本发明专利技术公开了导热式加热和脱附系统，比起用于从土壤、地下水和其它受影响介质移除污染物的其它系统，本发明专利技术的系统使用新颖的增强型燃气再生式加热器以及氧化系统提供了显著效果。受影响的加热介质中的污染物通过水解、热解和/或氧化处理被局部破坏。从受影响介质提取剩余污染物，然后将污染物废气引入至加热器系统，在加热器系统中，污染物废气被热氧化和催化氧化。使用来自加热器系统中的燃烧后的燃料和污染废气的热来预加热通过再生式热交换器进入的燃烧空气，这可显著降低加热器系统的燃料使用。燃烧后的燃料和加热器系统排放的废气可以进一步被处理以实现规定排放标准。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于环境修复和分解污染物的先进导热式加热器系统
本专利技术针对用于修复包含污染物的次表土和/或地下水的改善方法。该方法可以在原位及异位执行。
技术介绍
土壤、地下水或者其它受影响介质中的污染物会威胁人体健康。许多污染物是致癌物，具有政府机关公布的最大筛选水平。常规污染物包括挥发性有机化合物、半挥发性有机化合物、多环芳烃、农药、除草剂、焦油，多氯联苯、汞、二氧芑、炸药残留物和重烃。 由于侵蚀的或者缺陷的容器或者管线导致污染物溢出和渗漏入土地中，这是污染物进入土壤和/或地下水的通常路径。碳氢化合物。现有技术中已经开发了多个技术来修复被污染物致污的土壤和地下水。 通常，污染物的物理/化学属性以及致污介质的性质决定了所选择的修复技术。相应地，如果污染物在相当程度上可移动且难以降解(例如，氯化溶剂)而土壤是极易渗透的，那么土壤气相抽提(SVE)技术证明是有效的，土壤气相抽提(SVE)技术开发了土壤的真空梯度。半挥发性污染物(例如，五氯苯酚)不易挥发，因此土壤气相抽提不是有效的技术。现有技术已经考虑了可选技术。许多建议的技术涉及挖开致污区域并且随后焚烧土壤(例如，直接或者间接的异位热脱附)。这些技术在净化影响土壤方面是有效的，但是成本超高并且能量消耗大。 其它现有技术涉及使用射频能量、传导加热器或者电加热井来结合气相抽提系统。例如，美国专利第4，670，634号公开了用于通过射频加热来原位净化溢出以及废弃物填埋的方法。通过射频能量将土壤加热至高于促进介电加热的温度。加热允许升高温度在100°C至400°C范围内。对加热的土壤净化可以以各种方式进行，诸如通过高温分解、热辅助分解、蒸馏或者与反应物(诸如氧气)进行反应。但是，该方法使用的射频功率会导致非均匀加热土壤，这会导致土壤中的循环热和冷点。该方法还要求表面处的繁重的蒸发物收集以及电磁防护屏障，这导致高的操作费用。 美国专利第5，190, 405号公开了用于通过插入土壤中的穿孔垂直加热井的气相抽提从土壤移除污染物的原位方法。垂直加热井通过热传导将土壤加热到升高的温度，使用所述垂直加热井，掩盖土壤表面以降低气相抽提的短路效应。通过蒸发、原位热分解、氧化、燃烧和汽提移除土壤致污物。 美国专利第5，114，497号公开了一种修复方法，包括通过位于土壤表面以及隔热覆盖材料之间的相对扁平的柔性热源将热能量供给至土壤表面之下的土壤的一个或多个位置。然后在降低的压力的影响下收集在热能量影响下因致污物蒸发或者分解产生的蒸发物。 美国专利第5，169，263号公开了类似的原位加热处理，其利用了原位蒸发物恢复系统，该系统包括埋在土壤中的位于污染深度之下的穿孔管或者狭槽管。气相抽提和处理系统连接至管，并且通过相对扁平的柔性电阻加热器将热供给至土壤表面。 美国专利第5，193，934号公开了另一个原位脱附系统，其利用了埋在土壤中的位于土壤中污染深度之下的穿孔管或者狭槽管，带有气相抽提和处理系统。加热源包括供给至加压燃烧室(位于陆地的表面上)并且燃烧的燃料和压缩空气，燃烧产物流入原位管并且分布在受污染土壤中。