CN108934096B - 电磁感应加热器 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

电磁感应加热器
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-DSPTM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。
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方法，包括：将至少一个交变驱动电流供应给容纳在导电外壳内部的相应的至少一个导电线圈，每个交变驱动电流具有频率，所述至少一个导电线圈与所述导电外壳电绝缘，以及所述导电外壳位于所述一个或多个地下区中；以及在所述导电外壳中感应出至少一个感应电流，其中，所述频率被选择来使所述至少一个感应电流在所述导电外壳中产生电阻以增加所述导电外壳的温度。
附图说明
现在将通过示例性实施方式参考附随的简化的、概略的、不按比例的附图来描述本发明。在附图中提供的任何尺寸仅为了示例性目的被提供，且并不限制如由权利要求限定的本发明。在附图中：
图1A是根据本文的实施方式的加热设备的示意图；
图1B是在零件被省略的情况下的图1A的加热设备的侧平面图；
图1C是图1B的加热设备的顶部平面图。图1A到1C在本文被统称为图1；
图2是图1B的加热设备的横截面视图；
图3A是根据本文的实施方式的在加热设备中可用的导体的侧平面图；
图3B是根据本文的实施方式的在加热设备中可用的另一导体的侧平面图；
图3C是根据本文的实施方式的在加热设备中可用的又一导体的侧平面图。图3A到3C在本文被统称为图3；
图4是根据本文的实施方式的在加热设备中可用的示例工作线圈支架的透视图；
图5A是根据本文的实施方式的具有多个单相逆变器的加热设备的示意图；
图5B是根据本文的实施方式的具有三相逆变器的加热设备的示意图；
图5C是图5B的加热设备的示意图，其示出三相导体的工作线圈；
图5D是图5C的加热设备的简化示意图，其示出在工作线圈之间的wye连接；
图5E是具有三相逆变器的加热设备和具有三个交错的工作线圈的三相导体的示意图；
图5F是图5E的加热设备的简化示意图，其示出在工作线圈之间的wye连接。图5A到5F在本文被统称为图5；
图6是根据本文的实施方式的在加热设备的外壳上支撑的可选的外部套筒的透视图；
图7是根据本文的实施方式的具有冷却系统的加热设备的示意图；以及
图8是示出在布置在等边三角形中的三个加热设备的阵列的质心处的土壤达到各种温度所需的时间的曲线图。
具体实施方式
当描述本发明时，未在本文定义的所有术语具有它们通常的领域认可的含义。在下面的描述具有本发明的特定实施方式或特定使用的程度上，它被规定为仅仅是示例性的，且不是所主张的发明的限制。下面的描述意欲涵盖被包括在如在所附权利要求中限定的本发明的范围内的所有可选方案、修改和等效形式。
提供了配置成将电磁能转换成热能的加热设备。加热设备的一个应用是用于土壤的加热，例如用于来自地下储器的沥青和重油的原地土壤整治或回收。在实施方式中，加热设备的加热器元件的操作质量因子Q足够低以提供稳定的操作条件和电磁能到热能的转换的高效率。因此，可输送到加热器元件的输入功率大于目前使用现有技术达到的输入功率。
加热设备的操作基于电磁感应的法拉第定律。特别是，在实施方式中，加热设备的加热器元件是导电外壳，其由在外壳壁内的电流的感应加热，作为交变电流穿过位于外壳内部的导体的结果，其中交变电流拥有足以利用趋肤效应的频率。趋肤效应限制电流到外壳壁内的穿透，使得感应电流被限制到外壳的非常薄的层，而且，给定螺旋形式的导体，感应电流在圆周方向上在外壳壁中流动。换句话说，在外壳中的电流密度在外壳的内表面附近最高。趋肤效应导致在外壳中建立相当可观的电阻，在其下感应电流穿过电阻产生热。
在整治操作中，多个加热设备可布置在图案(也被称为“阵列”)中。每个加热设备包括加热器元件，例如导电外壳，其优选地是不透水的并包含在其中纵向延伸的导体，例如一个或多个内导体螺旋。导体连接到可包括一个或多个整流器和逆变器的功率单元，整流器和逆变器将例如通过公用设施服务输送到其的功率转换成高频交变电流。功率单元也可包括用于在操作期间创建电路谐振以提供更有效的操作的一个或多个电容器。加热设备也可配备有装置以监控并调节沿着加热器元件的温度。交变电流被输送到导体以产生交变轴向磁场，其继而在导电外壳的壁中引起相应的交变周向电流。加热设备的导体和其它电子部件可以是可回收的，以在土壤加热操作完成之后重新使用。
在本公开的广泛方面中，参考图1和2，提供具有容纳在加热器元件内部的导体80的加热设备20，加热器元件在所示实施方式中是管状导电外壳60。导体80连接功率单元42。功率单元42可包括一个或多个逆变器43、整流器和电容器。外壳60可在下端64处闭合，使得外壳的内部与在待加热的土壤中的微粒和流体隔离。导体80从功率单元42接收至少一个驱动电流。驱动电流是交变电流，其当供应到导体80时使导体80在那附近产生磁场。所产生的磁场继而在外壳60的壁中感应出感应电流。可选择第一电流的频率和外壳60的材料特性以在外壳壁中产生热，其当加热设备20在地下时可被转移到周围的土壤。由加热设备20产生的热可用于通过蒸发污染物来便于土壤整治和/或通过使在地层中的附近烃沉积物松动来便于沥青/重油回收。
