[发明专利]电磁感应加热器

说明书

用于加热地下土壤的加热设备，包括：容纳在导电外壳中的导体，其中当至少一个驱动电流被供应到导体时，导体产生至少一个磁场，其在外壳中感应出至少一个感应电流。驱动电流具有足以使感应电流在外壳中产生电阻的频率，从而增加外壳的温度。多个加热设备可布置在阵列中以便于土壤区域的加热。

技术领域

提供了用于加热土壤(例如用于土壤/环境整治或烃回收)的装置。更特别地，提供了利用电磁感应来产生热的设备，其用于将热引入到土壤内以便于污染物的移除和/或烃的活动化。

背景技术

被污染的土壤是相当大的环境和安全忧虑。很多污染物具有流到含水土层系统内的能力，从而污染公共给水。一些污染物出现于的深度使挖掘的使用变得过分昂贵。因此，采用方法来在原处移除污染物，在这种情况下深度不是因素。这样的方法包括使用电或燃烧手段来加热土壤，以便蒸发污染物，其随后从土壤被提取。

也结合加热地下重油储层或沥青沉积物来利用加热土壤的方法以减小烃的粘性，使得它可以更容易地被回收。

当前的土壤加热技术基于下面的原理：(1)使电流穿过加热器元件以通过传导来加热土壤，(2)在地下管道内部的燃料的燃烧，以及(3)使电流穿过在几个电极之间的土壤，其中通过土壤的焦耳加热来产生热。例如，参见在美国专利号6,596,142中公开的申请人的Electro-Thermal Dynamic Stripping Process(ET-DSP)^TM技术。

对于电加热器元件和燃烧加热技术，成本考虑因素将加热元件和管道限制到小直径。此外，很难为了将元件/管道的不同垂直范围选择性地加热到不同的温度而控制在井孔的整个垂直范围内的边界温度。此外，在这样的操作中使用的加热设备是沉没成本，因为它们一般在整治工程完成之后留在土地中。ET-DSP^TM和类似的技术只能够整治有限数量的污染物，因为土壤温度被限制到水的沸点，其可小于实现某些类型的污染物的热整治所需的温度。

存在对用于加热土壤的经济的方法和设备的需要，该方法和设备提供大的加热表面积，使得能够将元件的垂直范围选择性地加热到不同的温度，并能够实现足以整治具有高沸点的污染物的土壤温度，同时允许在操作结束之后的至少一些加热设备的回收。

发明内容

根据本公开的一个广泛方面，提供了一种用于加热地下土壤的加热设备，包括：导电外壳，其具有第一端、第二端和界定在所述第一端和第二端之间延伸的内孔的壁、以及温度；导体，所述导体的至少一部分位于所述内孔中，所述导体与所述外壳电绝缘；以及功率单元，其通过所述第一端连接到所述导体，所述功率单元配置成将从电源接收的功率转换成至少一个驱动电流并将所述至少一个驱动电流供应给所述导体，其中，所述导体配置成当所述至少一个驱动电流被供应到其时产生至少一个磁场以在所述外壳中产生至少一个相应的感应电流，以及其中，所述至少一个驱动电流具有足以使所述至少一个感应电流在所述外壳中遭遇电阻的频率，以增加所述温度。

根据本公开的另一个广泛方面，提供了一种用于加热土壤的一个或多个地下区的系统，包括：布置在阵列中的多个加热设备，其中每个加热设备包括：导电外壳，其具有第一端、第二端和界定在所述第一端和第二端之间延伸的内孔的壁、以及温度；导体，所述导体的至少一部分位于所述内孔中，所述导体与所述外壳电绝缘；以及功率单元，其通过所述第一端连接到所述导体，所述功率单元配置成将从电源接收的功率转换成至少一个驱动电流并将所述至少一个驱动电流供应给所述导体，其中，所述导体配置成当所述至少一个驱动电流被供应到其时产生至少一个磁场以在所述外壳中产生至少一个相应的感应电流，以及其中，所述至少一个驱动电流具有足以使所述至少一个感应电流在所述外壳中遭遇电阻的频率，以增加所述温度。