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一种土壤修复热脱附设备的制作方法

花匠小妙招
2024-11-06 11:19

本发明涉及一种土壤修复设备，尤其是一种土壤修复热脱附设备。

背景技术：

近年来，随着经济结构的调整和我国城市化进程的加快，大量的化工厂迁出城区，留下了大量的污染场地，给生态环境和人身健康带来了危害。土壤是人类社会生产活动的重要物质基础，是不可缺少、难以再生的自然资源，伴随着土壤环境污染问题的不断加重，土壤污染问题已经成为制约城市发展的毒瘤，成为环境安全隐患和社会问题。因此污染土壤治理已经成为环境保护的重要内容，其中有机污染土壤修复治理已成为污染土壤治理领域中的重要任务。每一块污染场地的安全利用都迫切需要对场地污染的类型、程度等情况进行详尽调查，在场地调查基础上采取不同措施进行治理修复，以尽快发挥土地的利用价值。

热脱附技术为目前普遍采用的一种有机污染土壤修复技术，其原理是指在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，进入气体处理系统的过程。热脱附是将污染物从一相转化为另一相的物理分离过程，在修复过程中并不出现对有机污染物的破坏作用。通过控制热脱附系统的温度和污染土壤停留时间有选择的使污染物得以挥发，并不发生氧化、分解等化学反应。热脱附技术具有污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，适合石油、氯化溶剂、半挥发性有机物、挥发性有机物污染土壤的修复。

现有的有机污染土壤热脱附系统主要通过对污染土壤直接加热使有机污染物挥发分离出来，然后通过对分离出的有机污染物进行处理。此外，现有的热脱附技术一般采用回转炉作为加热设备。在回转炉运行过程中，设备的故障率较高、能耗较大、使用不灵便、效率较低、时间较长，运行维护相对复杂，且设备的投资费用也相对较大，同时运行过程中可能存在二次污染，并且设备体积较大，对场地要求较高，且对土壤要求预先筛分破碎，抬高了热脱附成本。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种可在原位或异位进行热脱附，无需对土壤预先筛分破碎，且设备小巧，可根据场地需要分散布置的一种土壤修复热脱附设备，具体技术方案为：

一种土壤修复热脱附设备，包括喷嘴、点火器、燃烧室、外套管和内套管；所述喷嘴和点火器均固定在燃烧室内，点火器位于喷嘴的一侧，喷嘴分别与进气管和燃料管连接；所述内套管位于外套管内，内套管的一端与燃烧室连接；所述外套管的一端固定在燃烧室的端部，外套管的另一端封闭，外套管上设有尾气排放口。

优选的，所述进气管与新风风机连接，燃料管上装有燃料泵。

优选的，所述新风风机和燃料泵均分别与变频器连接。

优选的，还包括温度传感器，温度传感器固定在外套管上。

优选的，所述温度传感器位于外套管的封闭端。

优选的，所述喷嘴为雾化喷嘴。

优选的，所述燃烧室为圆筒形燃烧室。

优选的，所述燃烧室与内套管和外套管通过法兰连接，所述燃烧室为2520号不锈钢，外套管和内套管均为ss304不锈钢。

优选的，所述尾气排放口与换热器连接，所述换热器还与进气管连接。

优选的，所述外套管的外表面设有换热槽或换热片。

燃烧室为圆筒形结构，利于火焰在燃烧室内扩散，燃料充分燃烧。燃烧室还为双层圆筒结构，双层圆筒结构保温性能好，减少热量的损失。燃烧室内室采用2520号不锈钢，可长期耐受1200℃高温，避免燃烧室接触火焰部分损坏。

内套管和外套管形成送气通道，使高温烟气经内套管输送至外套管的底部，再经由内套管和外套管之间的夹层输送至外套管上方的尾气排放口排出至换热器中，换热器加热进入喷嘴中的空气，对余热进一步利用。