在实施方式中，功率单元42容纳在位于外壳60附近的电气外罩40内部。参考图1A，外罩40可位于地面G之上。在一个实施方式中，外罩40由外罩支架41支撑，使得外罩在地面之上的一段距离处。电气外罩40配置成允许在功率单元42和导体80之间和在功率单元42和外部电源45(例如配置成从公用设施接收功率并以适合于输送到功率单元42的电压输出功率的变压器)之间的电气通信。整流器可用于将从电源45接收的AC电流转换成DC电流，且逆变器可用于将来自整流器的DC电流转换成具有期望频率的AC驱动电流。一个或多个电容器可设置在功率单元42中以响应于在加热设备20的电路的谐振频率处提供的驱动电流而允许电路谐振，因而使更有效的操作成为可能。
加热设备20可包括控制器(未示出)，其配置成从沿着外壳60定位的一个或多个传感器(未示出)接收输入并响应于从传感器接收的数据而控制来自功率单元42的至少一个AC驱动电流以用于最佳热输出。加热设备20还可包括用于向操作员通知异常操作状况和/或设备故障的警报和/或遥测部件以使加热设备20的远程控制和操作成为可能。控制器、传感器、警报器和遥测部件中的一个或多个可容纳在外罩40中。
在实施方式中，如在图1和2中最好地示出的，加热设备20的导电外壳60是具有第一(上)端62、第二(下)端64和在其间延伸的内孔70的细长管状构件。在实施方式中，上端62是敞开的并配置成例如经由凸缘连接63或螺纹连接(未示出)密封地连接到上盖61。在实施方式中，上盖61由碳钢、不锈钢或其它适当的材料制成，和/或填充有用于电和热绝缘的耐火灰浆。在一些实施方式中，在上盖61和上端62之间的界面还可包括配置成提供热障的垫圈(未示出)。垫圈可包括耐火材料。上盖61具有在其中界定的孔24以允许穿过其的电连接。在一些实施方式中，导体80的部分通过孔24被接纳并在盖61的上表面之外延伸，用于连接到加热设备20的其它部件，这在下面被详细描述。可选地，电连接器(例如高频馈电电缆44)可从盖61穿过孔24延伸并进入外壳60内以与在外壳60内部的导体80连接。在所描绘的实施方式中，例如通过将底盖66焊接到下端64来闭合下端64，使得外壳60的内孔70在操作期间与外部微粒和流体隔离。
外壳60由导电材料(例如具有相对高的磁导率和低的导电率(即高电阻率)的材料(例如碳钢))制成，碳钢拥有100的相对磁导率，以便受益于如下解释的趋肤效应。外壳60可由具有适合于将趋肤效应深度限制到这样的程度的相对磁导率的任何其它含铁材料制成：对在外壳60中感应的电流的生成电阻产生期望数量的热。例如，具有范围为从100至2000的相对磁导率的外壳材料是可接受的。当外壳60由如上所述的材料制成且与导体80和电容器47a、47b一起使用时，如例如在图5A中所示的，结果是能够响应于较宽范围的磁场频率而谐振的低Q值电路。在实施方式中，耐火灰浆可涂敷到外壳60的内壁以使外壳60电气地和热地从导体80绝缘。可选地，耐火灰浆可涂敷到导体80以将它与外壳60电气地绝缘。灰浆优选地是耐火的，使得它不在热之下发生故障，这可包括在导体80和外壳60之间的绝缘。外壳60的壁厚度应大于一个趋肤深度δ，然而足够薄，使得当加热设备20在操作中时，外壳60可在合理数量的时间内达到期望温度。在示例性实施方式中，外壳60是具有大约1/8英寸的壁厚度的6英寸直径钢管，具有在内壁上的适当电绝缘耐火材料的大约1/16英寸厚的涂层。外壳60可具有任何厚度，取决于应用和待加热的地下区的深度。在一些实施方式中，为了电安全性，外壳60可被绑到公用设施地面。
参考图1和2，导体80容纳在外壳60内并沿着内孔70的长度轴向地延伸。在实施方式中，导体80相对于外壳60基本上同轴地和同心地定位。一个或多个定中心器可用于帮助维持在外壳60内部的导体的位置。导体80经由电连接器连接到功率单元42。在实施方式中，导体80由铜、铝、银或在本领域中已知的其它适当的导电材料制成。在一些实施方式中，如图2和3A所示，导体80包括一个或多个工作线圈82a、82b以及沿着其中心开口延伸并连接到工作线圈82a、82b中的每个的一端的线性返回部分84。定中心器86可被支撑在导体80上以帮助其相对于外壳60置于中心。在图3A中描绘的实施方式中，定中心器86被支撑在返回部分84上并位于工作线圈82a、82b之间。当然，定中心器86可位于在导体80上的其它地方，且多于一个定中心器可被使用。
工作线圈82a、82b中的每个配置成接收来自功率单元42的相应的驱动AC电流(即由逆变器之一产生的驱动电流)并由相应的驱动AC电流激励。在所示实施方式中，工作线圈82a、82b中的每个分别具有上连接部分83a、83b，用于经由电连接器44(例如馈电电缆)与功率单元42进行电通信。在所示实施方式中，上连接部分83a、83b是工作线圈82a、82b的自由端。返回部分84的上端也经由电连接器44与功率单元42进行电通信。在图1A和2所示的实施方式中，返回部分84的上端和上连接部分83a、83b通过孔24被接纳并在上盖61的上表面之外延伸以连接到在外壳60外部的电连接器44。
当由驱动AC电流激励时，工作线圈82a、82b每个在那附近产生磁场。在一些实施方式中，工作线圈82a、82b是提供用于携带大量高频AC电流的大表面区域的导电螺旋形线圈，从而减小由趋肤效应引入的电损耗。每个工作线圈82a、82b可具有通常圆形或矩形的横截面，且可由中空或实心管料例如铜管料制成。
