本发明专利技术公开一种用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法及装置，方法包括：S1：将待测区域划分为不同的测试区块，并测量各测试区块的土壤含水率与电导率；S2：在各测试区块按照正三角形或正六边形布局建设多个电极井，并确定每个电极井深度；S3：选择对应电极井，将多个电极分组埋放至选定的电极井底部；S4：每个电极通过对应线缆连接至隔离调压器的输出端，给电极通电后，通过钳形电流表测定每个电极的输入电流，分别计算每一组电极井相应的电阻平均值并记录；S5：计算满足电极输入功率的需求的每一组输入电压和输入电流的最大值；S6：确定实际电加热修复时所需的隔离调压器、可控硅及电缆的型号与规格。可控硅及电缆的型号与规格。可控硅及电缆的型号与规格。
【技术实现步骤摘要】
用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法和装置
[0001]本专利技术涉及电阻加热
，具体而言，涉及一种用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法和装置。
技术介绍
[0002]电阻加热技术是一种可用于原位修复治理有机污染土壤和地下水的主流技术，具有修复周期短、去除率高、适用范围广和二次污染可控等优点，在国外已被广泛商业化应用。近年来，电阻加热技术在国内逐步受到关注和重视，但目前该技术仍处于起步阶段，大多数研究多为室内小试模拟研究，实际的工程应用案例稀少，缺乏相关的工程经验。
[0003]电阻加热是基于焦耳定律(Q＝I2Rt)，通过在地下埋设电极，让电流在电极之间流动，以土壤自身为电阻发热，使土壤和地下水升温。通过调节电极输入功率的大小，可控制土壤的升温速率的快慢，以满足升温或保温需求。根据功率公式P＝U*I可知，电极输入功率取决于输入的电压和电流，因此，电阻加热技术的运行工况关键参数是输入电压和输入电流。这两个参数决定了隔离调压器、可控硅和电缆等电阻加热所需设备和材料的规格选型。
[0004]根据欧姆定律I＝U/R，电极输入的电压和电流，又与电路中的土壤电阻和电极布局(相当于多个土壤电阻并联)有关。表1为不同土壤的电阻率参考值对照表，如表1所示，不同类别的土壤，其土壤电阻率差异较大，甚至能相差几十至上百倍；土壤电阻率又受土壤含水量的影响，同类型的土壤，若含水量不同，例如分别位于包气带和饱和带，其电阻差异也很显著；此外，污染场地的土壤，其电阻率还会受到排放污染物的影响，例如地下水含盐碱，其污染物本身或分解产物会提高土壤的导电性。
[0005]表1不同土壤的电阻率参考值对照表
[0006][0007]我国幅员辽阔，南北方土壤类型和含水率差异显著，特别是污染场地土壤，由于污染情况和生产历史的多样性，各个场地的土壤电阻情况很难准确把握，进而在电阻加热的工程方案设计中，难以确定输入电压、输入电流等关键的运行工况参数，容易导致设备和材料规格选型不符合要求，造成资源浪费增加成本或者不能满足加热需求等问题。因此，迫切需要一种能够进行预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法和装置，以便科学合理的进行设备材料选型，在满足需求的同时降低投入成本。
技术实现思路
[0008]为解决上述问题，本专利技术提供一种用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法和装置，通过划分测试区块、根据土壤类型及深度位置选定电极井进行电阻测定，计算出工程所需土壤加热的参数值，较为准确的确定各设备与材料的型号规格，既能满足现场实施的需求，又不会出现资源浪费而增加成本的情况。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法，其包括：
[0010]步骤S1：将整体待测区域按照包气带和饱和带，再进一步的按照不同土壤类型，划分为不同的测试区块，并测量各测试区块的土壤含水率与电导率；
[0011]步骤S2：在各测试区块按照正三角形或正六边形布局建设多个电极井，并根据所要进行加热修复的范围的下边界位置，确定每个电极井深度；
[0012]步骤S3：根据不同测试区块所测得的土壤含水率与电导率选择对应电极井，将多个电极分别埋放至选定的电极井底部，其具体为：
[0013]仅按所要进行加热修复土壤类型，在每种类型的土壤中选取至少3个电极井为一组，将与选取的电极井数量相同的电极分别埋放至选定的电极井底部；以及
[0014]按所要进行加热修复土壤位置深度，分别在同一土壤类型的包气带和饱和带选取
至少3个电极井为一组，将与选取的电极井数量相同的电极分别埋放至选定的电极井底部；
[0015]步骤S4：每个电极通过对应线缆连接至隔离调压器的输出端，给电极通电后，通过钳形电流表测定每个电极的输入电流，分别计算每一组电极井相应的电阻平均值R
平均值n
并记录，其中n为大于0的正整数；