致污物和它们的副产物被进入蒸发物处理系统的燃烧产物替代。 美国专利第5，011，329号公开了一种原位方法和装置，用于将热气体喷入形成在污染土壤区域中的镗孔中以蒸发土壤和污染物，以及用于收集地面之上的污染物形成的废气。燃烧器加热加压气体并将其与燃烧气体混合以用于经由原位喷射而输送至污染土壤中。 欧洲专利申请EP10447027和EP10447028以及美国专利第7，618，215号公开了用于土壤修复的方法和装置，其使用加热器，加热器由气体燃烧器组成，气体燃烧器的燃烧器喷嘴和燃烧器端部位于地面和污染区域的表面之上，所述燃烧器喷嘴和燃烧器端部放置在管部中，管部延伸至地面和污染区域中。热的燃烧后气体被迫使进入整个管部，热通过传导而垂直向下地传递通过管，首先传递到管的上部分，最终到达管的下部分。抽取管将废气传递至气体燃烧器，废气在气体燃烧器处作为辅助燃料燃烧。公开了在独立的第二加热器中再使用来自主加热器的热能量的器件。 尽管陈述的这些方法、装置和技术在某些受限情形下证明在提供原位净化土壤方面是有效的，但是这些方法、装置和技术通常需要成本高的操作和能量输入，需要昂贵的装备，提供低效率的热传递至污染物或者土壤，或者需要复杂的气相抽提和处理系统。 需要一种成本有效的、改善的有效原位技术用于从次表土和地下水移除污染物。需要将热传递至污染土壤和地下水的能量更有效的技术，使得快速有效地移动和移除污染物。而且，在不易获得大的电力供给的原位，需要使用丙烷或者天然气产生燃烧热。重要的是，需要以最小化无污染区域中热损失的方式将热输送至污染区域。为了最小化装备要求，需要一种在一个或者若干加热器中氧化提取的污染物废气的技术。 公开了导热式加热和脱附系统，比起用于从土壤、地下水和其它受影响介质移除污染物的其它系统，其使用新颖的增强型燃气再生式加热器以及氧化系统提供了显著效果。受影响的加热介质中的污染物通过水解、热解和/或氧化处理被局部破坏。从受影响介质提取剩余污染物，然后将污染物废气引入至加热器系统，在加热器系统，污染物废气被热氧化和催化氧化。使用来自加热器系统中的燃烧后的燃料和污染废气的热来预加热通过再生式热交换器进入的燃烧空气，这可显著降低加热器系统的燃料使用。燃烧后的燃料和加热器系统排放的废气可以进一步被处理以满足规定的排放标准。
技术实现思路
类似地提供了用于实现其的方法，用于通过优化导热式加热温度和废气抽提率和处理来有效地修复污染介质，以达到与改变环境规定的妥协。根据本公开的特征，公开了用于热处理受影响介质的系统，其包括以下的组合:燃气加热器，具有内通路和外通路；燃烧器模块，燃烧器模块具有再生式热交换器；排气通路；催化剂表面区域；压差源，以及废气抽提点。 根据另一特征，公开了燃烧器模块，其包括以下的组合:压差源，气体入口，气体通路，燃烧空气入口，燃烧空气通路，燃烧空气/气体混合器，燃烧器喷嘴，点火器，燃烧后气体通路，以及排气出口。 根据另一特征，加热器垂直地、水平地或者以倾斜角度放置于污染土壤中。气体和燃烧空气供给至燃烧器模块，并且经由它们相应的通路被运载至燃烧空气/气体混合器，在燃烧空气/气体混合器中，气体和燃烧空气混合以产生火焰，火焰被引导通过燃烧器喷嘴并且进一步向下到内通路(燃烧后气体通路)。从加热器的内通路的底端排放的燃烧后气体撞击外通路的闭合端，并且反向流过外通路(排气通路)以进一步将热均匀传递通过加热器，并且使流向燃烧器端部的燃烧空气预加热。燃烧后气体仍封闭在加热器中。燃烧后空气通过燃烧器的排气通路和排气出口离开加热器。加热器所产生的热依靠传导、辐射、对流以及平流而传递至污染介质。 此外，可以诸如通过土壤气相抽提或者多相抽提井从距污染介质一个或者若干点处提取废气。一个或多个压差源可以施加真空于这些废气抽提点，然后提取的废气通过燃烧空气入口被引导至燃烧器。