УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО, ИНТЕНСИВНОГО ТАЯНИЯ СНЕГА И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ СНЕЖНОЙ МАССЫ РАЗДЕЛЕННЫХ НА ФРАКЦИИ МУСОРНЫХ ТВЕРДЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ
PLANT FOR FORCED, INTENSIVE SNOW MELTING AND REMOVAL FROM SNOW MASS SEPARATED INTO FRACTIONS GARBAGE SOLID INCLUSIONS

Изобретение относится к устройствам для утилизации снежной массы, а именно к установкам для таяния снега, и может быть использовано в городском хозяйстве для утилизации снего-ледовой массы, полученной при очистке городских территорий (автомобильных дорог, внутриквартальных территорий, территорий промышленных объектов и др.).
Известна «Стационарная снегоплавильная установка циркуляционного типа» (см. полезная модель РФ №129945, МПК Е01Н 5/10), снежная масса поступает в приемный бункер, откуда шнеками подается в снегоплавильный замкнутый канал, имеющий технологические углубления для сбора тяжелой примеси (песок, камни), в котором снежная масса передвигается и тает в потоке греющей и циркулирующей воды. По ходу движения потока в целях перемешивания снежной массы предусмотрены погружные побудители потока, представляющие собой трубопроводы с сопловой насадкой. В качестве теплоносителя используются сбросовые воды энергетических и промышленных предприятий.
Одним из недостатков данной установки является низкая эффективность теплопередачи от теплоносителя (технологические воды энергетического или промышленного предприятия) к снежной массе в связи с тем, что теплоноситель подается в нижние слои талой воды и до плавающей снежной массы доходит уже «охлажденным», а также то, что слив из камеры излишней талой воды осуществляется из нижних подогретых слоев.
Известно устройство для принудительного таяния снега (см. патент на изобретение №2173744, МПК Е01Н 5/10, Е01С 11/26), которое включает ванну для приема и плавления снежной массы, устройство для нагрева находящейся в ванне воды продуктами сгорания жидкого или газообразного топлива, насос для забора воды из верхних слоев ванны и подачи ее для орошения снежной массы.
Ванна разделена перфорированной перегородкой (сеткой) на два отсека, один отсек предназначен для загрузки в него снежной массы, а в другом расположено устройство для нагрева воды.
Недостатком данного устройства является низкая скорость таяния снега, т.к. таяние снега происходит за счет «намокания» снежной массы, находящейся в статическом состоянии, а применение погружных горелок приводит к «холодному кипению» воды в отсеке нагрева, и соответственно эффект послойного нагрева воды мало вероятен.
Кроме того, снижается производительность установки за счет периодической остановки устройства принудительного таяния снега для очистки поддонов сбора твердых отходов, находящихся в отсеке загрузки снежной массы.
Наиболее близким техническим решением является «Установка для плавления снега» (см. патент на изобретение РФ №2335597, МПК Е01Н 5/10), которая содержит теплоизолированную снегоплавильную камеру, выполненную в виде трубы со шнеком, приемный бункер, устройство для измельчения снега, трубопровод для отвода воды на нагрев, теплообменик для нагрева воды, систему орошения горячей водой, устройство для сбора твердых бытовых отходов.
По всей длине в верхней части снегоплавильной камеры размещены сопла для подачи горячей воды, в нижней части снегоплавильной камеры выполнены щелевые отверстия для отвода мелких твердых бытовых отходов и воды в поддон, прикрепленный к снегоплавильной камере.
Из поддона и снегоплавильной камеры по трубопроводам вода и твердые бытовые включения отводятся в устройство для сбора твердых бытовых отходов, снабженное решеткой, на которой осаждаются, накапливаются и впоследствии удаляются твердые бытовые отходы. Одна часть очищенной от отходов воды с помощью насоса подается в теплообменник для нагрева и вновь направления в снегоплавильную камеру, а другая часть направляется для дальнейшего использования.
Недостатком данного устройства является то, что вместе с талой водой через щелевые отверстия в поддон будут проникать мелкие частицы «твердого» (песка), удаление которых из поддона не предусмотрено и поддон постепенно будет «зарастать», т.е. при достаточно большом содержании в снежной массе «твердого» (песка) придется периодически останавливать устройство и промывать поддон.
