利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法与流程

本发明涉及有机污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法。

背景技术：

随着城市工业化水平的不断提高，大量石油化工、煤化工等有机化工企业不断兴起，在这些企业生产过程中，大量有毒有害化学品不可避免地进入土壤环境，造成土壤的污染；土壤中的污染物通过食物、呼吸等途径进入人体进而威胁人身健康；因此对污染土壤进行修复变得势在必行。

目前主要采用的土壤修复技术是异位焚烧修复技术：即将受污染的土壤挖出来放入焚烧炉中进行高温焚烧。但是这种土壤修复技术存在修复成本高、能耗高、运输量大等缺点，特别不适合较大面积有机污染土壤的修复。近年来出现了原位热脱附技术，但也存在诸多缺点，如采用抽提装置收集有机污染物，抽提装置运行一段时间就会出现导气孔阻塞影响排气；污染土壤表面用水泥封存虽然抑制有机污染物的外逸但对土壤造成新的污染；土壤深层做地下巷道方法不但增加工程造价并且施工非常困难。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法，可实现有机污染土壤原位高效净化，运行可靠，投资运行成本低，使用寿命长。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统，包括由加热单元、收集单元、负压风机、换热单元、燃烧净化单元、正压风机及燃烧单元组成的循环净化系统；所述加热单元为多个均匀插设在有机污染土壤内，加热单元的顶部与有机污染土壤表面平齐并在其上设有筛网，加热单元的上方设收集单元，收集单元为罩体结构，其侧边的底端插入有机污染土壤中并将加热单元围在其中；燃烧单元的燃烧加热端通过热风管道伸入收集单元后一一对应地与对热单元连接，燃烧单元的进风口通过管道与正压风机的出风口相连；收集单元通过管道连接负压风机的进风口，负压风机的进风口通过管道与换热单元的第一介质通道入口相连，换热单元的第一介质通道出口通过管道连接燃烧净化单元的燃烧气体入口，燃烧净化单元的净化气体出口通过管道与换热单元的第二介质通道入口相连，换热单元的第二介质通道出口连接气体排放管道；换热单元的第三介质通道入口与大气相连，换热单元的第三介质通道出口通过管道连接正压风机的进风口。

所述加热单元由燃气加热管及设于燃气加热管外侧的套管组成；燃气加热管的顶部连接燃烧单元的热风管道，燃气加热管的底部为敞口结构，外壁设有散热肋片；所述套管的顶部和底部均为封闭结构，侧壁自上而下设有多个孔径依次增大的通孔，套管底部的通孔孔径最大。

所述负压风机与换热单元之间的管道上还设有气水分离单元。

所述收集单元是具有规则形状的吸气罩。

所述正压风机、负压风机均配置变频电机。

所述换热单元内部设有多段换热管组，组成换热管组的每根换热管外围均设有散热肋片。

所述燃烧净化单元、燃烧单元采用天然气或者液化气作为燃料。

所述收集单元侧边的底端插入有机污染土壤中的深度为50～100cm。

利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的方法，通过所述利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统实现，具体包括如下步骤：

1)根据面积大小，将有机污染土壤区域划分为多个处理单元，每个处理单元均设置一个收集单元及对应数量的加热单元；

2)系统启动后，燃烧单元中燃料与换热后的空气混合燃烧，其热量通过热风管道传递到加热单元，在热风直接加热、套管间接传热的共同作用下，有机污染土壤中的挥发分不断析出，并通过收集单元收集；

3)在负压风机的抽吸作用下，收集单元收集的气体进入换热单元，升温后进入燃烧净化单元进行高温燃烧，燃烧后的尾气在换热单元中与收集单元收集的气体和室外大气进行换热，经检测达标后排放；

4)室外大气通过换热单元升温后，在正压风机的作用下进入燃烧单元与燃料混合后燃烧产生热风；循环净化系统中，正压风机和负压风机共同调节，使收集单元处于相对压力为-50～-100pa的微负压状态，并对下方的有机污染土壤产生抽吸力；

5)循环净化系统连续工作，实现对有机污染土壤的高效净化。

当有机污染土壤中含水量≥10％时，在换热单元上游设置气水分离单元，用于去除收集单元所收集气体中的水分。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)加热单元中，燃气加热管底部为敞口结构，外壁设肋片；套管的顶部和底部为封闭结构，有利于增加热风停留时间，最大化地利用热风的热量；

2)套管侧壁开孔的结构使热风通过多个均布的通孔进入有机污染土壤中，在通过热风对有机污染土壤进行加热的基础上进行二次加热，有效利用热风的热量；孔径自上至下依次增大的结构有利于热风更多地进入深层土壤，自下而上扩散，对土壤中有机挥发分的析出起到协同作用；