废气在加热器系统内被热氧化和催化氧化。首先，燃烧器热氧化在燃烧器端部进来的废气，并且由于加热器的特征使得进一步的热氧化发生在加热器中，使得增加了停留时间。其次，加热器的外通路中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加热器组件，包括以下的组合：至少加热井，其包含加热管模块和燃烧器模块，燃料入口，其连接至所述加热井，用于将燃料供给至所述燃烧器模块，空气入口，其连接至所述燃烧器模块，用于将空气通过燃烧空气通路供给至所述燃烧器模块，并且将空气与所述燃料在燃料‑空气混合器中混合，排气通路，其用于从所述燃烧器模块接收热排气，所述排气通路可操作地定位成邻近所述燃烧空气通路并且与所述燃烧空气通路协作，用于在所述空气达到燃烧器喷嘴之前加热所述燃烧空气通路中的空气，以及用于防止所述燃料器件过热的器件，所述燃烧空气通路和所述排气通路一起限定了在所述加热井内部的单端再生式热交换机构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.24 US 61/602,7731.一种加热器组件，包括以下的组合: 至少加热井，其包含加热管模块和燃烧器模块， 燃料入口，其连接至所述加热井，用于将燃料供给至所述燃烧器模块， 空气入口，其连接至所述燃烧器模块，用于将空气通过燃烧空气通路供给至所述燃烧器模块，并且将空气与所述燃料在燃料-空气混合器中混合， 排气通路，其用于从所述燃烧器模块接收热排气，所述排气通路可操作地定位成邻近所述燃烧空气通路并且与所述燃烧空气通路协作，用于在所述空气达到燃烧器喷嘴之前加热所述燃烧空气通路中的空气，以及 用于防止所述燃料器件过热的器件，所述燃烧空气通路和所述排气通路一起限定了在所述加热井内部的单端再生式热交换机构。2.根据权利要求1所述的加热器组件，进一步包括: 至少一个污染物的废气源，所述污染物废气引入至加热器组件，用于作为辅助燃料，以及 催化剂材料，其布置在所述加热器组件内部，其中，所述催化剂材料加速污染物废气的氧化。3.根据权利要求1所述的加热器组件，进一步包括: 至少一个污染物的废气源，所述污染物废气引入至加热器组件，目的是破坏污染物废气；以及， 催化剂材料，其布置在所述加热器组件内部，其中，所述催化剂材料加速污染物废气的氧化。4.根据权利要求1所述的加热器组件，进一步包括: 一系列非收敛稳定器，以大致垂直方式固定至所述空气通路的外侧部分，所述稳定器装配成紧密靠近所述排气通路的外侧部分，由此所述稳定器通过传导将热向外传递到所述加热井的壁。5.根据权利要求1所述的加热器组件，进一步包括: 燃烧空气通路和燃烧后空气通路，它们彼此连通而作为单个通路，使得除了在所述通路的最顶部和最底部之外不形成有孔口。6.根据权利要求1所述的加热器组件，进一步包括: 燃烧空气通路和燃烧后空气通路，它们彼此连通而作为相关通路，其特征在于，所述燃烧空气通路和所述燃烧后空气通路之间的至少一个再生式孔口。7.根据权利要求1所述的加热器组件，其中: 所述用于防止燃料过热的器件包括将燃料通路布置在燃烧空气通路的环形空间的内部。8.一种热土壤修复系统，用于从土壤移除致污物，包括: 多个加热器组件，其定位在土壤中， 多个真空井，其定位在土壤中， 其中，土壤被至少一个加热器组件加热， 其中，用于加热土壤的能量源包括以下至少一个: 气体燃料，或者 液体燃料，并且 其中，通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：格兰特·格克勒，
申请(专利权)人：格兰特·格克勒，
类型：发明
国别省市：美国;US
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