工作线圈82a、82b每个沿着内孔70的长度的至少一部分延伸，且每个可选择性地位于内孔70的不同轴向位置处用于加热土壤的不同地层。在一个例子中，工作线圈82a可位于工作线圈82b之上并在离工作线圈82b的某个距离处间隔开。虽然在图2和3A中示出两个工作线圈，但加热设备20可包括其它数量的工作线圈，且逆变器43可被选择成使得由每个工作线圈82接收的AC驱动电流的幅度与由其它工作线圈82接收的电流相同或不同。因此，可建立横越外壳60的温度梯度，且加热设备20可配置成允许外壳60的不同纵向部分选择性地被加热到适合于土壤组成和存在于各种区和/或地层中的污染物的不同温度。例如，加热设备20可配置成只将特定的区和/或地层加热到整治其中的污染物所必需的温度，这可导致能量的更有效使用。因为能量使用占整治工程的成本的大约三分之一，与这样的操作相关的成本节省可能是明显的。
图3B、3C和5B-5F示出可与三相逆变器一起使用的示例导体。这样的导体被称为“三相导体”。为delta或wye连接配置三相导体180和280，如图5D和5F所示。因此，三相导体180、280具有轴向串联地布置的三个(或其倍数)工作线圈182a、182b、182c或三个(或其倍数)交错的工作线圈182a、182b、182c——每个工作线圈具有单独的连接部分183a、183b、183c、283a、283b、283c，用于连接到功率单元42。在图3B、5C和5D所示的实施方式中，导体180包括轴向串联地布置的三个工作线圈182a、182b、182c，每个工作线圈在相应的电气等效节点185a、185b、185c处终止。在例如在图3C、5E和5F中所示的另一实施方式中，导体280包括三个工作线圈282a、282b、282c，其是交错的，沿着内孔70的大约相同的轴向长度延伸，并在公共节点285处终止。
因此，通过(i)有沿着内孔70的长度的一系列独立工作线圈，如例如在图3A和3B中所示的；或(ii)通过使三个工作线圈或其倍数轴向串联地布置或交错三个工作线圈或其倍数的绕组，如例如在图3B和3C中所示的；可构造多个单相工作线圈或三相工作线圈。
在外壳80是长的且整治部位深入地下的实例中，工作线圈82的操作电压可以相当高，这造成对操作加热设备20的人员的较大危险，且也增加电弧放电的风险。在这样的实例中，三相导体180、280的使用可能是合乎需要的，使得工作线圈182a、182b、182c、282a、282b、282c的长度不变得太长，且因此导体180、280的操作电压可被维持在中等级别处。例如，如果需要60英尺工作线圈来加热整治部位，则充分加热该部位所需的电压是大约400伏到500伏。如果替代地使用连接到三相逆变器的三个20英尺工作线圈，则只有大约250伏必须被供应到每个线圈，以便充分地加热整治部位。上面的三相实施方式的可选方案是简单地提供三个20英尺单相工作线圈以加热整治部位。
在一些实施方式中，导体80的工作线圈被缠绕并支撑在图4中分离地示出的工作线圈支持架90上。支持架90可以基本上同轴和同心地位于工作线圈和/或外壳60内部。在一些实施方式中，一个或多个定中心器用于帮助在工作线圈和/或外壳60内部将支持架90置于中心。例如，定中心器可被支撑在支持架90的每端上以帮助维持它相对于工作线圈和/或外壳60的同轴位置。工作线圈支持架90可由电绝缘材料制成或被涂覆有电绝缘材料，例如耐火材料，以便中断由导体80引起的涡电流，使得来自导体80的能量不损耗到经由感应的支持架90的加热，而不是外壳60。在示例实施方式中，工作线圈支持架90是金属管，例如卷成管状形状的钢圆筒或不锈钢丝网，在它的外表面上涂覆有适当的耐火材料以使支持架90与工作线圈电绝缘。在示例性实施方式中，支持架90具有大约1/16英寸的壁厚度。在所示实施方式中，工作线圈支持架90具有在它的壁中界定的多个穿孔92，其用于进一步中断涡电流并减轻通过导体80在支持架90中的电流的感应。
图5A和5B示出加热设备20的示例实施方式。在一些实施方式中，功率单元42包括一个或多个逆变器43，每个逆变器配备有用于从至少一个外部电源45接收三相电流并将它转换成DC电流的整流器46a、46b，DC电流随后由逆变器43转换成待供应到导体80、180、280的高频单相或三相AC电流。由逆变器43产生的AC驱动电流的范围可以例如从大约100伏到大约300伏，以及从大约10kHz到大约50kHz。每个逆变器43可以是单相逆变器或三相逆变器，使得功率单元42可配置成产生多个单相或三相高频AC电流。在实施方式中，至少一个电容器47a、47b与每个逆变器43a、43b串联或并联地布置以实现电路谐振。
在图5A所示的示例实施方式中，功率单元42包括两个单相逆变器43a、43b，其中每个逆变器从整流器46a、46b接收DC功率，整流器又从AC电源45被供应电流。逆变器43a、43b中的每个将来自电源45的50/60Hz AC电流转换成高频单相AC电流。逆变器43a、43b连接到单相导体80，其可包括如例如在图3A中所示的一个或多个相应的工作线圈82a、82b。逆变器43a、43b分别经由电连接器44和连接部分83a、83b将所转换的AC电流供应到导体80。AC电流流经导体80并经由返回部分84和电连接器44返回到逆变器43a、43b。虽然在图5A中示出两个逆变器，但可认识到，更多或更少的单相逆变器可用于加热设备20，其可取决于在导体80中的工作线圈的数量和/或外壳60的尺寸。
图5B、5C和5E示出另一示例实施方式，其中加热设备20的功率单元42包括在其中具有整流器的三相逆变器143，其从AC电源45接收50/60Hz功率并将其转换成三相高频AC电流。三相逆变器143连接到三相导体180、280，例如，如上面关于图3B和3C所述的。逆变器143还包括用于实现电路谐振的电容器。三相逆变器143分别经由电连接器44和连接部分183a、183b、183c或283a、283b、283c将所转换的AC电流供应到导体180、280。当导体180、280的工作线圈布置在wye配置中时，返回部分84是不需要的。当然，如果在整治操作中使用多个三相导体180、280，则加热设备将包括额外的三相逆变器143以将驱动电流供应到导体180、280。