内外双层套管形式能有效促进内套管和外套管之间的热量交换，避免单根井管下冷上热的情况出现。

外套管和内套管均为ss304不锈钢，可避免当土壤中含有腐蚀性介质时对设备的腐蚀损害，尽可能延长设备使用寿命，降低折旧。外套管的外表面的换热槽或换热片增加了换热面积，有效提高了换热效率，减少能耗。换热槽即在外套管和内套管的外表面加工出多个槽。

外套管和内套管为了降低生产成本也可以采用碳钢。

温度传感器位于外套上能有效控制与土壤热交换的温度。温度传感器位于外套管的底部检测的温度为内套管的最低温度，通过监控此处温度有效保证整体温度不低于污染物的沸点。由于高温烟气流向是内套管上进下出，外套管下进上出，因此此点的温度可看做是内套管的最低温度点和外套管的最高温度点。还可在外套管的顶部增加一个温度传感器测量外套管的最低温度。

由于新风风机与燃料泵均为变频控制，则可对于不同设定温度下的燃料消耗进行精确控制，可保证该设备在设定的工作温度下，以最经济能耗运转。

工作时，燃料泵抽吸燃料，新风风机通过进气管输送被换热器加热后的空气，空气和燃料混合后经雾化喷嘴雾化喷出，喷出的油雾经点火器点燃，燃烧在燃烧室内发生，火焰停留在燃烧室的内部，燃烧得到的高温尾气通过内套管输送至外套管的底部，再通过外套管输送至尾气排放口排放。在输送过程中，高温尾气与外套管的管壁进行换热，热量经由外套管传递至待加热土壤。

根据土壤中污染物组分沸点不同，需要设定不同的加热温度，因此设置温度传感器于外套管底部，信号经由耐热电缆传送至控制器，耐热电缆通过电缆保护套管引出。控制器根据设定的温度和检测到的实际温度控制燃料泵和新风风机，以保持恒定的温度，并保证完全燃烧。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种土壤修复热脱附设备可在原位或异位进行热脱附，无需对土壤预先筛分破碎，且设备小巧，可根据场地需要分散布置，并且通过变频器和温度传感器实现高效和节能，降低使用成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种土壤修复热脱附设备，从上到下依次设有控制器3、连接管8、燃烧室10和外套管11，以及位于燃烧室10内的喷嘴7和点火器9和位于外套管11内的内套管12。

燃烧室10为双层圆筒形结构。燃烧室10为2520号不锈钢。燃烧室10的两端均装有法兰。

喷嘴7和点火器9均固定在燃烧室10内，点火器9位于喷嘴7的一侧，喷嘴7分别与进气管5和燃料管6连接；喷嘴7为雾化喷嘴。

进气管5与新风风机2连接，燃料管6上装有燃料泵4，新风风机2和燃料泵4均固定在连接管8上。新风风机2和燃料泵4均分别与变频器连接，变频器与控制器3连接。

内套管12位于外套管11内，内套管12固定在法兰上，内套管12与燃烧室10相通。外套管11和内套管12均为ss304不锈钢。

外套管11的一端固定在法兰上，另一端封闭，外套管11上设有尾气排放口13。尾气排放口13与换热器连接，换热器还与进气管5连接。外套管11的外表面设有换热槽。

外套管11的内壁上还装有温度传感器15，温度传感器15位于外套管11的封闭端。温度传感器15与控制器3连接。

工作时，燃料泵4抽吸燃料，新风风机2通过进气管5输送被换热器加热后的空气，空气和燃料混合后经雾化喷嘴7雾化喷出，喷出的油雾经点火器9点燃，燃烧在燃烧室10内发生，火焰停留在燃烧室10的内部，燃烧得到的高温尾气通过内套管12输送至外套管11的底部，再通过外套管11输送至尾气排放口13排放。在输送过程中，高温尾气与外套管11的管壁进行换热，热量经由外套管11传递至待加热土壤。

根据土壤中污染物组分沸点不同，需要设定不同的加热温度，因此设置温度传感器15于外套管11底部，信号经由耐热电缆16传送至控制器3，耐热电缆16通过电缆保护套管14引出。控制器3根据设定的温度和检测到的实际温度控制燃料泵4和新风风机2，以保持恒定的温度，并保证完全燃烧。