本发明涉及土壤修复技术，特别涉及一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法。
背景技术：
原位热脱附技术以其修复效率高、适应性广、扰动小等优势，在国内外应用广泛。待修复场地的水文地质情况，污染物种类和分布情况等是影响原位热脱附技术设计和应用的重要因素。实际工程中，污染场地中污染物的分布浓度和深度差异大，不同类型的污染物或地层情况所需的加热温度也不同，这导致使用原位热脱附技术修复时，需要对污染场地的情况进行精细化的刻画，才能根据该场地的具体情况和修复的加热需求设计出适合该场地的原位热脱附加热元件。高度针对性、定制化的加热元件导致加热元器件加工周期长，且很难在不同的污染场地重复中，设备利用率低，浪费严重。此外，现有加热器不能根据目标污染物性质的差异、不同水文地质情况升温速率的差异等进行精准加热，造成了该技术能耗较大，修复成本较高。
技术实现要素：
针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法，包括：
确定污染土壤的污染情况，包括污染深度以及不同深度所需的加热温度；
选取加热管，根据所述污染情况，选择一个或多个不同尺寸和/或不同功率的标准化加热管；以及
组装加热元件，将选取的加热管串联连接以形成加热单元，并且在所述加热单元的顶部处连接顶部连接单元，在所述加热单元的底部处连接底部连接单元以形成加热元件。
将所述一个或多个加热元件布置于污染土壤内，即可实施原位热脱附其中，所述顶部连接单元露出地面，所述加热单元及所述底部连接单元设置于地面以下。
进一步地，所述标准化加热管包括：
内套管，所述内套管顶部布置有接头，所述内套管的底部为凹槽结构，且其底面设置有接孔，所述接孔与所述接头的形状相匹配；
电阻丝，以绕丝或直丝的方式布置于所述内套管内部，所述电阻丝与所述接头及接孔电连接；
氧化镁粉或氧化铝粉，填充于所述内套管内部，并包覆所述电阻丝；以及
绝缘隔热防水材料，布置于所述内套管的底部未设置接孔的部位。
进一步地，所述标准化加热管的长度为1-6m，直径为30-50mm。
进一步地，所述标准化加热管的功率根据所述电阻丝的阻值确定，一个加热元件可以由不同或相同阻值的标准化加热管串联而成，实现同一加热元件不同部位的加热功率不同或相同。
进一步地，所述电阻丝的材料为铁镍或烙镍，所述电阻丝的表面负荷不高于3w/cm2，通过调节电阻丝的长度或直径，以获得不同阻值的电阻丝。
进一步地，所述内套管顶部的外侧设置有外螺旋纹，以及所述内套管底部凹槽结构的内表面设置有内螺旋纹，使得标准化加热管之间可进行螺纹连接。
进一步地，所述标准化加热管内部还布置有测温探头。
进一步地，所述顶部连接单元为标准化设计，包括保护管、以及防雨接电箱，其中所述防雨接电箱的底部设置有接线孔以及测温孔，其中所述接线孔用于布线，为所述加热单元提供电源，所述测温孔用于安装测温探头，所述保护管包覆于所述防雨接电箱外部，且所述保护管底部设置有内螺旋纹，使得所述顶部连接单元可与加热单元进行螺纹连接。
进一步地，所述底部连接单元为标准化设计，包括绝缘底座、连接键以及保护套，其中所述连接键布置于所述连接底座顶部，与最下层标准化电热管的接孔适配且电连接，所述保护套包覆于所述绝缘底座外部，且所述保护套的外壁设置有外螺旋纹，使得所述底部连接单元可与加热单元进行螺纹连接。
本发明提供的一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法，根据目标污染物性质的差异、不同水文地质情况升温速率的差异，选择不同长度或功率的标准化加热管进行组装，对污染土壤进行精准加热，提高了修复效率，同时减少了能耗、降低了修复成本。由于所采用的单元均为标准化设计产品，因此，整个加热系统的安装及拆卸十分方便，可在不同修复场地间通用，循环利用，大大缩短了施工周期。本发明基于发明人的独特洞察：发明人通过研究发现，在污染场地内，土壤中的污染物成分和污染程度都会随着土壤深度发生变化，如果采用均一加热方式进行修复，常常出现不同深度的土壤修复效果差异较大的情况，且不利于节能；在本发明中，通过在不同深度的土壤处采用组装式、差异化的加热方案(即不同深度处采用不同功率的加热管)，可以达到不同深度土壤的精准修复，同时避免过度加热造成的能源浪费，并且所述加热元件安装拆卸方便，可在不同修复场地间通用。
附图说明
为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出本发明一个实施例的一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法的流程示意图；
