CN218283175U - 一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井 - Google Patents

Abstract

一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，包括工作钻孔以及位于工作钻孔中的地面阻隔单元、电阻加热单元、蒸汽注入单元、填料层、补水单元，所述电阻加热单元套装在所述蒸汽注入单元外部，所述补水单元套装在电阻加热单元外部，所述填料层填充于所述电阻加热单元与工作钻孔的内壁之间，所述地面阻隔单元设置于工作钻孔开口处。本实用新型采用耦合加热，可有效的降低能耗，提升脱附效率，缩短修复周期，并可应用于复杂地质环境。

Description

一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井

技术领域

本实用新型涉及原位土壤修复装置，具体涉及一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井。

背景技术

在土壤污染物中，挥发性、半挥发性污染物因具有高迁移能力和高毒性而受到广泛的关注。目前，土壤热脱附修复技术是处置该类污染物最有效的办法之一，原位热脱附技术的加热方式分为三种，分别为电阻加热(ERH)、热传导加热(TCH)以及蒸汽加热(SEE)。

电阻加热(ERH)技术是原位加热中一项重要技术，其在低渗透性粘土和氯代溶剂污染区域具可以有较高的电导率，研究表明，ERH可将土壤加热至100℃实现对淤泥和粘土中含氯有机溶剂的高效去除，去除率可达99.8％。但电极附近土壤的水分流失和快速的地下水流动会限制加热的有效性。蒸汽热强化气相抽提技术利用高温水蒸汽方式来加热土壤，通过解吸、溶解和蒸发地下污染物质，可加速有机物脱附，国外的工程实践表明，其修复效果良好。另外，其独特优势在于能够治理处于高流速地下水的土壤环境，但高温蒸汽在地层中的影响半径小，加热范围及效果有限，其最大加热温度只能达到100℃左右且对渗透性较差的土壤修复效果不够理想。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，解决现有技术在应用中的局限性，包括高温蒸汽在地层中的影响半径小，加热范围及效果有限，且电极附近土壤的含水率流失较快的问题，以及在修复复杂污染场地时，存在能耗高且处理能力有限的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，包括工作钻孔以及位于工作钻孔中的地面阻隔单元、电阻加热单元、蒸汽注入单元、填料层、补水单元，所述电阻加热单元套装在所述蒸汽注入单元外部，所述补水单元套装在电阻加热单元外部，所述填料层填充于所述电阻加热单元与工作钻孔的内壁之间，所述地面阻隔单元设置于工作钻孔开口处。

进一步地，所述蒸汽注入单元包括若干能够拆卸连接的蒸汽输送管以及与蒸汽输送管连接的蒸汽喷射盘。

进一步地，所述蒸汽输送管两端设置有连接螺纹或法兰，两根蒸汽输送管可以通过所述螺纹或法兰连接。

进一步地，所述蒸汽喷射盘包括若干变径水平增压管，所述增压管与所述蒸汽输送管连通。

进一步地，所述电阻加热单元包括管状电极，所述管状电极套装在所述蒸汽输送管外部。

进一步地，所述补水单元包括进水管以及与进水管连通的多根环形补水管，所述环形补水管上均匀开有出水口。

进一步地，所述填料层采用的填料为颗粒形状的石墨或铁，或者两者混合物，粒径小于1mm。

进一步地，地面阻隔单元从上到下依次为混凝土层、等电位层、膨润土层。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

(1)所采用加热单元可多节拼接，且加工简单和运输方便。

(2)通过向蒸汽注入单元高速注入蒸汽，并通过增压管增压分散，可增大蒸汽的加热范围，避免井壁周围的热量集中，从而提高加热效率。

(3)在电阻加热的过程中，能够通过补水单元对分层土壤进行精准补水，提高电阻加热效率。

(4)耦合加热可有效的降低能耗，提升脱附效率，缩短修复周期，并可应用于复杂地质环境。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型中蒸汽注入单元结构示意图；

图3为本实用新型中补水单元结构示意图；

图中：1-电缆、2-蒸汽输送管、3-地面阻隔单元、4-补水单元、5-管状电极、6-膨润土层、7-填料层、8-工作钻孔、9-蒸汽喷射盘。

具体实施方式

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。需要注意的是，这些实施例仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型的范围。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。

如图1所示，用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井包括面阻隔单元3、蒸汽注入单元、电阻加热单元、补水单元、填料层7、工作钻孔8。其中地面阻隔单元3用以封堵工作钻孔8的开口，其从上到下依次为混凝土层、等电位层、膨润土层。

