一种用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机的制作方法

本发明涉及一种用于污染场地修复的装置，具体地，涉及一种用于污染场地原位热脱附或者堆体式热脱附修复的智能燃烧处理一体机。

背景技术：

热脱附(thermaldesorption)技术可广泛适用于挥发性有机物、半挥发性有机物、石油烃类或汞污染场地的原位或者异位修复。该技术通过直接或间接加热的方式，将污染土壤和/或地下水加热至接近甚至超过目标污染物的沸点，通过控制体系温度和高温持续时间有选择地促使目标污染物解吸、气化、挥发、分解或者增加其流动性，使目标污染物与土壤介质分离、去除，从而实现污染场地修复的目的。

原位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，主要由场地原位加热单元、污染物原位抽提单元以及废水/废气处理单元等构成。堆体式热脱附修复技术则可以在污染场地原地异位实施，通过对污染土壤开挖后在地面置成堆体，再对堆体布设加热单元和抽提单元，并同时配套废水/废气处理等单元。

加热单元是整个原位热脱附或者堆体式热脱附技术的核心，其通过将电能、热能或者化学能等不同形式的能量以电阻发热、电热转换或燃烧产热后热传导加热或者蒸汽注射加热等方式转化或转移至污染区域，使受污染的土壤和/或地下水逐步升温达到目标修复温度并维持一定时间，从而可将目标污染物从原本赋存的土壤介质分离去除。

目前，原位热脱附修复技术或者堆体式热脱附技术在国内污染场地修复中的工程应用仍然较为有限，限制其推广应用的主要原因在于部分场地临时性的大规模用电不易获取、蒸汽注射加热脱附技术易受到土壤条件和目标温度上限的限制、加热所需能源成本较高、产生的脱附废气不易处理等各种困难。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于污染场地修复的装置，针对原位热脱附修复技术或者堆体式热脱附修复技术的加热单元和废气处理单元的不足，是能够以常规气体燃料为能量来源，能源利用效率高，系统设备简单、安全、稳定、可靠，兼具燃烧产热和废气热力燃烧处理功能的智能燃烧处理一体机，为热脱附修复技术提供稳定的高温燃烧烟气热源及良好的高浓度脱附有机废气热处理解决方案。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的一体机包含燃气供应单元、助燃空气供应单元、回燃废气导入单元、燃烧器、燃烧室，以及控制柜。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的燃气供应单元包含燃气供应管路，以及沿燃气通入方向依次设置在燃气供应管路上的燃气截止阀、减压调节阀、燃气压力表，燃气供应管路的另一端通过控制柜后进入燃烧器内，位于控制柜内的燃气供应管路上设有自动切断阀和手动切断阀。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的助燃空气供应单元包含一次风管路和二次风管路；一次风管路上设有一次风接入调节阀和一次风管道风机，一次风管路在设有一次风接入调节阀的一端连通大气，另一端连通燃烧器，二次风管路上设有二次风接入调节阀和二次风管道风机，二次风管路在设有二次风接入调节阀的一端连通大气，另一端连通燃烧室。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的回燃废气导入单元包含两个管路，其中第一管路的一端接入回燃废气，另一端与一次风接入调节阀和一次风管道风机之间的一次风管路连通，第二管路的一端也接入回燃废气，另一端与二次风接入调节阀和二次风管道风机之间的二次风管路连通；第一管路上设有回燃废气配焰接入阀，第二管路上设有回燃废气离焰接入阀。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的燃烧器为贯通的圆管形结构，一端与控制柜连接，另一端通入燃烧室内；所述的燃烧器设有套置的外管和内管；燃烧器外管通过其侧面与一次风管道连通；燃气供应管路从控制柜中伸入燃烧器的内管底部，在位于燃烧器内管内的燃气供应管路末端设有燃气烧嘴；燃烧器内管底部的出口处为配焰燃烧区，在该处设有高压点火器和火焰探测器；高压点火器的点火头位于燃气烧嘴出口处，点火的控制开关设置在控制柜内；火焰探测器的探头设置在燃气烧嘴出口处的与点火器点火头相对的位置，火焰探测器的控制器设置在控制柜内。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的燃气供应管路进入控制柜后分为若干并列的支路，每个支路上分别设有一个手动切断阀，每个支路在其位于燃烧器内管内的末端分别设有一个燃气烧嘴。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的燃烧室为圆柱形的筒状结构，一端与燃烧器连接，另一端与设置在加热土体中的加热管连通，所述的燃烧室通过其侧面与二次风管路连通，燃烧室的内壁表面设有一层耐火层；燃烧器的出口端位于燃烧室内，燃烧室内在燃烧器的出口端之外为离焰燃烧区。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的控制柜上设有控制面板，控制面板上设有操作开关区域、运行指示区域与报警复位区域；操作开关区域设有控制高压点火器的点火开关，以及分别控制一次风管道风机和二次风管道风机的管道风机开关；运行指示区域设有显示燃烧器火焰状态以及各管道风机运行状态的信号指示灯，报警复位区域设有声光报警灯与点火复位按钮。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的控制柜，内部设有电源控制模块、烧嘴控制模块、开关控制模块、压差探测仪，以及位于燃气供应管路上的自动切断阀和手动切断阀；电源控制模块设有电源开关、接触器、交流转直流电源；开关控制模块控制点火开关、管道风机开关，以及自动切断阀；烧嘴控制模块设有火焰探测器控制器与高压点火变压器；在非点火工况下火焰探测器探测到燃烧器处无火焰时，火焰探测器控制器自动切断燃气供应。

