《T_CAEPI 55-2023 污染土壤原位热传导修复工艺设计指南.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《T_CAEPI 55-2023 污染土壤原位热传导修复工艺设计指南.docx（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、T/CAEPI552023目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.24总体要求.35工艺设计要求.46设备选择.8IT/CAEPI552023污染土壤原位热传导修复工艺设计指南1范围本标准规定了污染土壤原位热传导修复工艺设计的总体要求、工艺设计与设备设计选型等要求。本标准适用于污染土壤原位热传导修复工程的工艺设计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文本标准必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本标准；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB8978污水综合排放标准GB/T12917油污水分离装置GB
2、/T20801压力管道规范工业管道GB/T31962污水排入城镇下水道水质标准GB37822挥发性有机物无组织排放控制标准GB50028城镇燃气设计规范GB50268给水排水管道工程施工及验收规范GB50275风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范CJJ33城镇燃气输配工程施工及验收规范HJ580含油污水处理工程技术规范HJ1095芬顿氧化法废水处理工程技术规范HJ1165污染土壤修复工程技术规范原位热脱附HJ2006污水混凝与絮凝处理工程技术规范HJ2007污水气浮处理工程技术规范HJ2015水污染治理工程技术导则HJ2026吸附法工业有机废气治理工程技术规范HJ2027催化燃烧法工业有机废
3、气治理工程技术规范SJ20722热电阻温度传感器总规范1T/CAEPI552023SJ20760高分子湿度传感器总规范DB13/T2592建筑复合保温板（保温层：EPS、XPS）通用技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1原位热传导加热in-situthermalconductiveheating利用高温热烟气或电加热棒加热土壤、地下水，通过促进污染物挥发、解吸或溶解，去除目标污染物的过程。3.2加热井heatingwell利用高温热烟气或电加热棒加热污染土壤和地下水的设施。3.3抽提井extractionwell将地下水、土壤内水蒸气和污染物抽出的设施。3.4监测井monito
4、ringwell实时监测修复过程中土壤的温度、湿度、压力以及地下水位等参数变化情况的设施。3.5空燃比air-fuelratio混合气中空气与燃料之间的质量的比例。3.6烟气焓值gasenthalpy燃烧后排放烟气中含有的总热量。3.7加热周期repairperiod从加热土壤开始到土壤温度达到修复目标所要求温度的时间。2T/CAEPI5520234总体要求4.1基本要求4.1.1原位热修复工程实施过程中，应按照国家相关标准规范进行，遵循双碳政策和节能减排方针，遵循绿色修复的理念，避免能源和资源浪费。4.1.2原位热传导修复技术工艺路线应根据待处理土壤的修复目标值、土壤含水率、土壤质地、污染物
5、种类与浓度、工艺能耗水平、三废排放标准、厂址条件、场地布置及其他要素经综合论证后确定。4.1.3原位热修复后的土壤和地下水中目标污染物含量需满足修复目标值的要求，应对运行过程中所产生的废气、废水、固体废物及其他污染物进行治理。4.1.4原位热修复工艺设计应遵循成熟可靠、技术先进、经济适用的原则，并考虑节能、安全、操作简便，设计方案应满足HJ1165的规定，工艺流程见图1。图1原位热传导修复工艺流程图4.2系统构成4.3.1加热单元分为燃气加热和电加热两种，由能源供应装置、燃烧器、控制箱、加热井组成。4.3.2抽提单元一般包括抽提井、管路、抽提泵等部件。4.3.3废气废水处理单元一般包括冷凝装置