3)收集单元采用整体式吸气罩，结构简单、方便制作，用于对挥发分气体进行整体收集，有效避免分散收集不均、抽提装置气孔阻塞的问题；收集单元的侧壁伸入土壤内一定深度，可在有效避免收集气外逸的同时防止外界空气进入收集单元内；

4)有机污染土壤表面设有筛网，既不会对土壤产生破坏，又有效避免尘土被收集气带出；

5)气水分离单元能够有效去除收集气体中的水分，降低后续燃烧净化单元能源消耗，降低成本；

6)换热单元设置多段换热管组，换热管外设有散热肋片，有效提升换热效率，增加烟气停留时间，有效降低燃烧净化单元和燃烧加热单元的能源消耗，节省成本；

7)正压风机、负压风机采用变频电机联锁控制，实现收集单元保持微负压，对收集气体高效收集的同时抑制土壤中尘土飞扬，并且有效控制外界空气的侵入量，降低设备运行负荷；

8)燃烧单元采用清洁燃料，保证收集气高效净化同时燃烧尾气达标排放；

9)采用高温燃烧方式有效处理收集气，同时无废物产生。

附图说明

图1是本发明所述一种利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统的结构示意图。

图中：1.加热单元2.收集单元3.负压风机4.气水分离单元5.换热单元6.燃烧净化单元7.正压风机8.燃烧单元9.热风管道10.燃气加热管11.套管12.筛网13.有机污染土壤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统，包括由加热单元1、收集单元2、负压风机3、换热单元5、燃烧净化单元6、正压风机7及燃烧单元8组成的循环净化系统；所述加热单元1为多个均匀插设在有机污染土壤内，加热单元1的顶部与有机污染土壤13表面平齐并在其上设有筛网12，加热单元1的上方设收集单元2，收集单元2为罩体结构，其侧边的底端插入有机污染土壤13中并将加热单元1围在其中；燃烧单元8的燃烧加热端通过热风管道9伸入收集单元2后一一对应地与对热单元1连接，燃烧单元8的进风口通过管道与正压风机3的出风口相连；收集单元2通过管道连接负压风机3的进风口，负压风机3的进风口通过管道与换热单元5的第一介质通道入口相连，换热单元5的第一介质通道出口通过管道连接燃烧净化单元6的燃烧气体入口，燃烧净化单元6的净化气体出口通过管道与换热单元5的第二介质通道入口相连，换热单元5的第二介质通道出口连接气体排放管道；换热单元5的第三介质通道入口与大气相连，换热单元5的第三介质通道出口通过管道连接正压风机7的进风口。

所述加热单元1由燃气加热管10及设于燃气加热管10外侧的套管11组成；燃气加热管10的顶部连接燃烧单元8的热风管道9，燃气加热管10的底部为敞口结构，外壁设有散热肋片；所述套管11的顶部和底部均为封闭结构，侧壁自上而下设有多个孔径依次增大的通孔，套管11底部的通孔孔径最大。

所述负压风机3与换热单元5之间的管道上还设有气水分离单元4。

所述收集单元2是具有规则形状的吸气罩。

所述正压风机7、负压风机3均配置变频电机。

所述换热单元5内部设有多段换热管组，组成换热管组的每根换热管外围均设有散热肋片。

所述燃烧净化单元6、燃烧单元8采用天然气或者液化气作为燃料。

所述收集单元2侧边的底端插入有机污染土壤13中的深度为50～100cm。

利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的方法，通过所述利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统实现，具体包括如下步骤：

1)根据面积大小，将有机污染土壤区域划分为多个处理单元，每个处理单元均设置一个收集单元及对应数量的加热单元；

2)系统启动后，燃烧单元8中燃料与换热后的空气混合燃烧，其热量通过热风管道9传递到加热单元1，在热风直接加热、套管间接传热的共同作用下，有机污染土壤13中的挥发分不断析出，并通过收集单元2收集；

3)在负压风机3的抽吸作用下，收集单元2收集的气体进入换热单元5，升温后进入燃烧净化单元6进行高温燃烧，燃烧后的尾气在换热单元5中与收集单元2收集的气体和室外大气进行换热，经检测达标后排放；

4)室外大气通过换热单元5升温后，在正压风机7的作用下进入燃烧单元8与燃料混合后燃烧产生热风；循环净化系统中，正压风机7和负压风机3共同调节，使收集单元2处于相对压力为-50～-100pa的微负压状态，并对下方的有机污染土壤13产生抽吸力；

5)循环净化系统连续工作，实现对有机污染土壤13的高效净化。

当有机污染土壤13中含水量≥10％时，在换热单元5上游设置气水分离单元4，用于去除收集单元2所收集气体中的水分。

本发明所述利用燃烧热风原位热脱附净化有机污染土壤的系统及方法，不仅可实现污染土壤原位高效净化，并且系统运行可靠，投资运行成本低，尾气达标排放，使用寿命长。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。