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污染 土壤电热传导原位热脱附修复系统

阅读：105发布：2020-05-08

专利汇可以提供污染土壤电热传导原位热脱附修复系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，包括加热系统、抽提系统、远程中央控制系统、监测系统以及尾气处理系统，加热系统具有若干个电加热井，电加热井由电加热设备与外套保护管组成，电加热设备由串接在一起的多段电加热管组成，各段电加热管的不锈钢外管之间通过法兰和螺母连接，各段电加热管的电加热丝两端分别焊接相互匹配的接电卡子，通过电加热丝的接电卡子的卡接，实现电流的传递；最下方的电加热管的不同极性的电加热丝的底端用U型接电卡子相互连接而使电回路导通。通过分段组合安装形式，根据不同的污染深度进行组装，对多个不同污染深度及类型的场地进行修复，还可仅针对目标污染层进行加热，避免浪费电能。，下面是污染土壤电热传导原位热脱附修复系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，包括加热系统、抽提系统、远程中央控制系统以及尾气处理系统，其特征在于：
所述加热系统具有若干个电加热井，所述电加热井由电加热设备与外套保护管组成，所述电加热设备由串接在一起的多段电加热管组成，每一段电加热管又由电阻丝、不锈钢外管以及填充在不锈钢外管内的氧化镁粉组成，各段电加热管的不锈钢外管之间通过法兰和螺母连接，电加热丝通过压实的所述氧化镁粉固定在所述不锈钢外管内部，其两端分别焊接了相互匹配的接电卡子，在电加热管相互串接时，通过电加热丝的接电卡子的卡接，实现电流的传递；最下方的电加热管的不同极性的电加热丝的底端用U型接电卡子相互连接而使电回路导通；
所述电加热设备中还串接有非加热组合段，所述非加热组合段中仅固定有导电棒而没有电加热丝，导电棒的两端同样设有所述接电卡子，以实现电流的传递。
2.根据权利要求1所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其特征在于：所述电加热井的外套保护管为无缝钢管焊接而成，外套保护管的长度比电加热设备的长度长0.5m～1m。
3.根据权利要求1所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其特征在于：每一段电加热管的功率为1kw/m～2kw/m，电加热管表面温度能够达到700℃以上；数个电加热井呈为正三角形布设，电加热井间距为2.5m～3.8m。
4.根据权利要求1所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其特征在于：所述抽提系统具有抽提动力设备和抽提井，抽提井由地上抽气管道连接至抽提动力设备，所述地上抽气管道上安装流量监测装置；
所述抽提动力设备为罗茨风机，抽提压力为-50KPa～-70KPa，抽提风量为500m3/h～
3000m3/h；
抽提井的管壁开缝，所述开缝为左右交错横向开缝，开缝间距不大于50mm，抽提井管外部包裹不锈钢丝网，丝网孔径小于100目。
5.根据权利要求1所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其特征在于：所述尾气处理系统包括气液分离器、升温炉、布袋除尘器、低温等离子体、引风机和喷淋塔。
6.根据权利要求1所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其特征在于：还包括监测系统，所述监测系统包括温度监测井和压力监测井；
温度监测井布设在三口三角形形式布设的电加热井的中心冷点位置，垂向上温度监测井深度与污染下界面齐平；温度监测井中设有温度监测探头，温度监测探头与所述远程中央控制系统连接，用于将场地的温度信号传至远程中央控制系统进行处理，所述远程中央控制系统能够远程控制加热系统的启停、功率调节及场地温度数据的监测；
压力监测井布设在三口三角形形式布设的抽提井的中心位置，压力监测探头将压力数据远传到所述远程中央控制系统，所述远程中央控制系统能够控制所述抽提动力设备的启停和频率变化，并能够对场地压力数据进行监测。
7.根据权利要求6所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其特征在于：所述远程中央控制系统采用PLC设备对电加热管和抽提风机进行启停和运行保护控制，其数据传输选用无线远传方式，是在PLC设备基础上增加无线模块，并搭建无线远传平台，从而对环境数据进行监测，还将温度、压力和流量监测装置与PLC设备连接，将场地相关数据收集至中控室内上位机组态软件实时显示并存储记录，上位机组态软件还能够对异常数据、操作进行报警提示，提示管理人员及时进行检修。

