本發(fā)明涉及土壤熱修復(fù)技術(shù)余熱利用領(lǐng)域，具體涉及一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、污染場地在采用原位燃?xì)鉄崦摳郊夹g(shù)進(jìn)行修復(fù)的過程中，與此同時，場地加熱過程中，天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫廢氣在以熱傳導(dǎo)方式加熱地下污染土壤后，出口廢氣溫度一般仍在200～350℃，大量這類廢熱的直接排放造成較大的能源浪費(fèi)。

2、與此同時，熱脫附工程中，因常需較多數(shù)量助燃風(fēng)機(jī)用于燃燒廢氣的排送，具有較大電負(fù)荷需求；且由于助燃風(fēng)機(jī)溫度較高，超過風(fēng)機(jī)軸承所能承受的最高溫度，目前還需對風(fēng)機(jī)前廢氣進(jìn)氣進(jìn)行降溫處理，由此產(chǎn)生額外能耗。另一方面，從污染場地抽提出的原位熱脫附尾氣為含有大量水蒸汽且含有vocs、svocs等大量污染物的高溫氣體(一般在80-100℃)，在進(jìn)入末端活性炭吸附或高溫氧化等尾氣處理單元之前需對場地抽出的尾氣進(jìn)行深度降溫冷凝，因此具有較大冷量需求。

3、在雙碳背景下，針對原位燃?xì)鉄崦摳郊夹g(shù)，如何實現(xiàn)天然氣燃燒熱能的充分利用，提高系統(tǒng)綜合能源利用率，實現(xiàn)系統(tǒng)整體節(jié)能降耗是當(dāng)前面臨的重要問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)及方法。通過以原位燃?xì)鉄崦摳蕉鄠€燃燒器的助燃廢氣熱傳導(dǎo)加熱污染土壤后所帶的中低品位余熱為驅(qū)動力，一方面使有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊為原位熱脫附系統(tǒng)提供電能，減少系統(tǒng)電耗；另一方面使吸收式制冷循環(huán)模塊為原位熱脫附系統(tǒng)提供冷能，并將冷能用于熱脫附抽提高溫尾氣的冷凝降溫降濕處理，在實現(xiàn)廢氣低溫余熱的充分回收利用的同時，提高了系統(tǒng)綜合能源利用率及尾氣處理效果。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：包括廢氣輸入管線、廢氣換熱模塊、有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊、吸收式制冷循環(huán)模塊、尾氣換熱模塊。所述廢氣輸入管線一端連通熱脫附加熱場地多個加熱井助燃煙氣出口，另一端連接廢氣換熱模塊，所述廢氣換熱模塊出口連接管線一和管線二，所述管線一連通有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊，所述管線二依次連通吸收式制冷循環(huán)模塊及尾氣換熱模塊，所述尾氣換熱模塊一端連通熱脫附加熱場地多個抽提井。

4、所述加熱井包括水平加熱井和豎直加熱井。所述抽提井包括水平抽提井和豎直抽提井。

5、所述廢氣換熱模塊包括排送熱脫附加熱場地加熱井燃燒廢氣的助燃風(fēng)機(jī)、廢氣換熱器、用于儲備換熱后熱水的儲水箱及熱水泵，所述廢氣換熱器設(shè)置于廢氣輸入管線和助燃風(fēng)機(jī)入口管線之間。

6、所述有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊包括通過管路依次連通的第一蒸發(fā)器、透平機(jī)、第一冷凝器、第一工質(zhì)泵。所述透平機(jī)連通發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)連通原位燃?xì)鉄崦摳浆F(xiàn)場用電設(shè)備，所述第一冷凝器的冷媒出口連通第一冷卻塔回水口，冷媒進(jìn)口連通第一冷卻水循環(huán)泵出口管線，所述第一蒸發(fā)器熱源進(jìn)口與熱水泵出口管線一相連通。

7、所述吸收式制冷循環(huán)模塊包括發(fā)生器、溶液熱交換器、吸收器、循環(huán)泵、第二冷凝器、第二蒸發(fā)器、第二冷卻塔、第二冷卻水循環(huán)泵。所述發(fā)生器、第二冷凝器、第二蒸發(fā)器、吸收器、溶液熱交換器依次連通，所述第二冷凝器、第二蒸發(fā)器之間設(shè)有節(jié)流閥，所述第二蒸發(fā)器設(shè)有冷劑泵，所述第二冷凝器冷媒出口與第二冷卻塔回水管線相連通，所述第二冷卻水循環(huán)泵出水管線先后在吸收器、第二冷凝器中逆流換熱。所述發(fā)生器熱源入口與熱水泵出口管線二相連通。

