[實用新型]電阻加熱原位熱脫附電力系統

有效

• 申請號: 201821131748.5
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN208508804U
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 張一鳴;田德志;張云睿;袁哲;王旭紅;高俊俠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H02M5/42
• 分類號: H02M5/42
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本實用新型實施例提供了一種電阻加熱原位熱脫附電力系統包括：三相半控整流橋電路、第一濾波網絡、一級逆變器、高頻升壓變壓器、不控整流電路、第二濾波網絡、二級逆變器和第三濾波網絡；三相半控整流橋電路的輸入端與交流電源連接，所述三相半控整流橋電路、所述第一濾波網絡、所述一級逆變器、所述高頻升壓變壓器、所述不控整流電路、所述第二濾波網絡、所述二級逆變器和所述第三濾波網絡依次連接；所述第三濾波網絡的輸出端與加熱井連接，所述加熱井沿土壤深度方向埋設在目標區域的土壤內。通過高頻升壓變壓器提高頻率，極大地降低了變壓器的體積重量，進而減小了整個供能單元的體積，提高了電阻加熱原位熱脫附電力系統的功率密度。

技術領域

本實用新型實施例涉及污染土壤原位修復技術領域，更具體地，涉及電阻加熱原位熱脫附電力系統。

背景技術

目前，原位熱脫附(In situ thermal desorption，ISTD)技術主要應用于污染土壤的修復，原理是通過直接或間接熱交換，將土壤或地下水中的污染介質及其所含的污染物加熱至沸點以上，以改變污染介質和污染物的物化性質，通過控制電力系統溫度和加熱時間有選擇地促使污染物氣化揮發，增加氣相或者液相中污染物的濃度，提高液相抽出或氣相抽提對污染物的去除率。熱脫附過程可以使土壤中的有機化合物揮發和裂解等物理化學變化。當污染物轉化為氣態之后，其流動性將大大提高，揮發出來的氣態產物通過收集和捕獲后進行凈化處理。相對于其它異位修復技術，原位熱脫附技術具有成本低、耗時短、可同時處理多種污染物、對低滲透污染區及不均質污染區具有較強的適用性、適用土壤環境種類多、電力系統可移動、修復后的土壤可再利用等優點。

原位熱脫附技術特別適合重污染的土壤區域，包括高濃度、非水相、游離的以及源頭的有機污染物。目前，原位熱脫附技術可用于處理的污染物主要為含氯易揮發有機化合物(CVOCs)、半揮發性有機物 (SVOCs)、石油烴類(TPH)、多環芳烴(PAHs)、多氯聯苯(PCBs)以及農藥等。特別是對于PCBs這類含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二惡英生成。

原位熱脫附處理主要由土壤加熱系統和控制系統等部分組成，其中加熱系統主要包括供能和加熱兩部分，不同的加熱方式，其供能系統也存在較大差異，根據熱量傳遞方式及能量轉化的不同，原位加熱技術可分為3種，即蒸汽/熱空氣注入(Steam Air Injection,SAI)技術、熱傳導加熱(Thermal Conductive Heating，TCH)技術、電阻加熱 (ElectricalResistance Heating，ERH)技術。現有技術中電阻加熱方法通常是將加熱電極埋設在土壤的污染區域，對加熱井進行通電使電流流過飽和層或非飽和層介質對地下土壤進行加熱，促使污染物揮發、溶解、分解或被微生物降解，并通過抽提系統將污染物或降解產生的廢物抽出后進行達標排放，從而去除污染物。

ERH電力系統通過功率變換將電力網輸入的原始電能轉換為電壓電流可調的三相交流電輸送至加熱電極，以實現地下溫度的控制。作為ERH的核心單元，ERH電力系統至少需要滿足以下的需求：

使用成本方面，ERH技術需要地下土壤達到目標溫度后持續一段時間，通常取決于初始污染物濃度、目標污染物濃度、孔隙度、地下水位、滲流速度和補給量等因素。一般持續加熱時間為2-12個月，能耗極大。因此電力系統還應具備較高的電能轉換效率與功率密度。除此之外，作為現場工程設備，電力系統還應具備輕量化、高功率密度的特點，以提高機動性性能。

加熱效果方面，由于電阻存在趨膚效應，使得當前ERH技術在對土壤進行加熱使土壤的縱向溫度分布不均勻，導致電阻加熱效率下降，加劇能耗損失。為此，電力系統還需能夠保證地下電流的縱向均勻分布。

傳統的ERH電力系統采用多抽頭變壓器或工頻升壓變壓器配合斬波降壓的方式進行電壓調節。但是，多抽頭變壓器只能實現離散調壓，且每次更換副邊抽頭需先斷電，不能實現帶電調壓；工頻升壓變壓器雖然能夠實現帶電調壓，但工頻變壓器體積巨大。而且，二者均不具備保證地下電流縱向均勻分布的能力。

實用新型內容