说明书全文

污染土壤电热传导原位热脱附修复系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种污染土壤电热传导原位热脱附修复系统。

背景技术

[0002] 目前，我国有机污染场地治理以异位热脱附处理技术为主，但开挖过程存在严重的异味扰民现象，并且存在修复后土壤难消纳等问题。原位热脱附技术已成为有机污染场地的主流处理技术，修复案例增长迅速。原位热脱附技术具有广谱高效的特点，修复过程对环境干扰少，不存在“异味扰民”现象，可有效保证工程施工顺利进行。

[0003] 原位热脱附技术主要包括热传导加热和电阻加热，相比电阻加热技术，热传导技术可达到的温度上限高(350℃以上)，能够处理多种有机污染物，尤其是高沸点、难挥发有机物，因此应用范围极为广泛。其中，原位热脱附热传导技术主要分为燃气热传导和电热传导两种方式，相比燃气加热，电热传导具有稳定性好、安全性高和复杂度低等特点。

[0004] 然而，目前的原位热脱附电热传导技术，无法灵活地适用于不同污染深度的场地而进而实现关键设备的循环利用。此外无法根据污染深度不同来调整对应土层加热量，存在针对性差和浪费能源的缺点。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于：提供一种污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，解决现有技术中存在的上述技术问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0007] 一种污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，包括加热系统、抽提系统、远程中央控制系统以及尾气处理系统，其特征在于：

[0008] 所述加热系统具有若干个电加热井，所述电加热井由电加热设备与外套保护管组成，所述电加热设备由串接在一起的多段电加热管组成，每一段电加热管又由电阻丝、不锈钢外管以及填充在不锈钢外管内的氧化镁粉组成，各段电加热管的不锈钢外管之间通过法兰和螺母连接，电加热丝通过压实的所述氧化镁粉固定在所述不锈钢外管内部，其两端分别焊接了相互匹配的接电卡子，在电加热管相互串接时，通过电加热丝的接电卡子的卡接，实现电流的传递；最下方的电加热管的不同极性的电加热丝的底端用U型接电卡子相互连接而使电回路导通；

[0009] 所述电加热设备中还串接有非加热组合段，所述非加热组合段中仅固定有导电棒而没有电加热丝，导电棒的两端同样设有所述接电卡子，以实现电流的传递。

[0010] 所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其中：所述电加热井的外套保护管为无缝钢管焊接而成，外套保护管的长度比电加热设备的长度长0.5m～1m。

[0011] 所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其中：每一段电加热管的功率为1kw/m～2kw/m，电加热管表面温度能够达到700℃以上；数个电加热井呈为正三角形布设，电加热井间距为2.5m～3.8m。

[0012] 所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其中：所述抽提系统具有抽提动力设备和抽提井，抽提井由地上抽气管道连接至抽提动力设备，所述地上抽气管道上安装流量监测装置；

[0013] 所述抽提动力设备为罗茨风机，抽提压力为-50KPa～-70KPa，抽提风量为500m3/h～3000m3/h；

[0014] 抽提井的管壁开缝，所述开缝为左右交错横向开缝，开缝间距不大于50mm，抽提井管外部包裹不锈钢丝网，丝网孔径小于100目。

[0015] 所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其中：所述尾气处理系统包括气液分离器、升温炉、布袋除尘器、低温等离子体、引风机和喷淋塔。

[0016] 所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其中：还包括监测系统，所述监测系统包括温度监测井和压力监测井；

[0017] 温度监测井布设在三口三角形形式布设的电加热井的中心冷点位置，垂向上温度监测井深度与污染下界面齐平；温度监测井中设有温度监测探头，温度监测探头与所述远程中央控制系统连接，用于将场地的温度信号传至远程中央控制系统进行处理，所述远程中央控制系统能够远程控制加热系统的启停、功率调节及场地温度数据的监测；