6、、气液分离装置、催化吸附装置、收集装置等。4.3.4监测单元一般包括温度监测、压力监测、自控系统、尾气在线监测等。4.3设计资料收集原位热传导修复技术工艺设计前，应进行场地调研并收集相关基础设计资料，主要包括地块参数、土壤物性、污染物特性和热源特性参数等，需要收集的基础设计资料参见表1。3序号设计资料数值单位地块参数1污染深度m2污染面积m23土方量m34土壤质量含水率%5土壤初始温度土壤物性参数1湿土壤密度kg/m32干土壤比热容kJ/(kg)3土壤导热系数W/(m)4土壤热扩散系数2m/s污染物特性参数1污染物分布/2污染物浓度mg/kg3污染物沸点热源特性参数1燃气加热棒入口烟气温度2燃
7、气加热棒出口烟气温度3电加热棒功率W修复目标1目标加热温度2目标加热周期天3目标污染物浓度mg/kgT/CAEPI552023表1基础设计资料5工艺设计要求5.1一般要求5.1.1原位热传导修复工艺加热方式的选择、加热井排布方式及间距、抽提井和监测井的排布方式等应根据工艺设计计算、地块污染特征、修复时间和修复成本等要求确定，满足HJ1165的规定。5.1.2通过模拟计算，确定主要工艺参数。5.2修复能耗计算4T/CAEPI5520235.2.1原位热传导修复整体能耗计算的流程见图2。图2原位热传导修复能耗计算流程示意图5.3.2原位热传导的能耗计算可有下述计算公式计算：a)土壤的总质量可由公式
8、（1）计算：=1100（1）式中：V土方量，m3；s湿土壤密度，kg/m3；土壤质量含水率，%。b)土壤的总含水量可由公式（2）计算：=100（2）式中：w水密度，kg/m3；c)土壤升温显热可由公式（3）计算：=10（3）式中：T1土壤目标加热温度，K；T0土壤初始温度，K；cs干土壤比热容，kJ/(kgK)。d)水温升显热可由公式（4）计算：=1000（4）式中：5Tgasin100%（6）1100（7）T/CAEPI552023cw水比热容，kJ/(kgK)。e)水相变潜热可由公式（5）计算：=（5）式中：lw单位质量水潜热，kJ/kg。f)烟气焓值占比可由公式（6）计算：=gasout
9、式中：Tgas-out烟气出口温度，K；Tgas-in烟气入口温度，K。g)入口烟气总能量可由公式（7）计算：gasin=s+w+wh)与环境的热损失可由公式（8）计算：loss=gasin（8）式中：k热损失系数。i)总能耗可由公式（9）计算：tot=gasin+loss（9）5.2加热井排布设计5.2.1加热井的排布方式应根据污染特性与修复周期选定，排布方式可采用正三角形或正六边形，间距一般为2m6m，垂直边界要延长1m2m，水平边界布置要加密。5.2.2燃气加热井功率可由公式（10）计算：Tgasin（10）qg=V+1Tgasout式中：烟气流量，m3/h；空燃比，%；天然气热值，kJ
10、/m3。610=342（12）10=642（13）（14）T/CAEPI5520235.2.3电加热功率可由公式（11）计算：qe=UI（11）式中：U电极电压，V；I电极电流，A。5.2.4加热井排布间距可针对不同排布方式（正三角形或正六边）进行计算：a)正三角形加热周期和排布间距可由公式（12）计算：112𝛼式中：r加热棒排布间距，m；q单根加热棒加热功率，W；L加热棒长度，m；ks土壤的导热系数，W/(mK)；土壤温升时长，s；土壤的热扩散系数，m2/s；积分变量。b)正六边形加热周期和排布间距可由公式（13）计算：14𝛼c)土壤热扩散系数可由公式（14）
