一种用于原位热脱附的加热系统

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种用于原位热脱附的加热系统。

背景技术

随着社会工业的发展，许多工厂在生产过程中对土壤造成了污染，对环境造成了严重影响，污染土壤尤其是高浓度难以降解类有机污染土壤如何安全有效的进行处理，成为土壤修复领域需要解决的问题。

原位热脱附技术是一种用于清除土壤中有机类污染物的修复技术，其中将污染土壤加热升温并将其污染物蒸发、收集并集中处理；根据导热方式不同，一般可分为蒸汽加热、电阻加热和热传导加热。

热传导加热通过建设加热系统对周边土壤进行热传递，目前根据加热供能不同，又分为电原位热脱附及燃气原位热脱附，电原位热脱附加热系统是以电阻丝发热辐射加热井井管使土壤升温，燃气原位热脱附加热系统是以燃烧天然气产生的火焰及烟气在加热井内外管间进行流动使土壤升温；传统的加热系统常采用套管加热井的方式，热源与井管间以空气为介质，导热系数差，热效率，造成极大的能源浪费增加修复成本。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种用于原位热脱附的加热系统。

本发明公开了一种用于原位热脱附的加热系统，包括：高温导热油加热管和导热油循环管；

所述高温导热油加热管置于待修复土壤内，所述导热油循环管置于待修复土壤外，所述待修复土壤的表面铺设隔热保温层；所述导热油循环管的两端与所述高温导热油加热管的两端对接，以形成高温导热油循环通路，通过高温导热油加热待修复土壤；

所述导热油循环管上安装有高温导热油电磁加热炉和温度传感器，所述高温导热油电磁加热炉与温度传感器相联动，实现对导热油的温度调节；

所述导热油循环管上安装有高温导热油循环泵和流速传感器，所述高温导热油循环泵与流速传感器相联动，实现对导热油的流速调节。

作为本发明的进一步改进，所述高温导热油加热管包括多个竖向加热管和多个水平加热管；

所述竖向加热管为开口朝上的U型管，水平相邻的所述竖向加热管之间通过所述水平加热管首尾连接，以串联成所述高温导热油加热管；其中，所述水平加热管布设在待修复土壤表层。

作为本发明的进一步改进，所述竖向加热管与水平加热管通过法兰相接，所述导热油循环管的两端穿过所述隔热保温层后与所述高温导热油加热管的两端通过法兰相接。

作为本发明的进一步改进，所述隔热保温层包括下层的保温层和上层的阻隔层。

作为本发明的进一步改进，所述保温层为泡沫水泥结构。

作为本发明的进一步改进，所述阻隔层为抗渗混凝土结构。

作为本发明的进一步改进，所述温度传感器位于所述高温导热油电磁加热炉的上游方向，所述流速传感器位于所述高温导热油循环泵的上游方向。

作为本发明的进一步改进，所述导热油循环管上包覆有保温棉。

作为本发明的进一步改进，所述高温导热油电磁加热炉通过温度传感器信号线与所述温度传感器相联动，所述温度传感器监测导热油的温度，若导热油的温度低于预设温度，则控制调整所述高温导热油电磁加热炉，以加热至预设温度。

作为本发明的进一步改进，所述高温导热油循环泵通过流速传感器信号线与所述流速传感器相联动，所述流速传感器监测导热油的流速，若流速不在预设流速范围内，则控制调整所述高温导热油循环泵，以调节至预设流速范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、针对现有加热系统采用的燃烧器或电加热棒多、设备成本高、安全系数低的技术难题，本发明采用高温导热油电磁加热炉作为供能设备，可同步配套多组竖向加热管及水平加热管，降低设备成本；设备只用电力进行供能，且设备及电力管线较少，降低了触电的风险，没有天然气泄漏的风险，提高了安全系数；

2、针对现有加热系统以空气为介质热源，热效率低，造成大量能源浪费的技术难题，本发明以高温导热油为介质对加热管进行，热效率高，节约能源；

3、针对现有加热系统修复土壤时表层热量散失、升温较慢，本发明在土壤表层设有水平加热管对表层进行加热，解决了表层土壤由于散热导致的升温较慢问题。

附图说明

图1为本发明公开的用于原位热脱附的加热系统的结构示意图；

图2为图1中法兰连接的示意图。

图中：

1、高温导热油循环泵；2、流速传感器信号线；3、流速传感器；4、高温导热油电磁加热炉；5、温度传感器信号线；6、温度传感器；7、导热油循环管；8、保温棉；9、阻隔层；10、保温层；11、法兰；11-1、法兰连接螺栓；11-2、导热油循环管法兰；11-3、竖向加热管法兰；11-4、水平加热管法兰；12、竖向加热管；13、水平加热管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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的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。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1、2所示，本发明提供一种用于原位热脱附的加热系统，包括高温导热油循环泵1、流速传感器信号线2、流速传感器3、高温导热油电磁加热炉4、温度传感器信号线5、温度传感器6、导热油循环管7、保温棉8、隔热保温层（阻隔层9和保温层10）、法兰11（法兰连接螺栓11-1、导热油循环管法兰11-2、竖向加热管法兰11-3、水平加热管法兰11-4）和高温导热油加热管（竖向加热管12和水平加热管13）；其中，