加热设备20的外壳60可以与土壤直接接触，或在一些实施方式中经由外部套筒与土壤间接接触。例如，如图6所示，加热设备20包括被支撑在外壳60上并经由位于套筒72的第一和第二端73、74处的环状连接75附接到外壳60的外部套筒72。在实施方式中，环状连接75将套筒72同心到外壳60，且例如经由压入配合或焊接将套筒72固定到其。在实施方式中，外部套筒72是管，其具有沿着它的长度的多个穿孔78，并被成形和依尺寸制造成与外壳60基本上同心和同轴地配合。外部套筒72的内径大于外壳60的外径，使得环形物被界定在其间。外部套筒72可由钢或其他导热材料例如不锈钢、铝等制成，且外部套筒72配合到外壳60上以允许传输流体例如从在外部套筒72的第一(或上)端73处或附近的入口76进入环形物，并通过穿孔78离开以促进对流。在所描绘的实施方式中，入口76在相邻于第一端73的环形连接75中形成。传输流体可以是例如空气、蒸汽或水，其可经由入口76被注入到环形物内。外部套筒72的添加允许加热设备20通过同时传导和对流来加热周围的土壤。
如图7所示，加热设备可以可选地包括用于冷却加热设备20的部件的冷却系统。在所描绘的实施方式中，冷却系统包括泵142和热交换器144。泵142和热交换器144经由在本领域中已知的适当的流体连接(例如绝缘配管)来串联地与导体80、180、280流体连通，以形成冷却回路。在一些实施方式中，导体80、180、280包括中空铜配管，使得上连接部分83a、83b和返回部分84的上端形成歧管，流体例如冷却剂可穿过歧管流到导体80、180、280内并从导体80、180、280出来。此外，导体80、180、280——包括工作线圈82、182、282——可完全由中空铜配管形成，使得流体可流经其全部长度。
泵142配置成使得冷却剂C围绕冷却回路循环，用于在操作期间冷却导体80、180、280。例如，泵142经由返回部分84的上端将冷却剂C注入到导体80、180、280内，并使冷却剂C在整个导体中循环。当冷却剂C穿过导体的内部时，来自导体80、180、280的热传递到冷却剂C。冷却剂C连同所传递的热一起然后经由连接部分83a和83b离开导体80，并流经热交换器144。当冷却剂流经其时，热交换器144耗散或以其他方式在冷却剂被泵送回到导体80、180、280内之前从冷却剂C移除热。冷却剂C可以是优选地是非导电的适当的气体或液体，例如空气、二氧化碳或去离子水。在一些实施方式中，导体80、180、280的外表面可被涂覆有耐火灰浆以使导体80、180、280与外壳60电绝缘。
在使用中，功率单元42向导体80、180、280提供一个或多个驱动AC电流。交变轴向磁场因此在导体80、180、280的工作线圈82、182、282周围产生，工作线圈82、182、282继而在导电外壳60的壁中感应出周向AC电流。驱动AC电流的频率可被调谐以利用在外壳60中的感应电流的趋肤效应，其可由下面的公式示出：
Figure BDA0001676468130000121
其中δ是以米为单位的趋肤深度，其被定义为在外壳60的内表面之下的深度，电流密度在该深度处已经降到在内表面处的电流密度的1/e(大约0.37)，ρ是以欧姆-米为单位的介质的电阻率，μ0是自由空间的磁导率，μr是介质的相对磁导率，以及f是以Hz为单位的感应电流的频率。如由公式所示的，当感应电流的频率增加时，趋肤深度减小。小的趋肤深度是合乎需要的，因为减小外壳——在其内感应电流流量被约束——的横截面面积增加了电流所遇到的在外壳60中的电阻。增加在外壳60中的电阻增加了由感应电流产生的生成热。在优选实施方式中，在与电路(即与导体80、180、280并联或串联连接的一个或多个电容器47a、47b)的谐振频率匹配的频率处供应至少一个驱动电流，以便达到在外壳60中的感应电流的最大流量。电容器47a、47b可容纳在外罩40中或被包括在加热设备20的电路中的其它地方。在谐振条件下，只存在外壳60的电阻，其通过工作线圈82、182、282的匝数反映；没有电抗来限制感应电流。
在一个实施方式中，多个温度传感器(例如热电偶)在加热设备的外壳60的长度附近间隔开，用于在加热操作期间确定外壳60在沿着它的长度的各种位置处的温度并将温度数据发送回到控制器。优选地，传感器实时地测量温度，使得当它们升高时控制器可在必要时响应于变化的条件而对驱动电流进行调节。例如，如果在区中检测到的温度超过期望水平，则控制器可减小或停止到相应工作线圈的驱动电流，直到温度降到可接受的值为止。
在土壤整治或烃回收操作中，几个加热设备20可从地表面G延伸到整治区和/或烃地层内。加热设备20可布置成阵列以将在阵列内的和周围的土壤加热到期望温度。
在一个实施方式中，加热设备20配置成产生超过1000℃的表面热。设备20的最大表面热主要由用于导体80、外壳60和外部套筒72(如果包括的话)的材料的熔点约束。在一些实施方式中，设备20可在阵列中间隔开以在阵列的大约中心处达到250-800℃的最小土壤温度。例如，设备20可从彼此间隔开大约5英尺到大约20英尺。当设备20通过在导电外壳60中的磁感应电流产生热时，可使用具有比在现有管加热技术中的外壳更大的半径的外壳，从而提供较大的加热表面。加热表面的尺寸与达到用于土壤整治和/或烃回收的期望温度所需的时间量成反比。圆柱形加热器元件(即外壳60)的表面积由2πrL给出，其中r是圆柱体的半径，以及L是圆柱体的长度。因此，外壳60的半径的增加也与将土壤加热到期望温度所需的时间成反比。