11、计算：=5.4抽提井排布5.4.1抽提井宜排布在加热井形成的正三角形或正六边形的中心。5.4.2水平抽提井位置应根据场地特征确定，宜布置在距地表0.5m处，间距宜小于4m。5.4.3垂直抽提井位置应根据污染深度确定，应超过土壤污染深度1m2m，数量为加热井数量的1/31/2。5.5监测井排布7T/CAEPI5520235.5.1监测井应满足对土壤温度、压力的监测。5.5.2加热区内部监测井的排布方式应根据加热单元的排布方式确定，应在加热辐射区域最冷处处布置46个监测点。5.5.3加热区外围应在场地四周距离边缘1m2m位置处应布置监测点。5.5.4在污染土壤周边5m内的非污染土壤，需在外围场地围
12、绕污染场地的四边每间隔5m10m布置一个监测井。6设备选择6.1一般要求6.1.1设备应符合安全、可靠的运行要求，并能进行实时控制。6.1.2当治理具有腐蚀性污染物时，管道、风机、阀门等应满足相关防腐要求。6.1.3爆炸性气体环境使用的加热设备，应根据危险场所分类正确选择防爆电气设备的防爆型式。6.2加热设备6.2.1电加热单元包括电力供应系统、控制箱、加热棒等部件，其设计应分别符合以下规定：a)电力供应系统应包含高压转换、容量补偿、用电计量等设施，控制箱应包含电源指示、工作/故障指示、启动/停止/故障复位指示灯，可控硅；（参考现场照片）；b)加热棒材料宜为耐热钢，应满足500800运行工况要
13、求，加热棒加热温度应均匀，直径宜为40mm50mm，总长度应超过污染源深度1m2m。6.2.2燃气加热设备包括控制箱、燃烧头、燃烧室与加热棒等部件，其设计应分别符合以下规定：a)控制箱应至少具备供电电源、点火及监测、火焰控制、温度调节等功能，面板应具备温度、压力等工作状态指示/显示；b)燃烧头应具备观火、压力探测等功能，并宜采用耐热钢加工，相关技术参数见表2；c)燃烧室宜采用耐高温陶瓷或浇注料制作或内衬，燃烧室长度宜在0.5m1.0m之间；d)燃气加热棒宜采用双层套管形式，外管材料宜为碳钢，内管材料宜为耐热钢，内管直径宜为80mm110mm，外管直径宜为120mm150mm，加热棒总长度应超过
14、污染源深度1m2m，但不宜超过30m；e)燃气加热井、燃气铺设管道的相关技术规范应满足GB50028、GB50494、CJJ33相关规定。8序号项目单位性能要求1额定功率kW可调，宜为10503燃料流量3Nm/h根据功率可计算4燃气进口压力kPa减压阀出口压力，可调5额定风量3Nm/h可根据燃气流量计算6一次风量/二次风量/比例调节7背压Pa负压T/CAEPI552023表2燃烧器技术参数6.3抽提设备6.3.1抽提井由井筛段与井管段组成，井筛段与污染土壤间宜填充石英砂，井管段与污染土壤间宜填充膨润土和水泥混合物，并采用水泥封口。6.3.2抽提井井口和地面部分应做好阻隔，防止二次污染。6.3.
15、3抽提井汇总管道设计、材料选择、安装应满足GB/T20801规定。6.3.4抽提风机配置应根据场地面积和管线布置等确定，并应满足抽提井负压要求，可总体配置或分布式配置，宜选用罗茨或水环真空泵，并考虑备用。6.4废气废水设备6.4.1冷凝与气液分离设备主要包括汽水分离器、换热器、三相分离器。6.4.2废气处理设备设计可参照HJ2026，对不凝气可采用吸附法、燃烧法等，吸附装置，催化燃烧装置设计可参照HJ2027。6.4.3废水处理设备宜采用一体化处理设备，通常包括油水分离、混凝、吹脱、高级氧化、活性炭吸附等。6.4.4处理后废气废水排放应符合GB8978、GB/T31962等相关国家和地方污染物
16、排放标准的规定。6.5主要辅助设备6.5.1辅助设备主要包括传感器和阻隔保温层，其中温度传感器应满足SJ20722、湿度传感器应满足SJ20760，阻隔保温层设计应满足DB13/T2592。6.5.2温度传感器宜采用K型或N型热电偶，宜满足A级精度，测量范围参考目标加热温度，最大量程一般为目标温度的1.5倍。6.5.3湿度传感器最大量程一般为098%，在030%区间内的精度要求较高。9T/CAEPI5520236.5.4压力传感器应满足A级精度，量程一般为0MPa-1MPa，防护等级一般在IP65以上，并具有较高的灵敏度和较小的迟滞。6.5.5阻隔保温层的材料一般为喷涂发泡聚氨酯或石墨聚苯板，其导热系数一般小于0.045W/(mK)。10