Кроме того, удаление твердого осадка путем смыва водой не позволяет классифицировать и обезвоживать твердый осадок, выделяя твердую фракцию (песок) для вторичного использования, т.е. данная установка эффективна для таяния чистого снега.
Задачей установки для принудительного, интенсивного таяния снега и извлечения из снежной массы разделенных на фракции мусорных твердых включений является повышение эффективности и производительности процесса принудительного таяния снега, возможность выделения двух фракций обезвоженных мусорных твердых включений из снежной массы, в том числе чистого и обезвоженного песка, пригодного для вторичного использования в коммунальном хозяйстве.
Для решения данной задачи в установке для принудительного, интенсивного таяния снега и извлечения из снежной массы разделенных на фракции мусорных твердых включений, содержащей приемный бункер, камеру для снеготаяния, устройство для измельчения снежной массы, теплообменник, систему орошения снежной массы нагретой водой через сопла, систему слива талой воды и устройство непрерывного извлечения твердых включений, устройство для измельчения снежной массы выполнено в виде лопастей, закрепленных на валу по спирали, и установлено соосно с устройством непрерывного извлечения мусорных твердых включений, выполненным в виде барабанного грохота с перфорацией размером, например, от 10 мм до 12 мм и внутренней винтовой спиралью, вращающегося со скоростью не более 60% от критического числа оборотов барабанного грохота, и разделяющего мусорные твердые включения, содержащиеся в снежной массе, на фракцию размером более 10-12 мм, извлекаемую из барабанного грохота, и фракцию размером менее 10-12 мм (песок), которая разгрузочным устройством, установленным под барабанным грохотом, извлекается из камеры для снеготаяния, причем барабанный грохот и разгрузочное устройство расположены под углом к уровню воды в камере для снеготаяния таким образом, что обеспечивается обезвоживание извлекаемых твердых включений.
Сопла системы орошения в устройстве для измельчения снежной массы расположены по направлению движения снежной массы, а в барабанном грохоте сопла системы орошения снежной массы расположены по направлению и навстречу движению снежной массы.
На фиг. 1 показана установка для принудительного, интенсивного таяния снега и извлечения из снежной массы разделенных на фракции мусорных твердых включений в разрезе;
на фиг. 2 - сечение А-А;
на фиг. 3 - вид сверху установки для принудительного, интенсивного таяния снега и извлечения из снежной массы разделенных на фракции мусорных твердых включений с закрытой решеткой.
Установка для принудительного, интенсивного таяния снега и извлечения из снежной массы разделенных на фракции мусорных твердых включений состоит из камеры для снеготаяния 1, донная часть которой выполнена в виде полуцилиндра, приемного бункера 2, оборудованного откидной решеткой 3 и жестко соединенного с камерой для снеготаяния 1, в нижней части приемного бункера 2 расположено устройство для измельчения снежной массы 4, выполненное в виде лопастей, закрепленных на валу 5 по спирали. В камере для снеготаяния 1 расположен перфорированный барабанный грохот 6, на внутренней поверхности которого закреплена винтовая лопасть 7. Вращение барабанного грохота 6 осуществляется приводом 8 через вал 5, расположенный под углом к уровню воды. Чтобы твердые включения из барабанного грохота 6 извлекались обезвоженными, вал устанавливается под углом 15°-18° к уровню воды.
В донной части камеры для снеготаяния 1 установлено разгрузочное устройство 9, выполненное, например, в виде шнекового транспортера и приводимое в движение приводом 10. В корпусе камеры для снеготаяния 1 имеется разгрузочное окно 11 для выгрузки крупных мусорных твердых включений из барабанного грохота 6 и водоотвод 12 для удаления излишней талой воды из камеры для снеготаяния 1, которая собирается в емкость 13 и откачивается в канализацию насосом 14. Разгрузочным устройством 9 мелкая фракция мусорных твердых включений (песок) направляется в бункер 15. Из теплообменника 16 под давлением по трубопроводу системы орошения 17 нагретая (до температуры не менее 35°C) вода подается через сопла 18, 19, 20 в зоны орошения снежной массы. В теплообменник 16 вода может поступать от промпредприятия или от ТЭЦ (сбросовые воды), а при необходимости в нагреватель 16 дополнительно можно подавать часть талой воды из емкости 13.