[0018] 压力监测井布设在三口三角形形式布设的抽提井的中心位置，压力监测探头将压力数据远传到所述远程中央控制系统，所述远程中央控制系统能够控制所述抽提动力设备的启停和频率变化，并能够对场地压力数据进行监测。

[0019] 所述的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，其中：所述远程中央控制系统采用PLC设备对电加热管和抽提风机进行启停和运行保护控制，其数据传输选用无线远传方式，是在PLC设备基础上增加无线模块，并搭建无线远传平台，从而对环境数据进行监测，还将温度、压力和流量监测装置与PLC设备连接，将场地相关数据收集至中控室内上位机组态软件实时显示并存储记录，上位机组态软件还能够对异常数据、操作进行报警提示，提示管理人员及时进行检修。

[0020] 与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：电加热井的电加热设备可设计成分段组合安装形式，根据不同的污染深度进行组装，对多个不同污染深度及类型的场地进行修复，从而实现加热系统循环利用。此外，该分段安装形式还可以针对目标污染层进行加热，对非目标深度则不进行加热，避免浪费电能。附图说明

[0021] 图1是本发明提供的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统的电加热井的分解结构示意图。

[0022] 图2是电加热井的整体布置剖视图。

[0023] 图3是本发明提供的污染土壤电热传导原位热脱附修复系统的整体结构示意图。

具体实施方式

[0024] 如图1、图2、图3所示，本发明提供的一种污染土壤电热传导原位热脱附修复系统，包括加热系统1、抽提系统2、监测系统3、尾气处理系统4、远程中央控制系统5以及辅助系统6，其中：

[0025] (1)加热系统1

[0026] 所述加热系统1具有若干个电加热井11，电加热井11布设方式优选为正三角形，电加热井11间距根据土壤目标温度和项目工期安排一般为2.5m～3.8m。电加热井11深度一般比场地污染下限低0.5～1m；

[0027] 所述电加热井11由电加热设备11B与外套保护管11A组成，所述外套保护管11A为无缝钢管焊接而成，外套保护管11A的长度比电加热设备11B的长度长0.5m～1m；外套保护管11A的外侧下部用回填土11C填充固定，上部用膨润土11D填充固定；

[0028] 所述电加热设备11B由串接在一起的多段电加热管111组成，每一段电加热管111又由电阻丝113、不锈钢外管117以及填充在不锈钢外管117内的氧化镁粉(未予图示)组成，各段电加热管111的不锈钢外管117之间通过法兰112和螺母连接，方便拆卸和组装；所述电加热丝113通过压实的所述氧化镁粉固定在所述不锈钢外管117内部，电加热丝113的两端设有相互匹配的接电卡子114，在电加热管111相互串接时，通过电加热丝113的接电卡子114的卡接，实现电流的传递；最下方的电加热管111的两根不同极性的电加热丝113的底端用U型接电卡子118相互连接而使电回路导通；如此设置，通过串接不同数量的电加热管
111，可使加热系统1能够深入至地下不同的深度，使加热系统1能够重复使用，实现循环利用；

[0029] 此外，所述电加热设备11B中还可串接有非加热组合段115，所述非加热组合段115中(用支架)固定有导电棒116(而没有电加热丝113)，导电棒116的两端同样设有所述接电卡子114，以实现电流的传递；如此设置，使加热系统1能够仅仅对目标深度污染土壤进行加热，对非目标深度则不进行加热，避免浪费电能；

[0030] 其中，每一段电加热管111的功率根据场地目标温度一般设计为1kw/m～2kw/m，电加热管111表面温度700℃以上。

[0031] (2)抽提系统2

[0032] 抽提系统2主要由抽提动力设备21和抽提井22组成，抽提井22由地上抽气管道连接至抽提动力设备21。抽提动力设备21为罗茨风机，最大抽提压力-50KPa以上，抽提风量根据现场情况一般为500m3/h～3000m3/h，另外风机需做防腐、防尘和耐高温处理。

