管42保持同心；加热外管42采用碳钢管材质制作，底部用管帽焊接封堵，加热气体从加热内管41与加热外管42之间气流通道a流动传输。

本实用新型在加热管4与燃烧器主体管2之间优选采用井头三通，井头三通采用碳钢材质的异径三通与法兰40焊接而成，再将其焊接在加热外管42顶部，从加热内管41与加热外管42之间气流通道a流动的废气经排气口b(即三通口)输出，三通口处安装热电偶测温器7引至燃烧器1，用于温度监测；废气连接支管5包括硬管和软管两部分，硬管采用碳钢材质管材，与井头三通出口直径相同并焊接连接；软管部分采用不锈钢材质管材，直径略大于井头三通出口，便于套装在井头三通口上并用喉箍将其固定牢固，再缠绕耐高温密封胶带。废气连接支管5沿土壤表层敷设穿过覆盖层8与废气主管3相连接，其接口采用铆接或自攻丝连接，然后涂打耐高温密封胶，防止漏气影响加热系统正常运行。

设置在地面上的覆盖层8由碎石层81、保温层82、保护层83组成，主要作用有：便于土壤表面废气流动，提高土壤废气抽提效率；防止土壤废气溢散；防止土壤热量散失；防止雨水渗入；便于人员行走运行操作等；

废气主管3采用镀锌材质的螺旋风管制作，紧贴覆盖层8地面安装，连接废气连接支管5和废气风机。

实施例2：原位热脱附修复水平井加热

如图2所示，水平井加热只有一层加热管4，其末端穿过覆盖层8与废气主管3连接。加热管4依次包括依次连接的前端倾斜加热段4a、中部水平加热段4b和后端倾斜加热段4c，前端倾斜加热段4a和后端倾斜加热段4c分别穿出污染土壤9，前端倾斜加热段4a与燃烧器主体管2可拆卸固定连接，后端倾斜加热段4c通过废气连接支管5与废气主管3连通。

加热管4因燃气燃烧在700℃以上，加热管4前段6m采用不锈钢管材质制作。前端折弯穿过覆盖层8与燃烧器主体管2连接，水平末端处向上折弯穿过覆盖层8与废气主管3连接，在水平末端折弯处安装热电偶测温器7引至燃烧器1，用于温度监测。

废气连接支管5采用不锈钢材质支管，直径略大于加热管4。便于套装在加热管4末端并用喉箍将其固定牢固，再缠绕耐高温密封胶带，尽量缩短废气连接支管5长度，另一端与废气主管3相连接，其接口采用铆接或自攻丝连接，然后涂打耐高温密封胶，防止漏气影响加热系统正常运行；

设置在地面上的覆盖层8由碎石层81、保温层82、保护层83组成，主要作用有：便于土壤表面废气流动，提高土壤废气抽提效率；防止土壤废气溢散；防止土壤热量散失；防止雨水渗入；便于人员行走运行操作等；

废气主管3采用镀锌材质的螺旋风管制作，紧贴覆盖层8地面安装，连接废气连接支管5和废气风机。

实施例3：异位建堆热脱附修复加热

如图3所示，其系统组成与原位热脱附修复水平加热井相似。在堆体挡墙50之间堆积污染土壤9，加热管4水平穿过其一堆体挡墙50，并置于污染土壤9中，在污染土壤9的上面铺设覆盖层8。加热管4的末端与废气连接支管5固定连接，废气连接支管5的另一端伸出污染土壤9后，并与废气主管3相连通。

上述各实施例中的污染土壤9中可以设置多个加热管4，多个废气连接支管5分别与废气主管3相连通。在燃烧器主体管2上分别设置了进气阀I20和进气阀II30，分别连通天然气和抽提废气管道。

本实用新型是将废气连接支管5埋入覆盖层8底部土壤利用其余热的节能系统，适用于原位热脱附修复垂直加热地块、水平加热地块以及异位建堆热脱附修复使用。将加热管4埋入覆盖层8底部土壤，把用于温度监测的热电偶测温器7安装在覆盖层8内的加热管4中。使废气连接支管5中的热量与土壤进行热交换，以达到利用废气热能目的，减少废气排放的热量损失，提高覆盖层(碎石层)的温度，加速碎石层中土壤废气流动，提高土壤废气的抽提效率；还可以增加覆盖层的保温效果，减少修复土壤表层的热量损失。不但能提高加热效率还能节省加热能源，减少排放，优化加热时间，缩短修复周期，有助于降低修复费用，实现绿色修复。

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实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种废气余热利用节能系统，其特征在于，所述系统包括燃烧器(1)、燃烧器主体管(2)、废气主管(3)及埋置于污染土壤(9)中的加热管(4)，所述加热管(4)的进口端与所述燃烧器主体管(2)可拆卸固定连接，其排气端通过废气连接支管(5)与设置在地面上的所述废气主管(3)连接；抽提废气经所述燃烧器主体管(2)燃烧后形成高温燃气，高温燃气进入所述加热管(4)中，对污染土壤(9)进行加热后再排至所述废气主管(3)。

2.根据权利要求1所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述加热管(4)设置于竖直的加热井(6)中，所述加热管(4)包括加热内管(41)和加热外管(42)，所述加热内管(41)设置于所述加热外管(42)中，二者呈同轴设置；所述加热外管(42)的下端封闭，所述加热内管(41)的下端开口，所述加热内管(41)与所述加热外管(42)间形成一气流通道(a)，在所述气流通道(a)上部的所述加热外管(42)上设有与所述气流通道(a)相连通的排气口(b)，所述废气连接支管(5)的一端与所述排气口(b)连接，其另一端与所述废气主管(3)连接。

3.根据权利要求2所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述加热内管(41)的下端开口距离所述加热外管(42)的底部200-300mm。

4.根据权利要求3所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述排气口(b)处还设有用于检测废气温度的热电偶测温器(7)，所述热电偶测温器(7)引出地面。

5.根据权利要求1所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述加热管(4)包括依次连接的前端倾斜加热段(4a)、中部水平加热段(4b)和后端倾斜加热段(4c)，所述前端倾斜加热段(4a)和后端倾斜加热段(4c)分别穿出污染土壤(9)，所述前端倾斜加热段(4a)与所述燃烧器主体管(2)可拆卸固定连接，所述后端倾斜加热段(4c)通过废气连接支管(5)与所述废气主管(3)连通。

6.根据权利要求5所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述后端倾斜加热段(4c)与所述中部水平加热段(4b)的连接处还设有用于检测废气温度的热电偶测温器(7)，所述热电偶测温器(7)引出地面。

7.根据权利要求1-6任一所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述废气连接支管(5)为软管结构，所述废气主管(3)为镀锌材质的螺旋风管。

8.根据权利要求1所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述系统还包括铺设于污染地面上的覆盖层(8)，其由下至上依次包括碎石层(81)、保温层(82)和保护层(83)。

9.根据权利要求1所述的废气余热利用节能系统，其特征在于，所述加热管(4)埋置于污染土壤(9)中时，所述加热管(4)的周围铺设有砾石(10)。

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