用于土壤修复的热脱附热源系统及其方法与流程

本发明属于土壤修复领域，尤其涉及用于土壤修复的热脱附热源系统及其方法。

背景技术：

在土壤热脱附修复过程中，在填充有松软土源的热脱附容器中设置螺旋加热管，然后在加热螺旋管中连续导入高温的导热介质(导热油)，进而对热脱附容器中的土壤进行非直火的温和加热，在营造负压环境促进pcbs这类含氯有机物的迅速挥发，这种非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二恶英生成，采用放热螺旋管对土源加热平稳均匀，温度控制方便，避免了直接采用火焰的方式对土壤热脱附腔中的土源进行强烈高温加热，避免造成土源中由于温度过高产生挥发脱附之外的额外的氧化、分解等化学反应，造成二次污染；

然而加热这种高温导热介质的热源系统往往采用煤炭作为燃烧的燃料，会产生而外的污染，而乙醇作为一种液体清洁能源，在燃烧过程中产物直接是水和二氧化碳，而且乙醇属于可再生能源，而现有的锅炉中很少专门采用乙醇作为工业锅炉的燃料。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供加热均匀，能源清洁的用于土壤修复的热脱附热源系统及其方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的用于土壤修复的热脱附热源系统，包括乙醇蒸汽发生器，所述乙醇蒸汽发生器的内部包括上下分布的乙醇液体蓄压腔和乙醇蒸汽发生腔，所述乙醇液体蓄压腔与所述乙醇蒸汽发生腔之间设置有隔离板，所述隔离板内部设置有隔热腔；所述隔离板上还同轴心设置有注液管，所述注液管上端连通所述乙醇液体蓄压腔，所述注液管下端设置有出液头，所述出液头位于所述乙醇蒸汽发生腔顶部；且所述注液管内设置有第一液体电磁阀；

所述乙醇蒸汽发生腔内设置有柱状电热发热壳体，所述柱状电热发热壳体，所述电热发热壳体内同轴心设置有内壳体，所述内壳体与所述电热发热壳体之间形成电热丝隔层，所述电热丝隔层内盘旋设置有电热丝，所述电热丝通电后同时加热电热发热壳体和内壳体；所述内壳体内部为蒸汽蓄压柱腔；所述电热发热壳体顶部呈尖端朝上的圆锥引流体，所述圆锥引流体的尖端正上方对应出液头，所述圆锥引流体内设置有隔热锥腔，所述隔热锥腔下方为蒸汽蓄压柱腔，所述蒸汽蓄压腔与所述隔热锥腔之间设置有第二隔离板；还包括蒸汽导通弯管，所述蒸汽导通弯管的一端连通所述蒸汽蓄压腔，另一端连通所述乙醇蒸汽发生腔；还包括蒸汽导出管，所述蒸汽导出管的一端伸入所述蒸汽蓄压腔中，所述蒸汽导出管的另一端连接燃烧器的燃气进气端；所述电热发热壳体的外壁上还呈螺旋帯盘旋设置有金属气化坡，所述金属气化坡的螺旋帯内缘一体化连接所述电热发热壳体外壁；在同一纵截面上，所述金属气化坡的径向内侧端高于径向外侧端。

进一步的，所述乙醇液体蓄压腔内还设置有弹性膨胀气囊，所述弹性膨胀气囊内的气腔连通外部的导气管，所述导气管的另一端连接气体恒压器，所述气体恒压器能维持并控制弹性膨胀气囊内的气压；还包括乙醇液体供给管，所述乙醇液体供给管的出液端伸入所述乙醇液体蓄压腔中，且所述乙醇液体供给管内设置有第二电磁阀；所述金属气化坡的的纵截面上侧呈锯齿状；所述乙醇蒸汽发生腔中同轴心设置有内壁体，所述内壁体外侧设置有保温层；所述乙醇蒸汽发生腔的腔底为隔盘壁体，所述隔盘壁体下方为保温空腔。

进一步的，还包括燃烧加热炉体，所述燃烧加热炉体包括竖立姿态的柱形外壳体，所述外壳体内还同轴心包括内壳体，所述内壳体与所述外壳体之间形成保温隔层；

所述内壳体的内腔中还同轴心设置有柱状的换热壳体，所述内壳体与所述换热壳体之间形成导热油加热环腔，所述换热壳体内部为燃烧腔；所述燃烧加热炉体下方为所述燃烧器，所述喷火燃烧器的火焰喷嘴同轴心伸入所述燃烧腔底部，且所述火焰喷嘴的喷火方向朝上设置；