8、所述尾氣換熱模塊包括尾氣二級換熱器、抽提井、尾氣一級換熱單元、后續(xù)尾氣處理單元。所述尾氣二級換熱器冷凍水進(jìn)、出口端分別與第二蒸發(fā)器冷凍水出口及進(jìn)口管線相連通。

9、所述廢氣輸入管線、廢氣換熱器、儲水箱以及熱水泵出口至有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊及吸收式制冷循環(huán)模塊的管線一和管線二設(shè)置保溫；吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)的第二蒸發(fā)器至尾氣二級換熱器之間冷凍水輸送管線設(shè)置保冷。

10、優(yōu)選地，所述廢氣換熱模塊中廢氣換熱器采用板式換熱器。

11、優(yōu)選地，所述有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊采用r123、r245fa等為循環(huán)工質(zhì)。

12、優(yōu)選地，所述吸收式制冷循環(huán)模塊采用溴化鋰水溶液為制冷工質(zhì)。

13、優(yōu)選地，所述尾氣換熱模塊中的尾氣二級換熱器采用列管式換熱器。

14、本發(fā)明原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供方法，采用以下技術(shù)方案：一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供方法，包括以下步驟：

15、(1)將原位燃?xì)鉄崦摳郊訜釄龅囟鄠€加熱井的助燃廢氣進(jìn)行匯總，經(jīng)助燃風(fēng)機(jī)送入廢氣換熱器，與工藝水進(jìn)行換熱，經(jīng)過廢氣換熱器的熱水溫度在85-150℃，升溫后的工藝水送儲水箱儲備，經(jīng)熱水泵連通管線一和管線二；

16、(2)以廢氣換熱后熱水為熱源，經(jīng)管線一輸送至有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊的第一蒸發(fā)器，有機(jī)工質(zhì)在第一蒸發(fā)器中吸熱生成蒸汽，推動透平機(jī)膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，為熱脫附現(xiàn)場用電設(shè)備連續(xù)供電；

17、(3)以廢氣換熱后熱水為熱源，經(jīng)管線二輸送至吸收式制冷循環(huán)模塊發(fā)生器，系統(tǒng)工質(zhì)經(jīng)過發(fā)生器吸熱、第二冷凝器冷凝、節(jié)流膨脹，在第二蒸發(fā)器中汽化并吸收冷卻水熱量，生成低溫冷凍水，冷凍水出/回水溫度為7/12℃，制冷量可以在20～100％的負(fù)荷范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；

18、(4)將吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)制備的冷凍水輸送至尾氣二級換熱器中換熱管中，原位燃?xì)鉄崦摳匠樘岢龅囊呀?jīng)過前端尾氣一級換熱的抽提尾氣在尾氣二級換熱器中與冷凍水進(jìn)行逆流換熱，實現(xiàn)抽提尾氣的深度冷凝降溫降濕和降尾氣處理負(fù)荷。

19、由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有至少以下有益效果：

20、(1)以原位燃?xì)鉄崦摳蕉鄠€燃燒器的助燃廢氣熱傳導(dǎo)加熱污染土壤后所帶的低品位余熱為驅(qū)動力，推動有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊為原位熱脫附系統(tǒng)用電設(shè)備供電，充分利用了廢氣余熱的同時減少了系統(tǒng)電耗；

21、(2)以原位燃?xì)鉄崦摳街紡U氣余熱為驅(qū)動力，通過吸收式制冷循環(huán)模塊為原位熱脫附系統(tǒng)提供冷能，并將冷能用于熱脫附抽提高溫尾氣的深度冷凝降溫降濕處理，回收利用廢氣低溫余熱的同時滿足了尾氣處理冷量需求，提高了尾氣處理效果，減輕了后續(xù)尾氣處理負(fù)荷；

