Снегоплавильная установка на базе водогрейного котла
SNOW MELTING INSTALLATION BASED ON HOT-WATER BOILER

Снегоплавильная установка на базе водогрейного котла относится к области тепловой энергетики и предназначена для использования в коммунальном хозяйстве для утилизации снега и льда.
Одними из источников теплоснабжения, в городской черте, являются котельные, работающие только в отопительный период. Это, так называемые, сезонные котельные, состоящие преимущественно из водогрейных котлов, газоходы уходящих газов которых могут быть проложены как надземным, так и подземным способами. Эти котлы спроектированы для работы на двух видах топлива: природный газ и мазут. Известно, что при работе котлов на жидком топливе, во избежание опасности снижения температуры уходящих газов ниже точки росы, эта температура должна составлять 110°С - 120°С. По этой причине, а также в силу ряда других обстоятельств, температура уходящих газов водогрейных котлов, входящих в состав этих котельных намного превышает 100°С. Вместе с тем, также известно, что отопительные котельные, работающие в черте города, потребляют только природный газ, точка росы, которого находится на уровне 50°С - 60°С. Таким образом, в уходящих газах водогрейных котлов, работающих в составе сезонных котельных, содержится определенное количество неиспользованной теплоты. Одним из путей использования избыточной теплоты, содержащихся в уходящих газах отопительных котельных, является утилизация снежной массы в снегоплавильных установках, собираемых вокруг газохода уходящих газов, проложенных надземным способом у водогрейных котлов, входящих в состав данных котельных, что и является предметом заявляемой полезной модели.
Известна стационарная снегоплавильная установка циркуляционного типа [Патент на полезную модель №129945, МПК Е01Н 5/10. Стационарная снегоплавильная установка циркуляционного типа / Моисеев В.И., Тувальбев Б.Г.], применяемая для утилизации снежно-ледовой массы, полученной при очистке городских территорий. Представляет собой канал прямоугольного сечения с местными технологическими углублениями, гидротехническими и механическими устройствами. Основным источником энергии для предлагаемой полезной модели служит тепловая энергия циркуляционной воды, отводимой от конденсационной установки ТЭС в окружающую среду, и/или нагретые сбросные технологические воды энергетического или промышленного предприятия. Данная изобретение позволяет полностью исключить эксплуатационные затраты, связанные с приобретением и использованием ископаемого топлива для утилизации снего-ледовой массы; значительно сократить выбросы вредных веществ в атмосферу; добиться экономии тепловой энергии питающего источника, за счет увеличения теплофикационной нагрузки ТЭЦ или теплофикационной котельной; существенно ускорить процесс утилизации (таяния) снего-ледовой массы; значительно сократить эксплуатационные затраты, связанные с транспортировкой теплоносителя или топлива к месту утилизации снего-ледовой массы; исключить использования дорогостоящих городских земель для размещения снегоплавильных пунктов.
Однако данная модель применима только при использовании в качестве тепловой энергии сбросных вод энергетических и промышленных предприятий и не пригодна для использования избыточной теплоты, содержащейся в уходящих газах водогрейных или энергетических котлов
Известна стационарная снегоплавильная установка на базе ТЭЦ [Патент на полезную модель №165483, МПК Е01Н 5/10. Стационарная снегоплавильная установка на базе ТЭЦ / Замалеев М.М., Шарапов В.И., Губин И.В., Павлов В.А., Япаров И.В.], которая содержит снегоплавильную камеру с поверхностным теплообменником. Входной патрубок поверхностного теплообменника стационарной снегоплавильной установки подключен по греющей среде к трубопроводу обратной сетевой воды между сетевым насосом первого подъема и регулятором расхода, а выходной патрубок поверхностного теплообменника стационарной снегоплавильной установки подключен по греющей среде к трубопроводу обратной сетевой воды между регулятором расхода и нижним сетевым подогревателем, при этом снегоплавильная камера стационарной снегоплавильной установки выполнена с возможностью подключения в летний период к трубопроводу ливневой канализации для подачи дождевой воды с территории теплоэлектроцентрали.