上述的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，其中，所述的压差探测仪设有压力传感器，压力传感器通过软管与燃烧器的外管连通并监测其内部压力，该压力不符合设定值时，控制柜控制高压点火器不能点火，或控制切断燃气供应。

本发明提供的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机具有以下优点：

本发明的智能燃烧处理一体机可通过燃烧产热的方式将气体燃料的化学能转换为热能，直接以一体机燃烧产生的高温烟气作为热载体通过热传导的方式对原地土壤或者堆体土壤进行加热，从而提高污染土壤的温度并实现目标污染物的脱附去除。此外，热脱附修复过程中产生的高浓度脱附有机废气还可送入智能燃烧处理一体机进行热力燃烧处理，在完成热脱附废气有效处理的前提下还可利用脱附出的有机污染物的化学能，节省气体燃料的使用，实现良好的节能降耗效果。

附图说明

图1为本发明的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机的结构示意图。

图2为本发明的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机的控制面板示意图。

图3为本发明的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机的控制柜内部电路图。

其中：1、燃气截止阀；2、减压调节阀；3、燃气压力表；4、自动切断阀；5、手动切断阀；6、燃烧器；7、一次风接入调节阀；8、一次风管道风机；9、二次风接入调节阀；10、二次风管道风机；11、燃烧室；12、回燃废气配焰接入阀；13、回燃废气离焰接入阀；14、内管；15、烧嘴；16、外管；17、配焰燃烧区；18、点火器；19、火焰探测器；20、离焰燃烧区；21、耐火层；22、电源控制模块；23、烧嘴控制模块；24、压力传感器；25、操作开关区域；26、运行指示区域；27、报警复位区域；28、开关控制模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1所示，本发明提供的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，包含燃气供应单元、助燃空气供应单元、回燃废气导入单元、燃烧器6、燃烧室11，以及控制柜。

燃气供应单元包含燃气供应管路，以及沿燃气通入方向依次设置在燃气供应管路上的燃气截止阀1、减压调节阀2、燃气压力表3，燃气供应管路的另一端通过控制柜后进入燃烧器6内，位于控制柜内的燃气供应管路上设有自动切断阀4和手动切断阀5。自动切断阀4可以根据智能燃烧处理一体机运行中碰到的异常情况自动切断燃气供应。外来气源管道经燃气截止阀1与减压调节阀2连接，再经燃气供应管路送入燃烧器6。燃气供应管路上设有自动切断阀4，置于控制柜内，可以根据智能燃烧处理一体机运行中碰到的异常情况自动切断燃气供应，确保设备安全。燃气流量可由减压调节阀2调节。