还包括助燃空气供给管，所述助燃空气供给管的出气端连通所述喷火燃烧器的助燃空气进气端，所述燃烧腔内还设置有电子点火装置；所述换热壳体和内壳体的壁体均为导热金属材质；所述导热油加热环腔内呈螺旋状盘旋设置有金属热烟螺旋管；所述金属热烟螺旋管同轴心夹设在所述换热壳体和内壳体的壁体之间，且所述金属热烟螺旋管将环柱状的导热油加热环腔分割形成导热油螺旋换热通道；

所述金属热烟螺旋管的螺旋内圈与所述换热壳体外壁紧密接触，所述金属热烟螺旋管的螺旋外圈焊接连接所述内壳体内壁；所述金属热烟螺旋管的螺旋上端通过过渡管连通所述燃烧腔顶部；所述金属热烟螺旋管的螺旋下端连通烟气导出管，所述烟气导出管的出烟端连通尾气净化装置.，所述尾气净化装置.的出烟端连通排烟管.。

进一步的，所述燃烧腔内还同轴心设置有柱形的火焰引流壳体，所述火焰引流壳体的圆柱壁体与所述换热壳体内壁之间形成环柱状的火焰引流通道，所述火焰引流壳体的下端为尖锥形的引流锥，所述引流锥的正下方为同轴心的火焰喷嘴；所述火焰引流壳体的上端一体化连通所述换热壳体的顶部壁体，且所述换热壳体的顶部壁体上侧为导热油过渡腔，所述导热油螺旋换热通道的上端连通所述导热油过渡腔，所述导热油螺旋换热通道的下端连通冷导热油进液管；

所述火焰引流壳体内部为空心的导热油第二加热腔；所述导热油第二加热腔内还同轴心设置有出液竖管，所述出液竖管下端进液口连通与所述导热油第二加热腔底部，且所述出液竖管与所述火焰引流壳体之间形成第二导热油加热通道，所述第二导热油加热通道上端连通所述导热油过渡腔，所述出液竖管内部为出液通道；还包括热导热油出液管，所述热导热油出液管的进液端连通所述出液竖管上端。

进一步的，蒸汽发生方法：先通过气体恒压器控制弹性膨胀气囊内气压减小，进而使弹性膨胀气囊收缩，然后通过乙醇液体供给管向乙醇液体蓄压腔内注满液体乙醇，然后向气体恒压器控制弹性膨胀气囊内的压力增大，进而使弹性膨胀气囊处于有持续膨胀的趋势，随着乙醇液体蓄压腔内的液体逐渐流出，弹性膨胀气囊也会随之膨胀变大，进而维持乙醇液体蓄压腔内持续的压强；与此同时将电热丝隔层内的电热丝通电进而，加热电热发热壳体和内壳体同时受到电热丝的加热并升温，加热电热发热壳体上的热量通过热传导传导给金属气化坡，进而使金属气化坡处于持续发热状态；此时打开第一液体电磁阀，进而乙醇液体蓄压腔内的乙醇液体在气囊膨胀压力作用下通过出液头持续缓慢下漏至圆锥引流体上，进而顺着圆锥引流体均匀导流至金属气化坡上端，然后乙醇液体沿金属气化坡的螺旋坡面缓慢下流，在乙醇液体沿金属气化坡的螺旋坡面缓慢下流的过程中被逐渐加热气化成乙醇蒸汽并扩散至乙醇蒸汽发生腔中，通过实时调整电热加热丝的加热功率，使乙醇液体沿金属气化坡下流至的螺旋坡面的下端时刚好完全气化完成，这样使整个金属气化坡的坡面所发出的热量都充分利用，尽最大限度提高蒸汽发生效率；进而蒸汽发生腔中的乙醇蒸汽通过蒸汽导通弯管导入到蒸汽蓄压柱腔中，随着蒸汽的累积蒸汽蓄压柱腔中的蓄压力逐渐变大，进而蒸汽蓄压柱腔中的蓄压乙醇蒸汽通过蒸汽导出管导出至连接燃烧器的燃气进气端，由于内壳体处于持续被电热丝加热的状态，因而蒸汽蓄压柱腔内处于被持续加热状态，因而不会发生蒸汽冷凝现象，并且还能维持其高温的蓄压乙醇蒸汽；