对于一些操作，多个加热设备20被使用并布置在阵列中(例如以等边三角形的形式，在每个顶点处有加热设备之一且加热设备彼此间隔开)，并延伸到待加热的一个或多个土壤区。图8提供在加热设备直径、温度和在每米大约1500瓦处操作并位于基本上等边三角形的顶点处的三个加热设备20的阵列的加热时间之间的关系的曲线图，其中每个加热设备10与其它加热设备间隔开大约8英尺。在三角形的质心处计算所绘制的温度，质心离任一个顶点大约1.4m。具有2英寸直径外壳——每个外壳具有大约1/8”的壁厚度——的加热设备20的阵列的温度-时间曲线由参考符号102表示。同样，具有3英寸、4英寸、5英寸和6英寸直径外壳——每个外壳具有大约1/8”的壁厚度——的加热设备20的阵列的温度-时间曲线分别由参考符号103、104、105和106表示。
如可在图8中的线104看到的，具有4英寸直径外壳的加热设备20的阵列不能够在90天内达到250℃的质心温度。如在线105中所示的，具有5英寸直径外壳的加热设备的阵列花费大约59天来达到大约250℃的质心温度。如在线106中所示的，具有6英寸直径外壳的加热设备的阵列花费大约44天来达到大约250℃的质心温度。
一旦整治和/或烃回收操作完成，就可通过简单地移除外罩40并将导体80从外壳60拉出来从土壤回收导体80和外罩40(如果被放置在地下)。外罩40和导体80可接着重新用于其它操作，如所需的。相对廉价的钢外壳60可被丢弃在土壤中。以这种方式，可回收所使用的大约60％或更多的材料，与在一般现有技术土壤加热操作中丢弃100％的材料相反。
在示例实施方式中，外壳60是6英寸碳钢管——1/8”的耐火灰浆涂覆在它的内壁上，在它的上端处通过凸缘连接而连接到填充有耐火灰浆的钢上盖61。连接部分83a、83b和导体80的返回部分84从外壳60内部通过上盖61延伸以连接到功率单元42。功率单元42连接到外部电源45以从其接收大约50VAC到300VAC，并具有适当的电子部件，例如整流器和逆变器，其用于将所接收的功率转换成范围从大约10kHz到大约50kHz的驱动高频交变电流。功率单元42也可具有串联或并联到导体的工作线圈82a、82b的一个或多个电容器，用于实现电路谐振。加热设备还包括用于控制并调谐驱动AC电流的控制器。导体80从功率单元42接收驱动AC电流。导体80包括位于沿着外壳60的长度的选定轴向位置处的多个螺旋形工作线圈82，用于加热各种土壤区和/或地层。给定具有大约10kHz到大约50kHz的频率的驱动电流，可为在外壳60中的感应涡电流实现大约110μm到大约50μm的趋肤深度。驱动电流的频率可被调谐到电路的大约谐振频率，其至少部分地由趋肤深度、电容器47、工作线圈82、182、282的泄漏电感和外壳60的磁导率确定。
因此，加热设备20可向加热器元件(即外壳60)提供比现有技术更大的功率。例如，与一般由常规技术产生的大约700W/m比较，示例实施方式能够经由在外壳60中的感应涡电流提供大约2500W/m。提供到加热器元件的功率越多，可产生的热就越多。
根据本公开的宽泛的方面，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。
根据另一个方面，所述导体包括一个或多个工作线圈。所述一个或多个工作线圈可以是螺旋形线圈。根据另一个方面，所述一个或多个工作线圈在所述内孔中位于轴向位置处，用于增加所述外壳在所述轴向位置处的温度。所述一个或多个工作线圈可以被支撑在工作线圈支持架上。
根据另一个方面，所述导体是单相导体以及所述功率单元包括一个或多个单相逆变器，或者所述导体是三相导体以及所述功率单元包括一个或多个三相逆变器。根据另一个方面，所述导体包括一个或多个由轴向串联布置的三个工作线圈构成的组或者一个或多个由三个交错的工作线圈构成的组。
根据另一个方面，所述导电外壳是金属管状构件。所述导电外壳可以由高磁导率和高电阻率材料制成。所述外壳的壁具有可涂覆有耐火灰浆的内表面。根据另一个方面，所述导体也可以涂覆有耐火灰浆。
根据另一个方面，所述加热设备还包括与所述导体并联或串联连接的至少一个电容器。
根据另一个方面，所述至少一个驱动电流的频率与由至少所述导体、所述外壳和所述至少一个电容器形成的电路的谐振频率大约相同。
根据另一个方面，所述加热设备还包括：一个或多个温度传感器，其沿着所述外壳的长度被定位；以及控制器，其用于从所述一个或多个温度传感器接收数据，并响应于所述数据而修改所述至少一个驱动电流。
根据另一个方面，所述加热设备还包括：外部套筒，其被支撑在所述导电外壳上并界定在其间的用于接收传输流体的环状物。
根据另一个方面，所述加热设备还包括：用于从所述导体移除热的冷却系统。
根据本公开的另一个宽泛的方面，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。在另一个方面，所述阵列是一个或多个三角形的形式，所述多个加热设备中的至少一个在所述一个或多个三角形的每个顶点处。在相邻加热设备之间的距离在大约5英尺到大约20英尺之间。