助燃空气供应单元包含一次风管路和二次风管路；一次风管路上设有一次风接入调节阀7和一次风管道风机8，一次风管路在设有一次风接入调节阀7的一端连通大气，另一端连通燃烧器6，二次风管路上设有二次风接入调节阀9和二次风管道风机10，二次风管路在设有二次风接入调节阀9的一端连通大气，另一端连通燃烧室11。助燃空气经一次风管路送入燃烧器6，经二次风管路送入燃烧室11帮助燃气燃烧。助燃空气经一次风管路送入燃烧器6，经二次风管路送入燃烧室11。助燃空气既可由管道风机正压送入并在燃烧器6处形成正压燃烧，也可通过热脱附单元设置的高温排烟风机运行产生的负压吸入并在燃烧器6处形成负压燃烧。管道风机的启停可通过控制柜上的操作开关进行手动操作。助燃空气流量可由减压调节阀2调节。相比负压燃烧，正压燃烧往往可以获得更高的烟气温度，且正压高温烟气具有更强的湍流状态，导热能力更强。

回燃废气导入单元包含两个管路，其中第一管路的一端接入回燃废气，另一端与一次风接入调节阀7和一次风管道风机8之间的一次风管路连通，脱附有机废气随一次风一起进入燃烧器6形成有机废气的配焰热力燃烧处理。第二管路的一端也接入回燃废气，另一端与二次风接入调节阀9和二次风管道风机10之间的二次风管路连通，脱附有机废气随二次风一起进入燃烧室11形成有机废气的离焰热力燃烧处理。第一管路上设有回燃废气配焰接入阀12，第二管路上设有回燃废气离焰接入阀13。两个接入回燃废气的管路内的脱附有机废气流量可根据废气湿度、有机物质浓度等实际情况通过各自管路上的接入阀调节，这种设计既可实现燃烧器6的稳定燃烧，又能让脱附有机废气尽可能多的在高温段完成热力燃烧处理，提高废气处理效率。

燃烧器6为贯通的圆管形结构，一端与控制柜连接，另一端通入燃烧室11内；燃烧器6设有套置的外管16和内管14；燃烧器6外管16通过其侧面与一次风管道连通；燃气供应管路从控制柜中伸入燃烧器6的内管14底部，在位于燃烧器6内管14内的燃气供应管路末端设有燃气烧嘴15；燃烧器6内管14底部的出口处为配焰燃烧区17，在该处设有高压点火器18和火焰探测器19；高压点火器18的点火头位于燃气烧嘴15出口处，点火的控制开关设置在控制柜内，用于燃烧器6的手动点火。火焰探测器19的探头设置在燃气烧嘴15出口处的与点火器18点火头相对的位置，用于探测燃烧器6处是否有火焰燃烧，火焰探测器19的控制器设置在控制柜内。

燃气供应单元自动切断阀4后面的燃气供应管路进入控制柜后，可根据燃气烧嘴15的数量分为若干并列的支路，优选为3个支路。每个支路上分别设有一个手动切断阀5，每个支路在其位于燃烧器6内管14内的末端分别设有一个燃气烧嘴15。燃气经由燃气供应管路通过燃气烧嘴15的燃气出口释放出并与其周围的助燃空气接触混合后由置于燃气烧嘴15出口处的点火器18点火头点火燃烧。多烧嘴15的燃烧器6可通过支路上手动切断阀5的启闭在更大的范围内调节燃烧负荷。

燃烧室11位于燃烧器6下方，燃烧室11为圆柱形的筒状结构，一端与燃烧器6连接，另一端与设置在加热土体中的加热管连通，燃烧室11通过其侧面与二次风管路连通，燃烧室11的内壁表面设有一层由耐火材料构成的耐火层21；燃烧器6的出口端位于燃烧室11内，燃烧室11内在燃烧器6的出口端之外为离焰燃烧区20。燃烧火焰在燃烧室11内持续稳定的燃烧并产生高温烟气。燃烧室11内部的耐火材料具有蓄热性强、导热性差的性能，即可起到良好的保温作用，防止热量的损失，又能维持一个相对较高的稳定的燃烧室11温度，确保脱附有机废气稳定的热力燃烧处理。