图2示出本发明一个实施例的标准化原位热脱附加热元件的结构示意图；
图3示出本发明一个实施例的标准化加热管的结构示意图；
图4示出本发明一个实施例的顶部连接单元的结构示意图；以及
图5示出本发明一个实施例的底部连接单元的结构示意图。
具体实施方式
以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
为了实现根据目标污染物性质的差异、不同水文地质情况、升温速率的差异等进行精准加热，本发明提供一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法，其通过选用各种标准化单元进行组装，进而形成标准化原位热脱附加热元件，下面结合实施例附图，多本发明的技术方案做进一步描述。
图1示出本发明一个实施例的一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法的流程示意图。如图1所示，一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法，包括：
首先，在步骤101，确定不同深度污染土壤的加热温度。分析污染场地岩土条件，根据不同深度土壤中污染物性质、土壤层升温速率及散热的差异，确定不同深度下所需的加热温度；
接下来，在步骤102，选取加热管。根据步骤101中确定的污染深度及需要的加热温度，选择一个或多个不同长度和/或不同功率的标准化加热管，所述标准化加热管的长度根据污染土层的厚度决定，对于需要高温加热的深度上选择功率大的标准化加热管，对于需要低温加热的深度上选择功率小的标准化加热管，进而实现快速和精准加热；在本发明的一个实施例中，所述标准化加热管的长度为1-6m，优选1m、2m、4m或6m，所述标准化加热管的直径为30-50mm，可根据需要选择不同的长度及直径的标准化加热管进行组装；在本发明的又一个实施例中，所述标准化加热管的结构如图3所示，包括：
内套管031，所述内套管031的顶部布置有接头0311，所述内套管031的底部为凹槽结构，且其底面设置有接孔0312，所述接孔0312与所述接头0311的形状相匹配；在本发明的一个实施例中，所述内套管031顶部的外侧设置有外螺旋纹，以及所述内套管031底部凹槽结构的内表面设置有内螺旋纹，使得所述标准化加热管能
够与其他部件螺纹连接；
电阻丝032，以绕丝或直丝的方式布置于所述内套管031的内部，所述电阻丝032与所述接头0311及接孔0312电连接；在本发明的一个实施例中，所述标准化加热管的功率根据所述电阻丝032的阻值确定，所述电阻丝032的材料为铁镍或烙镍，所述电阻丝032的表面负荷不高于3w/cm2，通过调节电阻丝的长度或直径，可获得不同阻值的电阻丝，进而得到不同功率的标准化加热管，一个加热元件可以由不同或相同阻值的标准化加热管串联而成，进而实现同一加热元件不同部位的加热功率不同或相同。根据上述参数计算可知，所述标准化加热管的加热功率为0-2kw/m可连续调节；
氧化镁粉或氧化铝粉033，填充于所述内套管031的内部，并包覆所述电阻丝032，以防止所述电阻丝032短路；以及
绝缘隔热防水材料034，布置于所述内套管的底部未设置接孔的部位；
在本发明的又一个实施例中，为了实时监测各标准化加热管内的温度，所述标准化加热管内部还布置有测温探头035，其中所述测温探头035从所述标准化加热管的顶部放入，因此，在本发明的再一个实施例中，所述标准化加热管还包括贯穿所述标准化加热管
的安装孔，用于放入所述测温探头；以及
最后，在步骤103，组装加热元件。将选取的标准化加热管串联连接，形成加热单元003，连接完成后，各标准化加热管的电流值相等，然后在所述加热单元003的顶部处连接顶部连接单元001，在所述加热单元003的底部处连接底部连接单元002，如图2所示；在本发明的一个实施例中，所述顶部连接单元001为标准化设计，如图4所示，包括保护管011、以及防雨接电箱012，其中所述防雨接电箱012的底部设置有接线孔0121以及测温孔0122，其中所述接线孔0121用于布线，为所述加热单元003提供电源，所述测温孔0122用于向安装测温探头，所述保护管011包覆于所述防雨接电箱012外部，且所述保护管011底部设置有内螺旋纹，使得所述顶部连接单元001能够与所述加热单元003螺纹连接；在本发明的又一个实施例中，所述底部连接单元002为标准化设计，如图5所示，包括绝缘底座021、连接键022以及保护套023，其中所述连接键022布置于所述连接底座021的顶部，与最下层标准化电热管的接孔适配且电连接，所述保护套023包覆于所述绝缘底座021外部，且所述保护套023的外壁设置有外螺旋纹，使得所述底部连接单元002能够与所述加热单元003螺纹连接。