根据本公开的另一个宽泛的方面，提供了一种用于加热土壤的一个或多个地下区的方法，包括：将至少一个交变驱动电流供应给容纳在导电外壳内部的相应的至少一个导电线圈，每个交变驱动电流具有频率，所述至少一个导电线圈与所述导电外壳电绝缘，以及所述导电外壳位于所述一个或多个地下区中；以及在所述导电外壳中感应出至少一个感应电流，其中，所述频率被选择来使所述至少一个感应电流在所述导电外壳中产生电阻以增加所述导电外壳的温度。
根据另一个方面，所述方法还包括将交变公用设施电流转换成至少一个直流，并将所述至少一个直流转换成所述至少一个交变驱动电流。
根据另一个方面，所述至少一个导电线圈中的每个与相应的至少一个电容器并联或串联连接，以及所述至少一个驱动电流中的每个的频率与由所述至少一个导电线圈中的相应导电线圈、它的相应的至少一个电容器和所述导电外壳形成的电路的谐振频率大约相同。所述至少一个交变驱动电流是单相或三相的
根据另一个方面，所述方法还包括从位于所述导电外壳上的至少一个传感器收集温度数据；以及响应于所收集的温度数据而选择性地修改所述至少一个交变驱动电流。根据另一个方面，所述方法还包括：将传输流体注入到被界定在所述导电外壳和在所述导电外壳上支撑的外部套筒之间的环状物内。
根据另一个方面，所述方法还包括从所述至少一个导电线圈移除热，其可以包括使冷却液经过所述至少一个导电线圈。

Claims (15)

1.一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，所述导体与所述导电外壳电绝缘；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导电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导电外壳中遭遇电阻的频率，以增加所述温度；
其中，所述功率单元包括一个或多个三相逆变器，以及所述至少一个驱动电流是三相电流；以及
其中，所述导体包括一个或多个由三个工作线圈构成的组，所述由三个工作线圈构成的组中的每一个包括三个轴向串联布置的工作线圈或者包括三个交错的工作线圈，每个工作线圈具有单独的连接部分用于连接到所述功率单元。
2.如权利要求1所述的加热设备，其中所述一个或多个由三个工作线圈构成的组中的每个在所述内孔中位于轴向位置处，用于增加所述导电外壳在所述轴向位置处的温度，以及如下中的一个或两个：
所述一个或多个由三个工作线圈构成的组的线圈是螺旋形线圈；以及
所述一个或多个由三个工作线圈构成的组的线圈被支撑在工作线圈支持架上。
3.如权利要求1或2所述的加热设备，其中：
所述导电外壳是金属管状构件；和/或
所述导电外壳由具有高电阻率的高磁导率材料制成。
4.如权利要求1或2所述的加热设备，其中：
所述导电外壳的壁具有涂覆有也是电绝缘体的耐火材料的内表面；和/或
所述导体涂覆有耐火材料。
5.如权利要求1或2所述的加热设备，还包括与所述导体并联或串联连接的至少一个电容器，以及其中，所述至少一个驱动电流的频率与由至少所述导体、所述导电外壳和所述至少一个电容器形成的电路的谐振频率大约相同。
6.如权利要求1或2所述的加热设备，还包括：
一个或多个温度传感器，其沿着所述导电外壳的长度被定位；以及
控制器，其用于从所述一个或多个温度传感器接收数据，并响应于所述数据而修改所述至少一个驱动电流。
7.如权利要求1或2所述的加热设备，还包括：
外部套筒，其被支撑在所述导电外壳上并界定在其间的用于接收传输流体的环状物；和/或
用于从所述导体移除热的冷却系统。
8.一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，所述导体与所述导电外壳电绝缘；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导电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导电外壳中遭遇电阻的频率，以增加所述温度；
其中，所述功率单元包括一个或多个三相逆变器，以及所述至少一个驱动电流是三相电流；以及
其中，所述导体包括一个或多个由三个工作线圈构成的组，所述由三个工作线圈构成的组中的每一个包括三个轴向串联布置的工作线圈或者包括三个交错的工作线圈，每个工作线圈具有单独的连接部分用于连接到所述功率单元。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述阵列是一个或多个三角形的形式，所述多个加热设备中的至少一个在所述一个或多个三角形的每个顶点处，以及其中，在相邻加热设备之间的距离在5英尺到20英尺之间。
10.一种用于加热土壤的一个或多个地下区的方法，包括：
利用功率单元将从电源接收的功率转换成至少一个交变驱动电流并将所述至少一个交变驱动电流供应给容纳在导电外壳内部的相应的至少一个导体，每个交变驱动电流具有频率，所述至少一个导体与所述导电外壳电绝缘，以及所述导电外壳位于所述一个或多个地下区中；以及
在所述导电外壳中感应出至少一个感应电流，
其中，所述频率被选择来使所述至少一个感应电流在所述导电外壳中产生电阻以增加所述导电外壳的温度；
其中，所述至少一个交变驱动电流是三相的；以及
其中，所述导体包括一个或多个由三个工作线圈构成的组，所述由三个工作线圈构成的组中的每一个包括三个轴向串联布置的工作线圈或者包括三个交错的工作线圈，每个工作线圈具有单独的连接部分用于连接到所述功率单元。
11.如权利要求10所述的方法，还包括将交变公用设施电流转换成至少一个直流，并将所述至少一个直流转换成所述至少一个交变驱动电流。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述至少一个导体中的每个与相应的至少一个电容器并联或串联连接，以及所述至少一个交变驱动电流中的每个的频率与由所述至少一个导体中的相应导体、它的相应的至少一个电容器和所述导电外壳形成的电路的谐振频率大约相同。