导热油加热方法：将待加热的冷导热油通过冷导热油进液管导入到导热油螺旋换热通道中，并且导热油沿导热油螺旋换热通道向上缓慢流动，进而导热油螺旋换热通道内的导热油最终通过导热油过渡腔进入到第二导热油加热通道，并沿第二导热油加热通道缓慢向下流动，最终第二导热油加热通道中向下流动的导热油通过出液通道流出热导热油出液管；

与此同时，启动喷火燃烧器，进而火焰喷嘴向燃烧腔内的引流锥喷出燃烧火焰，进而被灼烧的引流锥壁体受到强烈加热，进而引流锥壁体将热量迅速传递到导热油第二加热腔中，并且从火焰喷嘴向上喷出的火焰在火焰引流壳体的引流作用下呈环状均匀扩散至环柱状的火焰引流通道中，火焰迅速沿火焰引流通道向上攀升，火焰引流通道中向上逐渐攀升的火焰同时对火焰引流壳体和换热壳体进行持续加热，进而火焰引流壳体所吸收的热量传递给第二导热油加热通道缓慢向下流动的导热油；换热壳体所吸收的热量通过热传导传递给沿导热油螺旋换热通道内向上做螺旋缓慢流动的导热油；进而燃烧产生的高温烟气在火焰引流通道的顶部通过过渡管连续导入到金属热烟螺旋管中，与此同时金属热烟螺旋管内的高温烟气也将热量传递给导热油螺旋换热通道内向上做螺旋缓慢流动的导热油；与此同时由于金属热烟螺旋管与内壳体是焊接关系，因而金属热烟螺旋管还将部分热量传递给内壳体，进而使内壳体也成为发热体，并向导热油螺旋换热通道内向上做螺旋缓慢流动的导热油加热，进而相当于增加了金属热烟螺旋管的换热面积；综上过程中：导热油螺旋换热通道内向上做螺旋缓慢流动的导热油同时受到内壳体、金属热烟螺旋管、换热壳体的全方位加热，进而提高换热效率，进而金属热烟螺旋管中的烟气从烟气导出管导出至尾气净化装置.中，最终通过排烟管.完全导出外界。

有益效果：本发明的，结构简单，乙醇液体沿金属气化坡的螺旋坡面缓慢下流，在乙醇液体沿金属气化坡的螺旋坡面缓慢下流的过程中被逐渐加热气化成乙醇蒸汽并扩散至乙醇蒸汽发生腔中，通过实时调整电热加热丝的加热功率，使乙醇液体沿金属气化坡下流至的螺旋坡面的下端时刚好完全气化完成，这样使整个金属气化坡的坡面所发出的热量都充分利用，尽最大限度提高蒸汽发生效率；由于内壳体处于持续被电热丝加热的状态，因而蒸汽蓄压柱腔内处于被持续加热状态，因而不会发生蒸汽冷凝现象，并且还能维持其高温的蓄压乙醇蒸汽。

附图说明

附图1为本发明整体正剖结构示意图；

附图2为蒸汽发生器示意图；

附图3为蒸汽发生器剖开示意图；

附图4为蒸汽发生器的局部剖开示意图；

附图5为燃烧加热炉体结构示意图；

附图6为燃烧加热炉体第一剖开示意图；

附图7为燃烧加热炉体第二剖开示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本方案的结构介绍：如附图1至7所示的用于土壤修复的热脱附热源系统，包括乙醇蒸汽发生器57，所述乙醇蒸汽发生器57的内部包括上下分布的乙醇液体蓄压腔37和乙醇蒸汽发生腔35，所述乙醇液体蓄压腔37与所述乙醇蒸汽发生腔35之间设置有隔离板49，所述隔离板49内部设置有隔热腔48；所述隔离板49上还同轴心设置有注液管47，所述注液管47上端连通所述乙醇液体蓄压腔37，所述注液管47下端设置有出液头55，所述出液头55位于所述乙醇蒸汽发生腔35顶部；且所述注液管47内设置有第一液体电磁阀36；