Устройство работает следующим образом.
Снежная масса с автомобиля или фронтального погрузчика поступает в бункер 2, на решетке 3 с размером ячейки 40 см × 40 см задерживается крупный мусор, который путем наклона решетки 3 удаляется оператором. Далее снежная масса поступает в устройство для измельчения снежной массы 4, где орошается горячей водой через сопла 18, измельчается лопастями устройства для измельчения снежной массы 4 и продвигается в барабанный грохот 6.
Во вращающемся барабанном грохоте 6, имеющем перфорацию размером, например, 10 мм - 12 мм, снежная масса многократно перетирается, интенсивно перемешивается в водной среде, орошается горячей водой в зонах орошения через сопла 19 и 20 и быстро тает, а содержащиеся в снежной массе мусорные твердые включения разделяются по фракциям крупности. Мусорные твердые включения крупнее 10-12 мм остаются внутри барабанного грохота 6 и винтовой лопастью 7 транспортируются к разгрузочному окну 11, выгружаются в контейнер 21 для дальнейшей утилизации. Барабанный грохот 6 установлен относительно уровня воды таким образом, что мусорные твердые включения извлекаются из барабанного грохота 6 через разгрузочное окно 11 обезвоженными, угол наклона барабанного грохота может составлять от 15° до 20° к уровню воды.
Мусорные твердые включения крупностью менее 10-12 мм (песок) просеиваются через перфорированную поверхность барабанного грохота 6, оседают на дно камеры для снеготаяния 1 и разгрузочным устройством 9 транспортируются в бункер 15. Разгрузочное устройство 9 устанавливается под углом до 20° относительно уровня воды, что позволяет извлекать в бункер 15 мусорные твердые включения мелкой фракции (песок) обезвоженными с влажностью 20-25%.
Скорость вращения барабанного грохота 6 ниже критического числа оборотов барабана и составляет от 50% до 60% от критического числа оборотов барабана. При вращении барабанного грохота 6 водно-снеговая масса вместе с твердыми мусорными включениями поднимается в корпусе барабанного грохота 6 до определенной высоты и падает вниз, в этот момент и происходит просеивание мелкой фракции мусорных твердых включений (песка) через перфорированную поверхность барабанного грохота 6.
Если скорость вращения барабанного грохота 6 будет равна или больше критического числа оборотов барабана, то водно-снеговая масса центробежной силой будет прижиматься к внутренней поверхности барабанного грохота 6 и вращаться вместе с ним, не отрываясь.
Критическое число оборотов барабана определяется по формуле:
,
кр
где n - критическое число оборотов барабана в минуту;
42,5 - коэффициент;
D - внутренний диаметр барабанного грохота.
При скорости, равной 50-60% от критической, возникает каскадное движение водно-снеговой массы в барабанном грохоте и за счет интенсивного перемешивания, истирания снежной массы между собой и с твердыми мусорными включениями и орошения горячей водой достигается быстрое таяние снежной массы.
В том случае, если нет возможности использовать сточные воды ТЭЦ или промышленного предприятия, вода для системы орошения берется из камеры для снеготаяния, подается на нагрев в теплообменник и затем по системе орошения подается к соплам 18, 19, 20. Воду для системы орошения в теплообменнике 16 можно нагреть и выше 35°C, например до температуры 50-80°C, что будет способствовать еще более интенсивному таянию снежной массы.
Для интенсивного таяния сопла системы орошения в устройстве для измельчения снежной массы направлены вдоль движения снежной массы, а в барабанном грохоте сопла системы орошения снежной массы направлены как вдоль барабанного грохота, так и навстречу движению снежной массы в барабанном грохоте.
Для снижения потерь тепла с внешней стороны камеры для снеготаяния выполняется теплоизоляция. Кроме того, в камере для снеготаяния можно установить нагревательный элемент для контактного нагрева воды в камере для снеготаяния, что также будет способствовать более эффективному и интенсивному таянию снежной массы.
Таким образом, установка для принудительного, интенсивного таяния снега и извлечения из снежной массы разделенных на фракции мусорных твердых включений обеспечивает высокую интенсивность таяния снега с одновременной сортировкой мусорных включений, выделяя обезвоженный и чистый песок, пригодный для вторичного использования в коммунальном хозяйстве.