将所述一个或多个加热元件根据需求布置于污染土壤内，即可实施原位热脱附，其中，所述顶部连接单元露出地面，所述加热单元及所述底部连接单元设置于地面以下。
本发明实施例中所选用的标准化加热管、顶部连接单元以及底部连接单元均为标准化设计，且不同标准化加热管所采用的加工工艺及设备基本相同，因此均可进行批量化生产，留有库存。当需要实施修复时，仅需根据目标污染物性质的差异、不同深度散热的差异、不同岩性升温速率的差异，选取不同规格的标准化加热管进行组装，进而制作相应规格的加热元件，一方面大幅缩短了修复设备定制的时间，进而缩短了修复施工周期。另一方面可针对性地进行精准加热修复，提高修复效率，相对于传统均一加热的方式，减少了不必要的能耗，降低了修复成本。同时所述系统采用可规模化生产的标准件进行拼接的方式，安装拆卸方便，可进行循环利用，应用范围广。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。
技术特征：
1.一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法，其特征在于，包括步骤：
确定污染土壤的污染情况，包括污染深度以及不同深度所需的加热温度；
根据所述污染情况，选择一个或多个不同尺寸和/或不同功率的标准化加热管；以及
将选取的标准化加热管串联连接以形成加热单元，并且在所述加热单元的顶部处连接顶部连接单元，并在所述加热单元的底部处连接底部连接单元以形成加热元件。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，不同深度所需的加热温度根据不同深度土壤散热的差异、土壤层岩性升温速率以及污染物性质确定。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述标准化加热管包括：
内套管，所述内套管顶部布置有接头，所述内套管的底部为凹槽结构，且所述内套管的底面设置有接孔，所述接孔与所述接头的形状相匹配；
电阻丝，以绕丝或直丝的方式布置于所述内套管的内部，所述电阻丝与所述接头及接孔电连接；
氧化镁粉或氧化铝粉，填充于所述内套管内部，并包覆所述电阻丝；以及
绝缘隔热防水材料，布置于所述内套管的底部未设置接孔的部位。
4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述标准化加热管的长度为1-6m，直径为30-50mm。
5.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述标准化加热管的功率根据所述电阻丝的阻值确定。
6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述电阻丝的材料为铁镍或烙镍，所述电阻丝的表面负荷不高于3w/cm2，通过调节电阻丝的长度或直径，以获得不同阻值的电阻丝。
7.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述内套管顶部的外侧设置有外螺旋纹，以及所述内套管底部凹槽结构的内表面设置有内螺旋纹，使得所述标准化加热管之间可进行螺纹连接。
8.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述标准化加热管内部还布置有测温探头。
9.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述顶部连接单元为标准化设计，包括保护管、以及防雨接电箱，其中所述防雨接电箱的底部设置有接线孔以及测温孔，其中所述接线孔用于布线，为所述加热单元提供电源，所述测温孔用于安装测温探头，所述保护管包覆于所述防雨接电箱外部，且所述保护管底部设置有内螺旋纹。
10.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述底部连接单元为标准化设计，包括绝缘底座、连接键以及保护套，其中所述连接键布置于所述连接底座顶部，与最下层标准化电热管的接孔适配且电连接，所述保护套包覆于所述绝缘底座外部，且所述保护套的外壁设置有外螺旋纹。
技术总结
本发明公开一种标准化原位热脱附加热元件的制作方法，首先确定污染土壤的污染深度以及不同深度所需的加热温度；然后根据污染情况，选择一个或多个不同尺寸和/或不同功率的标准化加热管，并将选取的标准化加热管串联连接，形成加热单元，然后在加热单元的顶部处连接顶部连接单元，底部处连接底部连接单元，以形成加热元件。
技术开发人、权利持有人：黄海;高运志;姜鸿喆;孙博成;李辉辉;高旺;田华