蒸汽注入单元包括蒸汽输送管2和蒸汽喷射盘9，所述蒸汽注入单元均为耐高温绝缘材料制作，蒸汽喷射盘9直径略小于工作钻孔8，其内部均匀分布8根变径水平增压管，并与蒸汽输送管2连通，表面开有可供竖直进水管穿过的小孔。所述蒸汽注入单元可采用多节拼接结构，每一节呈倒着的“T”字型，各节之间可采用法兰或螺纹连接，即在蒸汽输送管2的两端设置法兰或螺纹进行连接。蒸汽注入单元最上部的蒸汽输送管2的上端穿过地面阻隔层3与设置在地面的蒸汽发生装置相连。

电阻加热单元包括电缆1和多个优选地由不锈钢制作的管状电极5，管状电极5的直径大于蒸汽输送管2的直径，套在蒸汽输送管2外，由蒸汽喷射盘9提供支撑作用。电缆1穿过地面阻隔单元3被焊接到管状电极5的内壁上，并采用防水绝缘材料填充管状电极5与蒸汽输送管2之间的空隙。

补水单元4包括竖直的进水管和环形补水管，均为耐高温绝缘材料制作。其中进水管上开有若干螺纹孔，环形补水管上连通有螺纹管，进水管和环形补水管通过螺纹管、螺纹孔相连通，环形补水管从上至下可设置多个，每个环形补水管的上表面都开有若干小孔作为出水口，通过连接不同进水管进行精准的分层补水，所述环形补水管位于管状电极上方，进水管的顶端高于地面连接补水泵。

管桩电极5与工作钻孔8的内壁之间为填料层7。填料层7采用的填料为颗粒形状的石墨或铁，粒径应不小于1mm。

电阻耦合蒸汽加热井安装方式如下：

首先使用钻机在受污染土壤里进行钻孔，形成工作钻孔8，将电缆1焊接在管状电极5上，然后将管状电极5套装在蒸汽输送管2的外面,把蒸汽输送管2、蒸汽喷射盘9连接好一起放入工作钻孔8的中心，并利用粗砂填充工作钻孔8与蒸汽喷射盘9之间的空隙。倒入一层膨润土层6进行电气隔离，使管状电极5下端与膨润土层6接触，再将补水单元4套在管状电极5的外面，使环形补水管正好处于管状电极5上方，再倒入填料7，使其刚好没过电极，最后在填料层7上浇注膨润土、设置等电位层、浇注混凝土形成地面阻隔单元3。若有需要，可重复前面步骤进行多节拼接。

工作原理：电阻耦合蒸汽加热井在运行时，使用地面供电设备通过电缆1向工作钻孔8中的管状电极5进行供电，电流通过填料层7流入土壤，地面上的蒸汽发生装置通过蒸汽输送管2将蒸汽输送至蒸汽喷射盘9，蒸汽经过增压后高速喷出，根据监测井的反馈信息，可通过补水单元4对电极周围进行补水。需要说明，设置监测井对加热井进行数据监测为现有技术手段。

Claims (8)

1.一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，包括工作钻孔，其特征在于：还包括位于工作钻孔中的地面阻隔单元、电阻加热单元、蒸汽注入单元、填料层、补水单元，所述电阻加热单元套装在所述蒸汽注入单元外部，所述补水单元套装在电阻加热单元外部，所述填料层填充于所述电阻加热单元与工作钻孔的内壁之间，所述地面阻隔单元设置于工作钻孔开口处。

2.根据权利要求1所述的一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，其特征在于：所述蒸汽注入单元包括若干能够拆卸连接的蒸汽输送管以及与蒸汽输送管连接的蒸汽喷射盘。

3.根据权利要求2所述的一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，其特征在于：所述蒸汽输送管两端设置有连接螺纹或法兰，两根蒸汽输送管可以通过所述螺纹或法兰连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，其特征在于：所述蒸汽喷射盘包括若干变径水平增压管，所述增压管与所述蒸汽输送管连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，其特征在于：所述电阻加热单元包括管状电极，所述管状电极套装在所述蒸汽输送管外部。

6.根据权利要求5所述的一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，其特征在于：所述补水单元包括进水管以及与进水管连通的多根环形补水管，所述环形补水管上均匀开有出水口，所述环形补水管套装在所述管状电极外部。

7.根据权利要求1所述的一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，其特征在于：所述填料层采用的填料为颗粒形状的石墨或铁，或者两者混合物，粒径小于1mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于土壤原位修复的电阻耦合蒸汽加热井，其特征在于：地面阻隔单元从上到下依次为混凝土层、等电位层、膨润土层。

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