所述乙醇蒸汽发生腔35内设置有柱状电热发热壳体33，所述柱状电热发热壳体33，所述电热发热壳体33内同轴心设置有内壳体43，所述内壳体43与所述电热发热壳体33之间形成电热丝隔层31，所述电热丝隔层31内盘旋设置有电热丝54，所述电热丝54通电后同时加热电热发热壳体33和内壳体43；所述内壳体43内部为蒸汽蓄压柱腔45；所述电热发热壳体33顶部呈尖端朝上的圆锥引流体46，所述圆锥引流体46的尖端正上方对应出液头55，所述圆锥引流体46内设置有隔热锥腔34，所述隔热锥腔34下方为蒸汽蓄压柱腔45，所述蒸汽蓄压腔45与所述隔热锥腔34之间设置有第二隔离板110；还包括蒸汽导通弯管42，所述蒸汽导通弯管42的一端连通所述蒸汽蓄压腔45，另一端连通所述乙醇蒸汽发生腔35；还包括蒸汽导出管15，所述蒸汽导出管15的一端伸入所述蒸汽蓄压腔45中，所述蒸汽导出管15的另一端连接燃烧器14的燃气进气端；所述电热发热壳体33的外壁上还呈螺旋帯盘旋设置有金属气化坡41，所述金属气化坡41的螺旋帯内缘一体化连接所述电热发热壳体33外壁；在同一纵截面上，所述金属气化坡41的径向内侧端高于径向外侧端。

所述乙醇液体蓄压腔37内还设置有弹性膨胀气囊38，所述弹性膨胀气囊38内的气腔连通外部的导气管29，所述导气管29的另一端连接气体恒压器56，所述气体恒压器56能维持并控制弹性膨胀气囊38内的气压；还包括乙醇液体供给管52，所述乙醇液体供给管52的出液端伸入所述乙醇液体蓄压腔37中，且所述乙醇液体供给管52内设置有第二电磁阀51；所述金属气化坡41的的纵截面上侧呈锯齿状57；所述乙醇蒸汽发生腔35中同轴心设置有内壁体32，所述内壁体32外侧设置有保温层44；所述乙醇蒸汽发生腔35的腔底为隔盘壁体30，所述隔盘壁体30下方为保温空腔40。

还包括燃烧加热炉体27，所述燃烧加热炉体27包括竖立姿态的柱形外壳体5，所述外壳体5内还同轴心包括内壳体7，所述内壳体7与所述外壳体5之间形成保温隔层6；

所述内壳体7的内腔中还同轴心设置有柱状的换热壳体9，所述内壳体7与所述换热壳体9之间形成导热油加热环腔，所述换热壳体9内部为燃烧腔19；所述燃烧加热炉体27下方为所述燃烧器14，所述喷火燃烧器14的火焰喷嘴13同轴心伸入所述燃烧腔19底部，且所述火焰喷嘴13的喷火方向朝上设置；

还包括助燃空气供给管16，所述助燃空气供给管16的出气端连通所述喷火燃烧器14的助燃空气进气端，所述燃烧腔19内还设置有电子点火装置；所述换热壳体9和内壳体7的壁体均为导热金属材质；所述导热油加热环腔内呈螺旋状盘旋设置有金属热烟螺旋管2；所述金属热烟螺旋管2同轴心夹设在所述换热壳体9和内壳体7的壁体之间，且所述金属热烟螺旋管2将环柱状的导热油加热环腔分割形成导热油螺旋换热通道4；

所述金属热烟螺旋管2的螺旋内圈与所述换热壳体9外壁紧密接触，所述金属热烟螺旋管2的螺旋外圈焊接连接所述内壳体7内壁；所述金属热烟螺旋管2的螺旋上端通过过渡管25连通所述燃烧腔19顶部；所述金属热烟螺旋管2的螺旋下端连通烟气导出管11，所述烟气导出管11的出烟端连通尾气净化装置11.1，所述尾气净化装置11.1的出烟端连通排烟管3.1。

所述燃烧腔19内还同轴心设置有柱形的火焰引流壳体10，所述火焰引流壳体10的圆柱壁体与所述换热壳体9内壁之间形成环柱状的火焰引流通道3，所述火焰引流壳体10的下端为尖锥形的引流锥12，所述引流锥12的正下方为同轴心的火焰喷嘴13；所述火焰引流壳体10的上端一体化连通所述换热壳体9的顶部壁体32，且所述换热壳体9的顶部壁体32上侧为导热油过渡腔20，所述导热油螺旋换热通道4的上端连通所述导热油过渡腔20，所述导热油螺旋换热通道4的下端连通冷导热油进液管17；

所述火焰引流壳体10内部为空心的导热油第二加热腔18；所述导热油第二加热腔18内还同轴心设置有出液竖管28，所述出液竖管28下端进液口连通与所述导热油第二加热腔18底部，且所述出液竖管28与所述火焰引流壳体10之间形成第二导热油加热通道1，所述第二导热油加热通道1上端连通所述导热油过渡腔20，所述出液竖管28内部为出液通道8；还包括热导热油出液管23，所述热导热油出液管23的进液端连通所述出液竖管28上端。