控制柜上设有控制面板，控制面板上设有操作开关区域25、运行指示区域26与报警复位区域27；操作开关区域25设有控制高压点火器18的点火开关，以及分别控制一次风管道风机8和二次风管道风机10的管道风机开关；运行指示区域26设有显示燃烧器6火焰状态以及各管道风机运行状态的信号指示灯，报警复位区域27设有声光报警灯与点火复位按钮。点火开关用于手动控制燃烧器6内点火器18的运行。管道风机开关用于启停一次风、二次风管道风机10，切换正负压燃烧状态。参见图2所示。

控制柜内部设有电源控制模块22、烧嘴控制模块23、开关控制模块28、压差探测仪，以及位于燃气供应管路上的自动切断阀4和手动切断阀5等；电源控制模块22设有电源开关、接触器、交流转直流电源；开关控制模块28控制点火开关、管道风机开关，以及自动切断阀4；烧嘴控制模块23设有火焰探测器19控制器与高压点火变压器；火焰探测器19用于探测燃烧器6处是否有火焰燃烧，在非点火工况下火焰探测器19探测到燃烧器6处无火焰时，火焰探测器19控制器自动切断燃气供应。控制柜可以打开，其内外设置的元器件均采用现有的型号设备，电路图参见图3所示。

压差探测仪设有压力传感器24，压力传感器24通过软管与燃烧器6的外管16连通并监测其内部压力，该压力不符合设定值时，控制柜控制高压点火器18不能点火，或控制切断燃气供应。即，压差探测仪通过探测燃烧器6处与外部空间的压差来分析是否有助燃空气正常送入智能燃烧处理一体机，当探测到不符合设计要求的压差信号时智能燃烧处理一体机将无法点火或者将自动切断燃气供应。

下面结合实施例对本发明提供的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机做更进一步描述。

实施例1

一种用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，主要由燃气供应单元、助燃空气供应单元、回燃废气导入单元、燃烧器6、燃烧室11和控制柜等设施构成。

(1)燃气供应单元。

燃气自燃气供应管路先后经过燃气截止阀1、减压调节阀2、燃气压力表3，以及控制柜内的自动切断阀4和燃气供应支路手动切断阀5输送至智能燃烧处理一体机。燃气截止阀1手动操作，在运行时常开，系统关闭或检修时保持关闭，切断与燃气供应管路的连接；燃气压力通过减压调节阀2调至合理范围，压力数值通过燃气压力表3显示；调至适合压力的燃气经自动切断阀4自动控制通断，然后分为路，分别与各烧嘴15一一对应，且每路留有一个手动切断阀5，通过手动操作选择接入运行的烧嘴15数量，最终输送至燃烧器6。

(2)助燃空气供应单元。

助燃空气分为一次风和二次风，一次风经过一次风接入调节阀7和一次风管道风机8进入燃烧器6；二次风经过二次风接入调节阀9和二次风管道风机10进入燃烧室11。其中，一次风的加入量通过一次风接入调节阀7进行手动调节，以实现燃烧器6点火后的稳定燃烧与回燃废气尽可能的完全燃烧；二次风的加入量通过二次风接入调节阀9调节，以实现燃气与回燃废气的进一步燃烧，减少烟气中燃烧中间产物的排放量。

一次风管道风机8和二次风管道风机10均通过控制柜面板上的开关控制启停，一次风管道风机8启动时，一次风正压送入燃烧器6，一次风与燃气形成更强的湍流状态，并在点火后形成正压燃烧，从而获得更高的烟气温度，形成更强的导热能力；二次风管道风机10启动时，二次风正压送入燃烧室11，二次风与燃烧火焰形成正压燃烧，使得燃烧更为完全，减少烟气中燃烧中间产物的排放量；一次风管道风机8和二次风管道风机10停止时，一次风与二次风均通过燃烧烟气系统末端高温排烟风机运行产生的负压吸入并各自在燃烧器6与燃烧室11中形成负压燃烧。

(3)回燃废气导入单元。

回燃废气的导入对应助燃空气的供应共分为两路，根据运行情况进行选择切换导入路径。回燃废气配焰接入阀12位于一次风管路，脱附有机废气随一次风一起进入燃烧器6与燃气充分混合后点燃形成有机废气的配焰热力燃烧处理，实现更高的燃烧温度与燃烧效率；回燃废气离焰接入阀13位于二次风管路，有机废气直接进入燃烧器6配焰燃烧如果出现不稳定的情况，则使脱附有机废气随二次风一起进入燃烧室11形成有机废气的离焰热力燃烧处理。进行配焰热力燃烧和离焰热力燃烧的有机废气的流量比例可以通过各自的接入阀、进行调节。