本发明的高温导热油加热管置于待修复土壤内，高温导热油加热管包括多个水平布设的竖向加热管12和多个水平加热管13；竖向加热管12为开口朝上的U型管，其可增加与土壤的导热面积；水平相邻的竖向加热管12之间通过水平加热管13首尾连接，以串联成高温导热油加热管，以通过内部流动的高温导热油对污染土壤进行加热；其中，水平加热管13布设在待修复土壤表层，以对表层土壤进行加热。进一步，竖向加热管12和水平加热管13选用DN100无缝钢管，竖向加热管12的端口处焊接有竖向加热管法兰11-3，水平加热管13的端口处焊接水平加热管法兰11-4，竖向加热管法兰11-3与水平加热管法兰11-4之间设有密封垫片，并通过法兰连接螺栓11-1进行固定。进一步，为更有效的进行热量传递，竖向加热管12完成建井后用原状土进行回填，井孔内回填紧实。

本发明在待修复土壤的表面铺设隔热保温层，以对待修复土壤进行隔热保温。隔热保温层由下层的保温层10和上层的阻隔层9构成，保温层10位于水平加热管13之上。具体的，保温层10为泡沫水泥结构，厚度为150mm-200mm，以减小热量的散失；阻隔层9为抗渗混凝土结构，以阻隔加热过程中产生的气态污染物，防止造成大气二次污染。在一种实施例中，保温层10选用150mm厚泡沫水泥，阻隔层9覆盖保温层10之上材质选用200mm厚C25抗渗混凝土

本发明的导热油循环管7置于待修复土壤外，导热油循环管7的两端穿过隔热保温层后与高温导热油加热管的两端通过法兰相接，以形成闭合的高温导热油循环通路，通过高温导热油加热待修复土壤。具体的，本发明在导热油循环管7的端口处焊接有导热油循环管法兰11-2，在一端的竖向加热管12的入口以及另一端的竖向加热管12的出口处焊接有竖向加热管法兰11-3，竖向加热管法兰11-3与导热油循环管法兰11-2之间设有密封垫片，并通过法兰连接螺栓11-1进行固定。

本发明的导热油循环管7上安装有高温导热油电磁加热炉4和温度传感器6，高温导热油电磁加热炉4与温度传感器6相联动，实现对导热油的温度调节。具体的，高温导热油电磁加热炉4通过温度传感器信号线5与温度传感器6相联动，温度传感器6监测导热油的温度，若导热油的温度低于预设温度，则控制调整高温导热油电磁加热炉4的加热功率，以加热至预设温度，保证加热后的导热油温度处于稳定区间范围。进一步，温度传感器6位于高温导热油电磁加热炉4的上游方向。

本发明的导热油循环管7上安装有高温导热油循环泵1和流速传感器3，高温导热油循环泵1与流速传感器3相联动，实现对导热油的流速调节。具体的，高温导热油循环泵1通过流速传感器信号线2与流速传感器3相联动，流速传感器3监测导热油的流速，若流速不在预设流速范围内，则控制调整高温导热油循环泵1，以调节至预设流速范围，以实现根据流速传感器监测的数据及现场土壤的升温情况调整高温导热油循环泵的运行情况。进一步，流速传感器3位于高温导热油循环泵1的上游方向。更进一步，自上游至下游方向，依次设置温度传感器6、高温导热油电磁加热炉4、流速传感器3和高温导热油循环泵1。

导热油循环管7为减小热量散失造成能源浪费，本发明在导热油循环管7外部设有保温防烫处理，即在导热油循环管7的地上部分的管外侧包覆有厚度不小于30mm的保温棉8。

本发明的使用方法，包括：

在待修复土壤中布设本发明的加热系统；高温导热油电磁加热炉4将导热油加热升温后通过高温导热油循环泵1将热量传递至竖向加热管12及水平加热管13，再进一步将热量传导向待修复土壤，经过热传导后的导热油在高温导热油循环泵1的作用下有回到高温导热油电磁加热炉4进行升温，形成循环，以源源不断的对待修复土壤进行加热升温，从而实现原位热脱附土壤加热。

本发明的优点为：

1、针对现有加热系统采用的燃烧器或电加热棒多、设备成本高、安全系数低的技术难题，本发明采用高温导热油电磁加热炉作为供能设备，可同步配套多组竖向加热管及水平加热管，降低设备成本；设备只用电力进行供能，且设备及电力管线较少，降低了触电的风险，没有天然气泄漏的风险，提高了安全系数；

2、针对现有加热系统以空气为介质热源，热效率低，造成大量能源浪费的技术难题，本发明以高温导热油为介质对加热管进行，热效率高，节约能源；

3、针对现有加热系统修复土壤时表层热量散失、升温较慢，本发明在土壤表层设有水平加热管对表层进行加热，解决了表层土壤由于散热导致的升温较慢问题。

本发明未述之处适用于现有技术。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。