本方案的方法、过程以及技术进步整理如下：

蒸汽发生方法：先通过气体恒压器56控制弹性膨胀气囊38内气压减小，进而使弹性膨胀气囊38收缩，然后通过乙醇液体供给管52向乙醇液体蓄压腔37内注满液体乙醇，然后向气体恒压器56控制弹性膨胀气囊38内的压力增大，进而使弹性膨胀气囊38处于有持续膨胀的趋势，随着乙醇液体蓄压腔37内的液体逐渐流出，弹性膨胀气囊38也会随之膨胀变大，进而维持乙醇液体蓄压腔37内持续的压强；与此同时将电热丝隔层31内的电热丝54通电进而，加热电热发热壳体33和内壳体43同时受到电热丝54的加热并升温，加热电热发热壳体33上的热量通过热传导传导给金属气化坡41，进而使金属气化坡41处于持续发热状态；此时打开第一液体电磁阀36，进而乙醇液体蓄压腔37内的乙醇液体在气囊膨胀压力作用下通过出液头55持续缓慢下漏至圆锥引流体46上，进而顺着圆锥引流体46均匀导流至金属气化坡41上端，然后乙醇液体沿金属气化坡41的螺旋坡面缓慢下流，在乙醇液体沿金属气化坡41的螺旋坡面缓慢下流的过程中被逐渐加热气化成乙醇蒸汽并扩散至乙醇蒸汽发生腔35中，通过实时调整电热加热丝54的加热功率，使乙醇液体沿金属气化坡41下流至的螺旋坡面的下端时刚好完全气化完成，这样使整个金属气化坡41的坡面所发出的热量都充分利用，尽最大限度提高蒸汽发生效率；进而蒸汽发生腔35中的乙醇蒸汽通过蒸汽导通弯管42导入到蒸汽蓄压柱腔45中，随着蒸汽的累积蒸汽蓄压柱腔45中的蓄压力逐渐变大，进而蒸汽蓄压柱腔45中的蓄压乙醇蒸汽通过蒸汽导出管15导出至连接燃烧器14的燃气进气端，由于内壳体43处于持续被电热丝加热的状态，因而蒸汽蓄压柱腔45内处于被持续加热状态，因而不会发生蒸汽冷凝现象，并且还能维持其高温的蓄压乙醇蒸汽；

导热油加热方法：将待加热的冷导热油通过冷导热油进液管17导入到导热油螺旋换热通道4中，并且导热油沿导热油螺旋换热通道4向上缓慢流动，进而导热油螺旋换热通道4内的导热油最终通过导热油过渡腔20进入到第二导热油加热通道1，并沿第二导热油加热通道1缓慢向下流动，最终第二导热油加热通道1中向下流动的导热油通过出液通道8流出热导热油出液管23；

与此同时，启动喷火燃烧器14，进而火焰喷嘴13向燃烧腔19内的引流锥12喷出燃烧火焰，进而被灼烧的引流锥12壁体受到强烈加热，进而引流锥12壁体将热量迅速传递到导热油第二加热腔18中，并且从火焰喷嘴13向上喷出的火焰在火焰引流壳体10的引流作用下呈环状均匀扩散至环柱状的火焰引流通道3中，火焰迅速沿火焰引流通道3向上攀升，火焰引流通道3中向上逐渐攀升的火焰同时对火焰引流壳体10和换热壳体9进行持续加热，进而火焰引流壳体10所吸收的热量传递给第二导热油加热通道1缓慢向下流动的导热油；换热壳体9所吸收的热量通过热传导传递给沿导热油螺旋换热通道4内向上做螺旋缓慢流动的导热油；进而燃烧产生的高温烟气在火焰引流通道3的顶部通过过渡管25连续导入到金属热烟螺旋管2中，与此同时金属热烟螺旋管2内的高温烟气也将热量传递给导热油螺旋换热通道4内向上做螺旋缓慢流动的导热油；与此同时由于金属热烟螺旋管2与内壳体7是焊接关系，因而金属热烟螺旋管2还将部分热量传递给内壳体7，进而使内壳体7也成为发热体，并向导热油螺旋换热通道4内向上做螺旋缓慢流动的导热油加热，进而相当于增加了金属热烟螺旋管2的换热面积；综上过程中：导热油螺旋换热通道4内向上做螺旋缓慢流动的导热油同时受到内壳体7、金属热烟螺旋管2、换热壳体9的全方位加热，进而提高换热效率，进而金属热烟螺旋管2中的烟气从烟气导出管11导出至尾气净化装置11.1中，最终通过排烟管3.1完全导出外界。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。