Однако данная модель снегоплавильной установки применима на базе ТЭЦ, использует теплоту только обратной сетевой воды и не пригодна для использования избыточной теплоты, содержащейся в уходящих газах водогрейных или энергетических котлов.
Известна конструкция снеготаялки [Патент на изобретение RU №2632331, МПК Е01Н 5/10, Снеготаялка / Исайчев В.Т.]. В предлагаемой снеготаялке, содержащей ванну с решеткой в верхней части для приема и плавления снежной массы и отверстием для слива талой воды, горелки, газовые баллоны с регулятором давления, газопроводом и запальником, газовые горелки с электрическим запальником установлены под дном ванны, а дно ванны выполнено в виде профилированного листа с волнами гофр прямоугольного вида, выступы и впадины которого перпендикулярны продольной оси ванны, и имеет уклон (дно ванны) вправо или влево вниз в вертикальной плоскости в сторону боковой доходящей до указанных выступов дна стенки ванны, и под этим дном ванны, ниже газовых горелок, расположена камера для талой воды со сливным отверстием, что упрощает конструкцию снеготаялки, снижает ее стоимость и эксплуатационные затраты.
Недостатком данной конструкции является необходимость использования органического ископаемого топлива (природный газ) для утилизации снежной массы, путем сжигания в специально установленных газовых горелках.
Известна конструкция газовой снеготаялки [Авторское свидетельство на изобретение №108722, Газовая снеготаялка / Кузьмин П.А., Столпнер Х.Б.]. В данной газовой снеготаялке с размещенным в таятельной камере газоходным лабиринтом, состоящим из параллельных Л-образных каналов, соединенных с вытяжной трубой, с целью компактности, а также повышения коэффициента теплоиспользования и улучшения условий самообрушения снежных сводов, образующихся при таянии, два Л-образных канала с установленным под ними газовыми горелками размещены внизу таятельной камеры по ее сторонам и через общий короб соединены с вышерасположенным двухколенным каналом, закрепленным посредине и сообщенным с трубой.
Недостатком данной газовой снеготаялки является необходимость использования органического ископаемого топлива (природный газ) для утилизации снега, путем сжигания в газовых горелках, размещенных внизу таятельной камеры.
Известна конструкция снеготаялки [Авторское свидетельство на изобретение №76165, Снеготаялка / Елагин В.Я., Ильин Н.Н.]. Предлагаемая снеготаялка состоит из топочного пространства, в центре которого расположена топка; верхних наклонных колосников, состоящих из продольных железных полос типа жалюзи; дополнительных нижних колосников, установленных на днище, выполненном в виде желоба, и деревянного наружного ограждения разборного типа. Снеготаялка доверху загружается снегом. После пуска ее в действие вода, образующаяся при таянии верхней части снега, стекая вниз, попадает на снег, лежащий на нижних колосниках, и отдает ему избыточный остаток своего тепла.
Недостатком данной конструкции снеготаялки является необходимость использования органического ископаемого топлива для утилизации снега, путем сжигания в топке, расположенной внутри корпуса ящичного типа.
Известна конструкция снеготаялки [Авторское свидетельство на изобретение №83202, Снеготаялка / Колодей А.П., Заколупин П.В.]. Данная конструкция является передвижной, смонтирована на санках и состоит из топки с дутьевым вентилятором; шатра куполообразной формы; основного бункера, в который загружают снег для таяния, и дополнительного бункера, служащего для подъема уровня талой воды и таяний снега теплом отходящей воды.
Недостатком данной конструкции снеготаялки является необходимость использования органического ископаемого топлива для утилизации снега, путем сжигания в топке.
Известна конструкция снеготаялки [Авторское свидетельство на изобретение №125270, Стационарная снеготаялка / Орловский З.А., Лурье М.Ю., Рогов В.Ф., Ивашкевич Н.А.]. Изобретение относится к стационарным снеготаялкам с таянием снега в камере с водой, нагреваемой горючими газами, барботирующими через нее. С целью нагрева воды путем непосредственного контакта с газообразными продуктами горения, выходная часть топки погружена в воду и снабжена щелевыми соплами, направленными под углом ко дну камеры с водой и расположенных на противоположных сторонах топки. Питание газовой горелки осуществляется от газопровода высокого давления.