13.如权利要求10或11所述的方法，还包括从位于所述导电外壳上的至少一个传感器收集温度数据；以及响应于所收集的温度数据而选择性地修改所述至少一个交变驱动电流。
14.如权利要求10或11所述的方法，还包括：
将传输流体注入到被界定在所述导电外壳和在所述导电外壳上支撑的外部套筒之间的环状物内；和/或
从所述至少一个导体移除热。
15.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述频率被选择为使得感应电流的趋肤深度在50 µm 到110 µm的范围内。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10443312B2 (en) * 2015-12-28 2019-10-15 Michael J Davis System and method for heating the ground
US20180306004A1 (en) * 2017-04-25 2018-10-25 John M. Raglin Hot Rods
CN109396168B (zh) * 2018-12-01 2023-12-26 中节能城市节能研究院有限公司 污染土壤原位热修复用组合换热器及土壤热修复系统
CN110410762A (zh) * 2019-09-02 2019-11-05 扬州凯格节能科技有限公司 一种蒸汽锅炉
WO2021260455A1 (en) * 2020-06-23 2021-12-30 Joslyn Energy Development Incorporated Extraction from a formation with induction heating
CN113351053B (zh) * 2021-05-17 2022-06-10 福州仁量生物制品有限公司 一种饮料的加工设备及加工方法
CN115434679A (zh) * 2022-09-16 2022-12-06 西安交通大学 一种基于地层热流体的电磁感应加热系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0516881A1 (en) * 1991-06-05 1992-12-09 Hidec Corporation Ltd. Low-frequency induction heater
US7665524B2 (en) * 2006-09-29 2010-02-23 Ut-Battelle, Llc Liquid metal heat exchanger for efficient heating of soils and geologic formations
US8371371B2 (en) * 2007-08-27 2013-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for in-situ extraction of bitumen or very heavy oil
CN203476304U (zh) * 2013-08-30 2014-03-12 久盛电气股份有限公司 一种用于油井下原油加热的电加热器
WO2016178046A1 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 Total Sa Downhole heating device to be introduced in a well bored in an underground formation containing a solid hydrocarbonaceous layer, related installation, and method

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2472445A (en) * 1945-02-02 1949-06-07 Thermactor Company Apparatus for treating oil and gas bearing strata
US2771140A (en) * 1953-08-28 1956-11-20 Socony Mobil Oil Co Inc Subsurface igniter
US3678249A (en) * 1970-10-21 1972-07-18 Arc O Vec Inc Heater element
CA2055548C (en) * 1990-12-04 2001-05-08 Cornelis Franciscus Henricus Van Egmond Low resistance electrical heater
US5329085A (en) * 1992-08-05 1994-07-12 Metcal, Inc. Temperature self regulating heaters and soldering irons
US5339898A (en) * 1993-07-13 1994-08-23 Texaco Canada Petroleum, Inc. Electromagnetic reservoir heating with vertical well supply and horizontal well return electrodes
