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(dòng)冷電聯(lián)供系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、污染場(chǎng)地在采用原位燃?xì)鉄崦摳郊夹g(shù)進(jìn)行修復(fù)的過(guò)程中，與此同時(shí)，場(chǎng)地加熱過(guò)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(lèi)廢熱的直接排放造成較大的能源浪費(fèi)。

2、與此同時(shí)，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(guò)風(fēng)機(jī)軸承所能承受的最高溫度，目前還需對(duì)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(chǎng)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(duì)場(chǎng)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(duì)原位燃?xì)鉄崦摳郊夹g(shù)，如何實(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體節(jié)能降耗是當(dāng)前面臨的重要問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)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(dòng)冷電聯(lián)供系統(tǒng)及方法。通過(guò)以原位燃?xì)鉄崦摳蕉鄠€(gè)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(dòng)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(shí)現(xiàn)廢氣低溫余熱的充分回收利用的同時(shí)，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(dòng)冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：包括廢氣輸入管線(xiàn)、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(xiàn)一端連通熱脫附加熱場(chǎng)地多個(gè)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(xiàn)一和管線(xiàn)二，所述管線(xiàn)一連通有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊，所述管線(xiàn)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(chǎng)地多個(gè)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(chǎng)地加熱井燃燒廢氣的助燃風(fēng)機(jī)、廢氣換熱器、用于儲(chǔ)備換熱后熱水的儲(chǔ)水箱及熱水泵，所述廢氣換熱器設(shè)置于廢氣輸入管線(xiàn)和助燃風(fēng)機(jī)入口管線(xiàn)之間。

6、所述有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊包括通過(guò)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(chǎng)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(xiàn)，所述第一蒸發(fā)器熱源進(jìn)口與熱水泵出口管線(xiàn)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(xiàn)相連通，所述第二冷卻水循環(huán)泵出水管線(xiàn)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(xiàn)二相連通。

8、所述尾氣換熱模塊包括尾氣二級(jí)換熱器、抽提井、尾氣一級(jí)換熱單元、后續(xù)尾氣處理單元。所述尾氣二級(jí)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(xiàn)相連通。

9、所述廢氣輸入管線(xiàn)、廢氣換熱器、儲(chǔ)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(xiàn)一和管線(xiàn)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(jí)換熱器之間冷凍水輸送管線(xiàn)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(jí)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(dòng)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(dòng)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?chǎng)地多個(gè)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(guò)廢氣換熱器的熱水溫度在85-150℃，升溫后的工藝水送儲(chǔ)水箱儲(chǔ)備，經(jīng)熱水泵連通管線(xiàn)一和管線(xiàn)二；

16、(2)以廢氣換熱后熱水為熱源，經(jīng)管線(xiàn)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(dòng)透平機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，為熱脫附現(xiàn)場(chǎng)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(xiàn)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(guò)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(jí)換熱器中換熱管中，原位燃?xì)鉄崦摳匠樘岢龅囊呀?jīng)過(guò)前端尾氣一級(jí)換熱的抽提尾氣在尾氣二級(jí)換熱器中與冷凍水進(jìn)行逆流換熱，實(shí)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€(gè)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(dòng)力，推動(dòng)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(shí)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(dòng)力，通過(guò)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(shí)滿(mǎn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(dòng)冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：包括廢氣輸入管線(xiàn)、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(xiàn)一端連通熱脫附加熱場(chǎng)地多個(gè)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(xiàn)一和管線(xiàn)二，所述管線(xiàn)一連通有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊(6)，所述管線(xiàn)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(chǎng)地多個(gè)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)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(chǔ)備換熱后熱水的儲(chǔ)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(xiàn)和助燃風(fēng)機(jī)入口管線(xiàn)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(dòng)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(guò)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(chǎng)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(xiàn)，所述第一蒸發(fā)器(61)熱源進(jìn)口與熱水泵(5)出口管線(xiàn)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(dòng)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(xiàn)相連通，所述第二冷卻水循環(huán)泵(710)出水管線(xiàn)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(xiàn)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(dòng)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(jí)換熱器(8)、尾氣一級(jí)換熱單元(10)、后續(xù)尾氣處理單元(11)；所述尾氣二級(jí)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(xiàn)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(dòng)冷電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于：所述廢氣輸入管線(xiàn)管線(xiàn)一和管線(xiàn)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(jí)換熱器(8)之間冷凍水輸送管線(xiàn)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(dòng)冷電聯(lián)供系統(tǒng)的一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動(dòng)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(dòng)冷電聯(lián)供方法，其特征在于，經(jīng)過(guò)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(dòng)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(kāi)一種原位燃?xì)鉄崦摳綇U熱驅(qū)動(dòng)冷電聯(lián)供系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括廢氣輸入管線(xiàn)、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(xiàn)一端連通熱脫附加熱場(chǎng)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(xiàn)一和管線(xiàn)二，管線(xiàn)一連通有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電模塊，管線(xiàn)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(chǎng)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(dòng)力，驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冷、電聯(lián)供。

技術(shù)研發(fā)人員：葛傳芹,劉志陽(yáng),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