[0016]步骤S5：根据所有电阻平均值的结果，并结合下式(1)～(2)分别计算满足电极输入功率P的需求的每一组所在区域进行加热修复所需的输入电压U
n
和输入电流I
n
的最大值，其中，电极输入功率P为预设值，
[0017]P＝I
n2
*R
平均值n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]U
n
＝I
n
*R
n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]步骤S6：根据输入电压U
n
和输入电流I
n
的最大值确定实际电加热修复时所需的隔离调压器、可控硅及电缆的型号与规格。
[0020]在本专利技术一实施例中，其中，步骤S2中的每个电极井的直径为10～30厘米，每两个电极井之间的间距为3～10米。
[0021]在本专利技术一实施例中，其中，步骤S4中连接电极的每条电缆上均设置一开关，且隔离调压器的输出为交流电。
[0022]在本专利技术一实施例中，其中，步骤S5中电极输入功率P的预设值为1～5kW/m。
[0023]为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的装置，用于执行前述方法，其包括：
[0024]一隔离调压器，其输入端电性连接外部380V交流供电线路中；
[0025]多个电极，用于插入待修复地层的土壤中；
[0026]多条电缆，分别连接到每个电极与所述隔离调压器的一个输出端之间；
[0027]多个开关，分别设置于每条电缆上。
[0028]在本专利技术一实施例中，其中，所述隔离调压器输出电压的范围为0～800V；每条电缆的最大电流负载为0～92A。
[0029]在本专利技术一实施例中，其中，每个电极为管状可拼接电极，其材质为金属，每个电极的顶部设置有外丝，每个电极的底部设置有内丝，两个电极能够通过对应的内丝与外丝的螺纹丝接而连接到一起；每个电极的侧壁设置有电缆固定螺栓，用于连接固定电缆接头。
[0030]在本专利技术一实施例中，其中，所述电极还配置有电极盖，所述电极盖的顶部设有吊环，用于施工时吊装电极，所述电极盖的内部还设置有与电极的外丝对应的内丝，用于盖合于电极顶端。
[0031]本专利技术提供的用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法和装置，与现有技术相比其的主要优点包括：
[0032](1)通过预评估方法所得到的运行工况参数为实测结果，消除了土壤类型、含水率、电路布局等多种因素的干扰，结果准确度高，有效克服了理论计算不准确的难题，结果更具指导意义，使后续的电阻加热方案设计和设备材料选型更科学合理；
[0033](2)预评估方法操作简便，所需设备成本低，易推广；
[0034](3)所采用的电极为拼接式电极，其长度可调，能够满足不同厚度地层的需要，其运输和存放、使用和维护都等更加方便，且电极可回收，方便重复使用，节能环保。
附图说明
[0035本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于预评估电阻加热技术运行工况关键参数的方法，其特征在于，包括：步骤S1：将整体待测区域按照包气带和饱和带，再进一步的按照不同土壤类型，划分为不同的测试区块，并测量各测试区块的土壤含水率与电导率；步骤S2：在各测试区块按照正三角形或正六边形布局建设多个电极井，并根据所要进行加热修复的范围的下边界位置，确定每个电极井深度；步骤S3：根据不同测试区块所测得的土壤含水率与电导率选择对应电极井，将多个电极分别埋放至选定的电极井底部，其具体为：仅按所要进行加热修复土壤类型，在每种类型的土壤中选取至少3个电极井为一组，将与选取的电极井数量相同的电极分别埋放至选定的电极井底部；以及按所要进行加热修复土壤位置深度，分别在同一土壤类型的包气带和饱和带选取至少3个电极井为一组，将与选取的电极井数量相同的电极分别埋放至选定的电极井底部；步骤S4：每个电极通过对应线缆连接至隔离调压器的输出端，给电极通电后，通过钳形电流表测定每个电极的输入电流，分别计算每一组电极井相应的电阻平均值R
平均值n
并记录，其中n为大于0的正整数；步骤S5：根据所有电阻平均值的结果，并结合下式(1)～(2)分别计算满足电极输入功率P的需求的每一组所在区域进行加热修复所需的输入电压U
n
和输入电流I
n
的最大值，其中，电极输入功率P为预设值，P＝I
n2
*R
平均值n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)U
n
＝I
n
*R
n
...
【专利技术属性】
技术研发人员：周广东，黄海，宋慧敏，李鹏，张文，张程，杨勇，
申请(专利权)人：中科鼎实环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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