[0033] 抽提井22布设在三口正三角形方式布设的电加热井11中心，井间距一般为3m～6m，布设数量为电加热井11的三分之一左右，抽提井22深度与污染层下界面齐平。抽提井22管的管壁需开缝和包网，所述开缝为左右交错横向开缝，开缝间距不大于50mm。抽提井22管外部包裹不锈钢丝网，丝网孔径一般小于100目。抽提井22与抽提井22管四周间隙填充50mm厚度粒径为不大于20目石英砂，抽提井22石英砂上部空隙需膨润土回填。

[0034] (3)尾气处理系统4

[0035] 针对原位热脱附抽提尾气高温、高湿和高粉尘的特点，开发低能耗智能尾气处理系统4，主要由气液分离器41、升温炉42、布袋除尘器43、低温等离子体44、引风机45和喷淋塔46组成，该尾气处理系统4采用低温等离子体形式对抽提气体中污染物进行去除，去除率可达95％以上。

[0036] (4)监测系统3

[0037] 监测系统3主要包括温度监测井31和压力监测井32。

[0038] 温度监测井31由温度监测探头和外套保护管组成，温度监测井31布设在三口三角形形式布设的电加热井11的中心冷点位置，垂向上温度监测井31深度与污染下界面齐平。温度监测井31中的温度监测探头与远程中央控制系统5连接，用于将场地的温度信号传至远程中央控制系统5进行处理，所述远程中央控制系统5能够远程控制加热系统1的启停、功率调节及场地温度数据的监测；

[0039] 压力监测井32由压力监测探头和压力井管组成，压力监测井32布设在三口三角形方式布设的抽提井22的中心位置，深度一般为2m～3m。压力监测装置将压力数据远传到远程中央控制系统5，远程中央控制系统5通过对现场数据进行存储和分析，控制罗茨风机的启停和频率变化。

[0040] (5)远程中央控制系统5

[0041] 所述远程中央控制系统5采用PLC设备对电加热管111和抽提动力设备21等关键设备进行启停和运行保护控制，其数据传输选用无线远传方式，是在PLC设备基础上增加无线模块，并搭建无线远传平台，从而对环境数据进行监测，还将温度、压力和流量监测装置与PLC设备连接，将场地相关数据收集至中控室内上位机组态软件实时显示并存储记录，上位机组态软件还能够对异常数据、操作进行报警提示，提示管理人员及时进行检修。

[0042] (6)辅助系统6：

[0043] 辅助系统6主要包括止水系统61、降水系统和保温系统62。止水系统61通常为单排双轴阻隔墙，阻隔深度一般大于污染深度1m～2m；降水系统为降水井，降水井间距和深度根据不同水文地质条件设置；保温系统自下而上通常分为3层，分别为黄沙、轻质保温砖和混凝土，通常黄沙和轻质保温砖10cm左右，混凝土厚度20cm～25cm。

[0044] 本发明实施时，先按照设计要求对场地进行降水井和止水帷幕施工，施工完毕即用水泵对场区进行降水和止水处理。根据相应设计位置和井间距要求分别对电加热井11、抽提井22和监测井进行钻孔和下管，完毕后对场地进行保温层铺设和浇筑，厚度与设计一致。对不同功能井群进行配套装置安装，安装完毕后，抽提井22进行地面管路连接，地面抽提管道总管连接到尾气处理系统4进气管道，并将尾气处理系统4各设备进行连接，最后各设备和装置进行强弱电安装，并与中央控制系统进行连接。

[0045] 开启中央控制系统内控制电加热井11按钮使其对场区进行加热，随着场区温度升高，分析现场压力井装置回传到中央控制系统的数据，场地呈现负压时，开启抽提动力设备21对土壤内部气体进行抽提，抽提后气体经过地面抽提管道后进入尾气处理系统，处理达标后经烟囱排出。其中，尾气处理系统产生废水集中回收，处理达标后排放。

[0046] 以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

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