一种用于土壤污染修复的原位热脱附加热装置的制作方法

1.本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种用于土壤污染修复的原位热脱附加热装置。


背景技术：

2.随着工业生产的发展，工厂生产造成的污染导致土壤遭受污染，严重威胁了生态环境和人类健康。对于有机类的土壤污染，采用原位热脱附的修复技术是非常有效的处理途径之一。
3.原位热脱附技术是将污染土壤加热至目标温度，促使土壤中的污染物发生挥发、热解等反应，使污染物从土壤中脱附出来并进行处理，从而达到修复土壤的目的。原位热脱附技术根据传热方式的不同，一般可分为蒸汽热脱附(see)、电阻热脱附(erh)和热传导热脱附(tch)，其中tch 由于加热速度快、温度高而应用最广。
4.tch通过设置于地下的加热井以热传导的方式加热周边土壤，供能可以是电或燃气，相对应的装备组件也不同。电tch是利用电阻丝通电后产生热量，燃气tch通过燃烧天然气产生热量，对周边土壤的加热速度比电tch 更快，但能效利用率有一定局限，且燃气使用量较大，造成了大量的碳排放和二次环境污染，成本高。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于土壤污染修复的原位热脱附加热装置，将电能产生的热量在地下井部分实现加热的同时，进一步提高对周边土壤的加热效率，且控制系统可以依据土壤污染物类型进行自适应的温度调节，有利于节能降耗。
6.本发明采用如下技术方案：
7.一种用于土壤污染修复的原位热脱附加热装置，包括加热管、加热元件和控制器，所述加热元件与所述控制器电性连接，其加热所产生的热量注入所述加热管中，所述加热管包括加热内管和加热外管，所述加热内管套装于所述加热外管中，二者之间形成气流通道；所述加热外管的两端封闭，所述加热内管的下端开口，且其开口端延伸至靠近所述加热外管的底部；所述加热元件为电加热元件，其设置于所述加热内管的上端内侧；所述装置上还设置一送风机，其与所述加热内管的上端连接；所述送风机所产生的气流将所述加热元件产生的热量沿着所述加热内管由上至下、沿着所述气流通道由下至上输送，并返回至所述加热内管的上端形成循环。
8.优选地，所述送风机包括循环风机和管道，所述管道的进口端与所述加热外管的上部侧面所形成的气体排出口连接，所述管道的出口端贯穿所述加热外管的上端与所述加热内管的上端形成密闭连接，所述循环风机安装在所述管道上。
9.或优选地，所述送风机包括驱动电机和风叶，所述风叶与所述驱动电机的转轴连接，所述驱动电机固定于所述加热外管的上方，所述加热内管的上端开口，所述风叶设置于所述加热内管的上端内部，所述加热外管的上部外侧面处还设有与所述气流通道相连通的
气体排出口。
10.进一步优选地，所述加热外管包括上加热外管和下加热外管，所述加热内管包括上加热内管和下加热内管；所述上加热外管为一端封闭，其另一端处设有法兰i，所述上加热内管设置于所述上加热外管中，二者通过法兰i连接在一起；所述下加热外管的上端处设有法兰ii，所述下加热内管设置于所述下加热外管中，且二者通过所述法兰ii固定连接在一起；所述法兰i和法兰ii通过紧定连接件密封连接后，使得所述上加热内管与下加热内管连通，所述上加热外管与所述下加热外管连通，所述加热元件设置于所述上加热内管中。
11.进一步地，所述上加热外管12a的外部还设有保温层。
12.进一步地，所述加热外管的下部间隔设有若干个测温传感器，所述加热外管的上部设有与所述气流通道相连通的测温孔，所述测温孔处安装有温度传感器，所述测温传感器和温度传感器分别与所述控制器连接，所述控制器根据所述测温传感器所检测到的土壤温度及所述温度传感器所检测到的加热气流温度，控制所述加热元件的加热温度及调节所述送风机的送风量。
13.更进一步地，所述装置上还设有污染物检测传感器，其与所述控制器连接，所述控制器根据所述污染物检测传感器检测到的污染物成分及浓度，自动控制所述加热元件输出对应的加热温度。
14.位于所述加热元件上方的所述加热内管上还设有惰性气体注入管，所述惰性气体注入管与所述加热内管连通，且伸出所述加热外管。
15.所述的电加热元件为电火焰线圈或电磁感应线圈。
16.本发明技术方案，具有如下优点：
17.a.本发明采用电加热元件，通过送风机形成热空气的流动，将电加热元件产生的热量从加热管顶端流动到底部后经气流通道再返回到顶部，实现热量的循环，并对土壤热传导加热，达到修复的目标温度。
18.b.本装置结构简单，适应性强，易于制造和安装连接。通过热量的循环，解决了燃气类能源的使用限制，同时可以利用太阳能，与其他加热装置相比可以成倍的提高燃烧的热量利用率，节约能源成本，实现清洁能源的充分利用。
19.c.本发明利用在加热外管上呈间隔设置的多个测温传感器及设置测量气流通道中空气温度的温度传感器，利用所测各段土壤温度及加热空气温度，控制器通过比对分析，自动控制与调节电加热元件的运行状态；同时本发明还安装污染物检测传感器，根据测得的污染物成分和浓度，控制电加热元件自动调节输出不同的温度，便于选取合适的修复目标温度，实现温度的准确控制，更精准的达到污染物修复目标温度值，以实现能量节约目的。同样可以使管理人员实时了解土壤中污染物状况，便于准确的判断完成修复的时机，控制装置运行。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明所提供的第一种实施例结构示意图；
22.图2为本发明所提供的第二种实施例结构示意图；
23.图3为本发明所提供的控制器控制结构示意图。
24.图中标识的图号描述如下：
25.1-加热管