Недостатком данной конструкции снеготаялки является необходимость использования природного газа для утилизации снега, путем сжигания в газовой горелке топки.
Известна конструкция снеготаялки [Авторское свидетельство на изобретение №25960, Снеготаялка / Басто С.П.]. Изобретение относится к снеготаялкам, в которых дымоходы расположены в снегоприемнике с целью таяния погружаемого в снегоприемник снега. Продукты горения из топки, расположенной над поддувалом, проходят в дымовую коробку, а из нее по трем прямоугольного сечения винтообразным дымоходам проходят в образуемую последними верхнюю звездчатую дымовую коробку, из которой идут в наружную трубу. Снег закладывается сверху в снегоприемник, опускаясь через проходы между винтообразными дымоходами, часть снега проходит вдоль центральный трубы, служащей дополнительным снегоприемником.
Недостатком данной конструкции снеготаялки является необходимость использования органического ископаемого топлива для утилизации снега, путем сжигания в топке, расположенной над поддувалом.
Известна конструкция снеготаялки [Авторское свидетельство на изобретение №59379, Снеготаялка / Богданов A.M.]. Изобретение относится к снеготаялкам, работающим на отходящих газах котельной. В предлагаемой снеготаялке, с целью более полного использования тепла отходящих газов котельной, установлена ротационная мешалка, служащая для непрерывного перемешивания снега с газами, пропускаемыми через снеготаялку.
Недостатком данной конструкции снеготаялки является наличие электродвигателя, а, следовательно, дополнительных затрат электроэнергии, на привод центробежного вентилятора и ротационной мешалки. Кроме того, большое количество элементов, функционально связывающие различные узлы снеготаялки (регулятор изменения скорости вращения шнека, конические шкивы, шарнирная связь), снижают надежность эксплуатации конструкции и удорожают ее.
Наиболее близким аналогом является конструкция снеготаялки [Авторское свидетельство на изобретение №44265, Снеготаялка / Богданов A.M.]. В данной снеготаялке, обогреваемой дымовыми газами, дымоход выполнен в виде спирали переменного сечения, через который нагнетаются дымососом горячие газы, забираемые из сборного борова котельной установки. Спиральный дымоход снабжен отверстиями для выхода газов, расположенными по образующей спирали. Это сделано для увеличения поверхности соприкосновения дымовых газов со снегом. Горячие дымовые газы поступают в спиральный дымопровод снеготаялки и вследствие развивающейся центробежной силы выбрасываются через отверстия спиральной образующей, ударяются о снег, поворачивают, соприкасаясь со снегом, под низ дымопровода и уходят в трубу.
К недостаткам аналога относится следующее. Использование дымохода в виде спирали переменного сечения создаст противодавление при работе дымососа, что, приведет к дополнительному расходу электроэнергии. Конструкция спиральной образующей с отверстиями, через которые выходят дымовые газы, способствует увеличению поверхности соприкосновения дымовых газов со снегом. Это может привести к глубокому охлаждению дымовых газов и возникнет опасность значительного снижения их температуры (ниже точки росы), конденсации влаги на поверхностях спирального дымохода и дымовой трубы, образования низкотемпературной коррозии, и, в конечном счете, к снижению надежности работы и ресурса оборудования.
Задачей заявляемого изобретения является разработка конструкции снегоплавильной установки, позволяющей утилизировать снежную массу на базе оборудования водогрейного котла, без дополнительных затрат на топливо, на электроэнергию и без снижения надежности работы оборудования водогрейного котла.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в конструкции снегоплавильной установки, состоящей из основного и дополнительного снегозагрузочных бункеров, и устанавливаемой на основе короба уходящих газов водогрейного котла, проложенного наземным способом, осуществляют утилизацию снежной массы за счет использования избыточной теплоты, содержащейся в уходящих газах водогрейного котла. При этом для утилизации снежной массы не требуется дополнительных затрат на топливо и электроэнергию.
Технический результат заключается в утилизации снежной массы за счет использования избыточной теплоты, содержащейся в уходящих газах водогрейного котла, которые направляют внутри короба уходящих газов, проложенного наземным способом.