(4)燃烧器6。

燃烧器6分为内外套管，燃烧器6内管14中设置个燃气烧嘴15，分别与燃气供应单元相连，通过与烧嘴15一一对应的手动切断阀5的手动操作选择接入燃烧运行的烧嘴15数量；燃烧器6外管16侧面设有一次风接入管道。

燃烧器6内管14出口处为配焰燃烧区17，设置高压点火器18和火焰探测器19，分别实现高压点火与火焰探测的功能，配焰后的混合气体经点火后稳定燃烧，通过火焰探测器19反馈燃烧状态信号。

(5)燃烧室11。

燃烧室11为圆筒形状，侧面设有二次风接入管道。燃烧器6配焰后的混合气体在配焰燃烧区17点火后在燃烧室11中形成火焰稳定燃烧，二次风以及从二次风管路引入的脱附废气均在燃烧室11中的离焰燃烧区20与燃烧火焰接触实现完全燃烧，燃烧室11中产生的高温烟气通过热脱附修复系统末端高温排烟风机运行产生的负压引入设置于加热土体的加热管中，进行间接传导换热，实现热脱附修复处理。

燃烧室11内壁附有一圈耐火蓄热材料，维持燃烧室11中火焰燃烧和烟气温度的稳定。

(6)控制柜。

控制柜内部包括电源控制模块22、烧嘴控制模块23、开关控制模块28、压力传感器24与燃气供应自动切断阀4和手动切断阀5等。电源控制模块22包括电源开关、接触器、交流转直流电源等元器件，用于提供和控制各用电部件的电源；烧嘴控制模块23包括火焰探测控制器与高压点火变压器等，用于智能控制燃烧点火与状态反馈；压力传感器24通过软管与燃烧器6外管16连接，并监测其内部压力情况，如燃烧器6外管16压力超出设定的范围，则判断助燃空气的供应异常，不能达到点火条件，或者将切断燃气供应。

控制柜面板分为个区域，分别为操作开关区域25、运行指示区域26与报警复位区域27。操作开关区域25包括点火开关与管道风机开关；运行指示区域26主要显示燃烧器6的火焰状态以及各管道风机的运行状态；报警与复位区域包括声光报警灯与点火复位按钮。

该智能燃烧处理一体机的操作运行过程如下：

熄火状态下，点击“点火开关”后，控制柜根据压力传感器24监测的燃烧器6外管16压力状况判断是否满足点火条件，满足点火条件后，打开自动切断阀4完成燃气供应，随后高压点火器18进行高压点火动作，通过火焰探测器19反馈燃烧状态信号。

点火状态下，点击“点火开关”后，关闭自动切断阀4切断燃气供应，燃烧器6熄火。

点火时燃烧器6外管16压力状况不满足点火条件、高压点火后没有形成稳定火焰、火焰运行中自动熄灭等状况，系统记录故障状态、切断自动切断阀4。

系统故障状态在断电与恢复后仍然保留，需经查原因并手动点按“点火复位”方可进行下一次点火。

自动切断阀4为断电自动关闭阀。

本发明提供的用于污染场地热脱附修复的智能燃烧处理一体机，是针对原位热脱附修复技术或者堆体式热脱附修复技术的加热单元和废气处理单元的不足，研发的一种能够以常规气体燃料为能量来源，能源利用效率高，系统设备简单、安全、稳定、可靠，兼具燃烧产热和废气热力燃烧处理功能的智能燃烧处理一体机，为热脱附修复技术提供稳定的高温燃烧烟气热源及良好的高浓度脱附有机废气热处理解决方案。在智能燃烧处理一体机内，燃气与助燃空气经燃烧器接触，由点火器点火后在燃烧室持续稳定燃烧，产生高温烟气送入热脱附修复系统进行间接传导换热使用。热脱附修复系统产生的脱附有机废气可经智能燃烧处理一体机的回燃废气导入单元送入燃烧室进行热力燃烧处理。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。