22、(3)總體實現(xiàn)了對廢氣低溫余熱的綜合回收利用，提高了系統(tǒng)綜合能源利用率。

技術(shù)特征：

1.一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：包括廢氣輸入管線、廢氣換熱模塊、有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊(6)、吸收式制冷循環(huán)模塊(7)、尾氣換熱模塊；所述廢氣輸入管線一端連通熱脫附加熱場地多個加熱井(1)助燃煙氣出口，另一端連接廢氣換熱模塊，所述廢氣換熱模塊出口連接管線一和管線二，所述管線一連通有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊(6)，所述管線二依次連通吸收式制冷循環(huán)模塊(7)及尾氣換熱模塊，所述尾氣換熱模塊一端連通熱脫附加熱場地多個抽提井(9)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：所述加熱井(1)包括水平加熱井和豎直加熱井；所述抽提井(9)包括水平抽提井和豎直抽提井。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：所述廢氣換熱模塊包括排送熱脫附加熱場地加熱井燃燒廢氣的助燃風(fēng)機(jī)(2)、廢氣換熱器(3)、用于儲備換熱后熱水的儲水箱(4)及熱水泵(5)，所述廢氣換熱器(3)設(shè)置于廢氣輸入管線和助燃風(fēng)機(jī)入口管線之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：所述有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊(6)包括通過管路依次連通的第一蒸發(fā)器(61)、透平機(jī)(62)、第一冷凝器(64)、第一工質(zhì)泵(65)；所述透平機(jī)(62)連通發(fā)電機(jī)(63)，所述發(fā)電機(jī)(63)連通原位燃?xì)鉄崦摳浆F(xiàn)場用電設(shè)備，所述第一冷凝器(64)的冷媒出口連通第一冷卻塔(66)回水口，冷媒進(jìn)口連通第一冷卻水循環(huán)泵(67)出口管線，所述第一蒸發(fā)器(61)熱源進(jìn)口與熱水泵(5)出口管線一相連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：所述吸收式制冷循環(huán)模塊(7)包括發(fā)生器(71)、溶液熱交換器(72)、吸收器(73)、循環(huán)泵(74)、第二冷凝器(75)、第二蒸發(fā)器(77)、第二冷卻塔(79)、第二冷卻水循環(huán)泵(710)；所述發(fā)生器(71)、第二冷凝器(75)、第二蒸發(fā)器(77)、吸收器(73)、溶液熱交換器(72)依次連通，所述第二冷凝器(75)、第二蒸發(fā)器(77)之間設(shè)有節(jié)流閥(76)，所述第二蒸發(fā)器(77)設(shè)有冷劑泵(78)，所述第二冷凝器(75)冷媒出口與第二冷卻塔(79)回水管線相連通，所述第二冷卻水循環(huán)泵(710)出水管線先后在吸收器(73)、第二冷凝器(75)中逆流換熱；所述發(fā)生器熱源入口與熱水泵(5)出口管線二相連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：所述尾氣換熱模塊包括尾氣二級換熱器(8)、尾氣一級換熱單元(10)、后續(xù)尾氣處理單元(11)；所述尾氣二級換熱器(8)冷凍水進(jìn)、出口端分別與第二蒸發(fā)器(77)冷凍水出口及進(jìn)口管線相連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：所述廢氣輸入管線管線一和管線二設(shè)置保溫層；吸收式制冷循環(huán)模塊(7)的第二蒸發(fā)器(77)至尾氣二級換熱器(8)之間冷凍水輸送管線設(shè)置保冷層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供方法，其特征在于，經(jīng)過廢氣換熱器的熱水溫度范圍在85-150℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供方法，其特征在于，吸收式制冷循環(huán)模塊所制備的冷凍水出/回水溫度為7/12℃，制冷量可以在20～100％的負(fù)荷范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動冷電聯(lián)供系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括廢氣輸入管線、廢氣換熱模塊、有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊、吸收式制冷循環(huán)模塊、尾氣換熱模塊。廢氣輸入管線一端連通熱脫附加熱場地加熱井助燃煙氣出口，另一端連接廢氣換熱模塊，廢氣換熱模塊出口連接管線一和管線二，管線一連通有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊，管線二依次連通吸收式制冷循環(huán)模塊及尾氣換熱模塊，尾氣換熱模塊一端連通熱脫附加熱場地抽提井口。本發(fā)明以原位燃?xì)鉄崦摳饺紵髦紡U氣加熱污染土壤后所帶的余熱為動力，驅(qū)動有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊為原位熱脫附系統(tǒng)提供電能，驅(qū)動吸收式制冷循環(huán)模塊為原位熱脫附尾氣處理系統(tǒng)提供冷能，在廢氣余熱利用的同時實現(xiàn)系統(tǒng)冷、電聯(lián)供。

技術(shù)研發(fā)人員：葛傳芹,劉志陽,劉杉,沈詣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇大地益源環(huán)境修復(fù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19