[发明专利]一种高效原位燃气热脱附加热装置及方法

说明书

本发明公开了一种高效原位燃气热脱附加热装置，包括燃烧控制器、燃烧井、鼓风机、加热井。燃烧井为内管和外管组成的同心筒体，内管和外管之间设有螺旋导流槽，顶部螺旋导流槽上部的内管壁上设置多个进气分配孔，燃烧井外管连接鼓风机二次风螺旋进气口；鼓风机向燃烧井分级供入一、二次风并与燃气供应联锁，同时二次风进气管路上设有废气接口阀；加热井内管外壁上根据地层污染情况分区设有翅片。本发明通过二次空气/冷凝废气切向进气、与燃烧高温烟气螺旋换热，提高进气温度，并使燃烧组分充分混合，实现燃气高效燃烧，降低燃气综合耗量；同时通过在加热井内管外壁分区设置翅片，提高了热能加热地下污染地层的针对性，实现热能的综合高效利用。

技术领域

本发明涉及污染场地修复领域，具体地，涉及一种高效原位燃气热脱附加热装置及方法。

背景技术

原位燃气热脱附是以天然气、液化天然气等燃料燃烧为热源，向地下输入热能，通过热传导加热目标治理区域使土壤温度升高、土壤中的污染物质迁移进入气相，再通过土壤气相抽提或多相抽提送至尾气处理系统处理实现对目标污染物去除的工艺。因适用低渗透性及均质性差的地层，不受土壤含水率的限制，可将土壤将热至100℃以上，且修复周期较短，原位燃气热脱附技术在场地修复中具有独特优势，逐渐得到越来越广泛的应用。

加热单元是原位燃气热脱附技术的关键，传统的加热单元主要由燃烧器和内外套管组成的加热井构成，燃气燃烧产生的高温烟气通过内管输入地下，至加热管底，再经内管与外管之间的环形空间返回排出，在烟气一次往返过程中以热传导方式加热周边污染土壤。

由于传统的加热型式在燃烧过程中引风量较大，导致燃烧温度降低、燃烧排烟热损失增加；此外，加热井在地面露出部分较长，且排出的高温烟气单次往返加热地层，产生的热量未充分用于地下污染土壤底层的有效加热，造成原位燃气热脱附能源利用率较低(30～60％)，燃气耗量增大，增加修复成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效原位燃气热脱附加热装置。通过使二次空气/冷凝分离废气切向进气、与燃烧高温烟气螺旋换热，提高进气温度，并使燃烧组分充分混合，实现燃气/废气的高效燃烧，降低燃气综合耗量；同时通过在加热井内管外壁分区设置翅片，提高了热能加热地下污染地层的针对性，实现热能的综合高效利用。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种高效原位燃气热脱附加热装置，包括燃烧控制器、燃烧井、鼓风机、加热井；

所述燃烧控制器设置于燃烧井上部，燃烧控制器上设有燃气接口和燃气调节阀；下部连接燃气/一次风混合管，混合管下部设置多个分配孔，并伸入燃烧井内管上部，使燃气和一次风的混合气体均匀地进入燃烧井内管；

所述燃烧井为内管和外管组成的筒体，燃烧内管和外管之间设有螺旋导流槽，顶部螺旋导流槽上部的内管壁上设置多个二次风进气分配孔；外管上设有螺旋二次进风口；

所述鼓风机出口设有一次进气管路和二次进气管路，分别通过设置的一、二次风电动调节阀与燃气/一次风混合管空气进气口、燃烧井螺旋二次进风口连接；二次风进气管路上同时设置废气接口阀；

所述加热井和燃烧井通过法兰连接，加热井由加热外管和加热内管组成，外管上设有烟气出口，内管与燃烧井的内管连通。

所述鼓风机采用分级供风，一次风常温进气，与燃气预混，二次风/冷凝分离废气通过螺旋二次进风口进入燃烧井内外管之间腔体内，沿螺旋导流方向与燃烧井内腔高温烟气逆流换热，经内管壁上的二次风进气分配孔进入内管与预混后燃气强烈高速旋转混合、充分燃烧，产生的高温烟气经内管送入地下加热污染土壤，再经外管引出。

所述燃烧井和加热井内管和外管均为同心设置；

所述燃烧井外管上的螺旋进气口为切向设置；

所述燃烧井内螺旋导流槽的螺旋方向与二次进气方向一致，螺旋导流槽与外管贴壁设置，之间没有缝隙；