[发明专利]基于能量优化的燃气热脱附节能结构及其使用方法

说明书

本发明提供一种燃气热脱附节能结构及其使用方法，包括燃气热脱附系统、尾气处理系统、地下水抽出处理系统以及常温解析或热脱附预处理系统；当排烟温度为300‑500℃时，所述排烟连通至所述尾气处理系统；当排烟温度小于300℃时，所述排烟连通至所述地下水抽出处理系统以及所述常温解析或热脱附预处理系统；当所述排烟温度大于500℃时，所述排烟先通过二级加热井进行烟气回注，回注降温后的排烟再根据其温度，选择连接后续系统。本发明能够根据排烟温度设置合理的热能回用工艺，回收热脱附排烟热能，提高系统整体的热能利用率，降低能耗。

技术领域

本发明涉及污染土壤修复领域，具体而言，涉及一种燃气热脱附热能多级利用工艺及其使用方法。

背景技术

原位土壤热脱附修复技术可以在污染场地原位实施，无需对污染土壤进行开挖等作业即可通过加热、抽提等方式去除污染土壤中的有机污染物，达到净化土壤的作用。其中场地原位加热单元是原位土壤热脱附技术的核心，通常的有原位电阻发热、原位蒸汽注射加热以及燃气加热等技术。其中原位燃气热脱附技术通过天然气或液化石油气燃烧产生高温气体，在加热井内流动升高污染物区域的温度，改变污染物物理化学性质，促进土壤污染物脱附进入气相与水相，再被抽提脱离地下环境，转移至地上进行尾气处理。

公开号为CN211694888U的实用新型专利文件中公开了一种燃气热脱附燃烧装置，该实用新型是在加热井内借助火焰管点火燃烧，燃烧热量通过导热筒筒壁由导热油吸收传导至整个筒体，热量从内往外快速传导，简体表面形成较为均匀的稳定温度，对不同深度的地层同步加热，实现对不同深度地层均匀同步加热，但是整体结构缺少对高温烟气的热能回收利用环节，造成了排烟热量的损失，热能利用率低。

公开号为CN111203432A的发明专利文件中公开了一种高效节能清洁的原位燃气热脱附装置及方法，该发明通过孔板加强气流扰动使燃烧更加完全均匀，产生的高温气体在加热完土壤后通向浅层堆体土壤；用双相抽提井将含有污染物的地下水和蒸汽提取至地表，将冷凝后的水进行常规水处理；将污染气通向后续的阀门切换式三床蓄热式氧化炉进行处置。通过高温烟气加热浅层堆体土壤以及蓄热式氧化炉的方式，提高热能的利用率。但是需要对燃烧器进行改造，同时需要安装蓄热式氧化炉，设备成本高，经济性较差。

综上所述，目前燃气热脱附技术存在设备改造成本高、排烟热损大、热利用率低、与其他土壤处理技术结合性差的问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明针对燃气热脱附技术，开发了基于能量优化的燃气热脱附节能结构及其使用方法，将燃气热脱附技术与其他现场处理工艺结合，回收利用烟气热能，有效解决设备改造成本高、热利用率低以及与其他土壤处理技术结合性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种燃气热脱附节能结构，其特征在于：包括燃气热脱附系统、尾气处理系统与地下水抽出处理系统，还包括常温解析或热脱附预处理系统；

所述燃气热脱附系统能够选择性连通尾气处理系统，并通过换热系统对尾气处理系统的抽提尾气以及二次燃烧室的助燃空气进行加热；

所述燃气热脱附系统能够选择性连通地下水抽出处理系统，并通过加热管对地下水抽出处理系统进行热能回用；

所述燃气热脱附系统能够选择性连通常温解析或热脱附预处理系统，并通过加热管对常温解析系统或者热脱附预处理系统进行热能回用。

所述的燃气热脱附节能结构，其中：所述燃气热脱附系统包括燃烧器、一级加热井以及抽提井，所述一级加热井由内管与外管组成，内管可供高温烟气向下流动至底部，再从外管流出，外管管壁能够与周围土壤进行热交换；所述燃烧器能够将液化石油气或天然气燃烧产生的高温火焰喷射到一级加热井的内管；所述抽提井壁面设置有开缝，作为土壤气进入抽提管的通道。