US6023554A (en) * 1997-05-20 2000-02-08 Shell Oil Company Electrical heater
CA2341937C (en) 2000-03-22 2004-06-22 Bruce C W Mcgee ELECTROTHERMAL DYNAMIC DESORPTION PROCESS
US6543539B1 (en) * 2000-11-20 2003-04-08 Board Of Regents, The University Of Texas System Perforated casing method and system
JP3968016B2 (ja) * 2000-12-13 2007-08-29 浜松ホトニクス株式会社 ガス放電管用傍熱型電極、これを用いたガス放電管及びその点灯装置
ATE392536T1 (de) * 2004-04-23 2008-05-15 Shell Int Research Verhinderung von verschorfungseffekten in bohrlöchern
CN102834585B (zh) * 2010-04-09 2015-06-17 国际壳牌研究有限公司 地下地层的低温感应加热
CN103221158A (zh) * 2010-12-21 2013-07-24 英派尔科技开发有限公司 土壤修复系统和方法
US9157303B2 (en) * 2012-02-01 2015-10-13 Harris Corporation Hydrocarbon resource heating apparatus including upper and lower wellbore RF radiators and related methods
US20140246193A1 (en) * 2013-03-04 2014-09-04 Husky Oil Operations Limted Electrical heating method for a hydrocarbon formation, and improved thermal recovery method using electrical pre-heating method
CA2873787C (en) * 2013-12-12 2018-04-03 Husky Oil Operations Limited Method to maintain reservoir pressure during hydrocarbon recovery operations using electrical heating means with or without injection of non-condensable gases
US11578574B2 (en) * 2014-08-21 2023-02-14 Christopher M Rey High power dense down-hole heating device for enhanced oil, natural gas, hydrocarbon, and related commodity recovery
US9839075B1 (en) * 2016-08-08 2017-12-05 Evgeny Sokryukin Downhole induction heater

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0516881A1 (en) * 1991-06-05 1992-12-09 Hidec Corporation Ltd. Low-frequency induction heater
US7665524B2 (en) * 2006-09-29 2010-02-23 Ut-Battelle, Llc Liquid metal heat exchanger for efficient heating of soils and geologic formations
US8371371B2 (en) * 2007-08-27 2013-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for in-situ extraction of bitumen or very heavy oil
CN203476304U (zh) * 2013-08-30 2014-03-12 久盛电气股份有限公司 一种用于油井下原油加热的电加热器
WO2016178046A1 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 Total Sa Downhole heating device to be introduced in a well bored in an underground formation containing a solid hydrocarbonaceous layer, related installation, and method

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