26.11-加热内管，11a-上加热内管，11b-下加热内管
27.12-加热外管，12a-上加热外管，12b-下加热外管
28.2-加热元件；3-控制器
29.4-送风机，
30.41a-循环风机，42a-管道，
31.41b-驱动电机，42b-风叶
32.5-法兰i
33.6-法兰ii，7-惰性气体注入管。
34.a-气流通道；b-气体排出口；c-测温孔。
具体实施方式
35.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.如图1和图2所示，本发明提供了一种用于土壤污染修复的原位热脱附加热装置，包括加热管1、加热元件2和控制器3，加热元件2与控制器 3电性连接，其加热所产生的热量注入加热管1中，加热管1包括加热内管 11和加热外管12，加热内管11套装于加热外管12中，二者之间形成气流通道a；加热外管12的两端封闭，加热内管11的下端开口，且其开口端延伸至靠近加热外管12的底部；本发明所采用的加热元件2为电火焰线圈或电磁感应线圈，其设置于加热内管11的上端内侧；在装置上还设置一送风机4，其与加热内管11的上端连接；送风机4所产生的气流将加热元件2 所产生的热量沿着加热内管11由上至下、沿着气流通道a由下至上输送，并返回至加热内管11的上端形成循环。
39.其中的加热外管12和加热内管11可以为一个整体钢管结构，当然，加热外管12还可以为分段结构形式，方便拆装与更换，如图1所示，加热外管12具体包括上加热外管12a和下加热外管12b，上加热外管12a上优选增加保温材料；加热内管11包括上加热内管11a和下
加热内管11b；其中的上加热外管12a为一端封闭，其另一端开口，且在开口处设有法兰i5，上加热内管11a设置于上加热外管12a中，二者通过法兰i5连接在一起；下加热外管12b的上端处设有法兰ii6，下加热内管11b设置于下加热外管 12b中，且二者通过法兰ii6固定连接在一起；法兰i5和法兰ii6通过紧定连接件密封连接后，使得上加热内管11a与下加热内管11b对接连通，上加热外管12a与下加热外管12b对接连通，加热元件2设置于上加热内管11a中。
40.如图3所示，本发明还进一步在加热外管12的下部间隔设有若干个测温传感器(图中未示出)，可以获得污染土壤中的温度，同时还在加热外管12的上部设有与气流通道a相连通的测温孔c，测温孔c处安装有温度传感器，测温传感器和温度传感器分别与控制器3连接，用于测得气流通道a中的空气温度，控制器3根据测温传感器所检测到的土壤温度及温度传感器所检测到的加热气流温度，控制加热元件2的加热温度及调节送风机4的送风量，通过控制器内的自动控制元件调节加热元件的运行状态，达到节能降耗目的。
41.本发明同时安装污染物检测传感器，实时测取污染土壤中的污染物成分及浓度，控制器中设置有针对不同污染物及浓度下的多种控制模式，根据测得的污染物成分和浓度自动选择不同的控制模式，控制加热元件自动调节输出不同的温度，便于选取合适的修复目标温度，尤其是修复后期，实现了温度的准确控制，更精准的达到污染物修复目标温度值，以实现能量节约目的。同样可以实时了解污染物状况，便于准确的判断完成修复的时机。
42.本发明为了更好地保护整个装置，还在加热元件上方的加热内管上设有惰性气体注入管，惰性气体注入管与加热内管连通，且伸出加热外管外侧，有效防止整个装置被氧化，大大提高装置的使用寿命。
43.实施例1
44.如图1所示，本实施例中的送风机采用气流外循环方式，其中的送风机4包括循环风机41a和管道42a，管道42a的进口端与加热外管12的上部侧面所形成的气体排出口b连接，管道42a的出口端贯穿加热外管12的上端与加热内管11的上端形成密闭连接，循环风机41a安装在管道42a上。
45.使用时加热元件通电后发热，循环风机41a转动，在管道42a内气体流动，带动加热元件的热量气流向加热内管11的底部运动，到达加热内管 11底部后，从加热外管12与加热内管之间的气流通道a折返，到达顶部后，再通过气体排出口b进入循环风机，由于循环风机的连续运转，热气流经管道从加热内管的上部开孔处进入，再次带动加热元件的热量向下流动，循环往复，实现热量向加热外管周围传导，实现土壤快速加热，大大提高了热效率。
46.本装置的加热内管、加热内管全部采用耐高温的不锈钢材料制作，保证加热时工作的稳定。
47.实施例2
48.如图2所示，本实施例中的送风机采用内部循环方式，送风机4包括驱动电机41b和风叶42b，风叶42b与驱动电机41b的转轴连接，驱动电机 41b固定于加热外管12的上方，加热内管11的上端开口，风叶42b设置于加热内管11的上端内部，加热外管12的上部外侧面处还设有与气流通道a 相连通的气体排出口b。
49.同样地，本实施例中的加热外管、加热内管用钢管制成，加热外管顶端焊有带孔法
兰(图中未示出)，底部封堵。驱动电机41b固定于加热外管上的带孔法兰上。加热内管上下开口，加热元件固定于加热内管的管内壁，加热元件上方为送风机的风叶42b，风叶深入加热内管中。使用时可以充入通过惰性气体注入管向加热内管中输入惰性气体，电加热元件发热，通过风叶的转动，形成气体在加热内管中向下流动，带动电加热元件的热量向加热内管的底部运动，由于风叶的连续运转，热风气流经气流通道向上到达加热内管的顶部，并进入加热内管，再次带动电加热元件的热量向下流动，循环往复，实现热量向加热外管周围传导的作用，从而实现热脱附土壤加热。
50.本发明未述之处适用于现有技术。
51.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。