Технический результат заявляемого изобретения достигается за счет того, что в конструкции снегоплавильной установки, состоящей из корпуса, герметично устанавливаемого в коробе уходящих газов прямоугольной формы, проложенного наземным способом после водогрейного котла; основного и дополнительного снегозагрузочных бункеров; в основном снегозагрузочном бункере плавление снежной массы осуществляют путем передачи теплоты через стенку корпуса от уходящих газов котла и через поверхность дырчатого листа, приваренного к нижней части корпуса. А в нижней части дополнительного снегозагрузочного бункера плавление снежной массы осуществляют за счет теплоты талой воды, стекающей через воронку из основного снегозагрузочного бункера. Так как, отсутствует прямой теплообмен между снежной массой и корпусом, то исключается возможность глубокого снижения температуры уходящих газов, что в свою очередь, могло бы привести к низкотемпературной коррозии поверхностей корпуса, короба уходящих газов прямоугольной формы и дымовой трубы. Окончательно талая вода после плавления снежной массы в основном снегозагрузочном бункере и дополнительном снегозагрузочном бункере стекает через трубопровод к очистным сооружениям ливневой канализации.
Предлагаемое изобретение поясняется с помощью фиг. 1 и фиг. 2, на которых представлена снегоплавильная установка на базе водогрейного котла, реализующая данную модель. Позициями на чертеже обозначены:
1 - корпус;
2 - дырчатый лист;
3 - основной снегозагрузочный бункер;
4 - дополнительный снегозагрузочный бункер;
5 - ребра жесткости;
6 - воронка;
7 - трубопровод;
8 - колосниковая решетка.
Снегоплавильная установка на базе тепловой схемы водогрейной котельной включает корпус 1, герметично устанавливаемый в коробе уходящих газов прямоугольной формы, проложенном наземным способом после водогрейного котла; и дырчатый лист 2, приваренный к нижней части корпуса 1, которые служит для плавления снежной массы; приемную колосниковую решетку 8, размещенную над основным снегозагрузочным бункером и дополнительным снегозагрузочным бункером, для предотвращения попадания мусора при загрузке снежной массой основного снегозагрузочного бункера 3 и дополнительного снегозагрузочного бункера 4; ребра жесткости 5, скрепляющие посредством сварки основной снегозагрузочный бункер 3 и дополнительный снегозагрузочный бункер 4; воронку 6, через которую талая вода из основного снегозагрузочного бункера 3, стекает в нижнюю часть дополнительного снегозагрузочного бункера 4, унося с собой загруженную в него снежную массу; трубопровод 7, по которому талая вода из основного снегозагрузочного бункера 3 и дополнительного снегозагрузочного бункера 4 стекает к очистным сооружениям ливневой канализации.
Заявляемое изобретение представляет собой стационарную снегоплавильную установку на базе водогрейного котла, которая работает следующим образом. Основной снегозагрузочный бункер 3 и дополнительный снегозагрузочный бункер 4 заполняют снежной массой через приемную колосниковую решетку 8, на которой остаются предметы, имеющие размер больше ее ячеек. Они удаляются оператором снегоплавильной установки. Снежная масса при контакте с корпусом 1, и приваренным к нему дырчатым листом 2, плавится. Воду от растаявшей снежной массы в основном снегозагрузочном бункере 3 направляют вниз через воронку 6, где она отдает избыточное тепло на таяние снежной массы, загруженного в дополнительный снегозагрузочный бункер 4, унося ее с собой. По трубопроводу 7 талую воду из основного снегозагрузочного бункера 3 и дополнительного снегозагрузочного бункера 4 направляют к очистным сооружениям ливневой канализации.
При реализации заявленного изобретения обеспечиваются:
- упрощение размещения снегоплавильной установки, ее компактность и относительная дешевизна;
- исключение дополнительных расходов органического топлива и затрат на электроэнергию при плавлении снежной массы;
- исключение глубокого снижения температуры уходящих газов водогрейного котла, и как следствие, исключение опасности возникновения низкотемпературной коррозии короба уходящих газов и дымовой трубы.