Установка для утилизации снега на базе водогрейного котла
INSTALLATION FOR SNOW UTILIZATION BASED ON HOT-WATER BOILER

Установка для утилизации снега 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 плавление снежной массы в установках по утилизации снега, размещаемых над газоходом уходящих газов, проложенных подземным способом у водогрейных котлов, входящих в состав данных котельных, что и является предметом заявляемой полезной модели.
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 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 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.
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.
Наиболее близким аналогом является конструкция устройства для таяния снега [Патент на полезную модель №93822, Устройство для таяния снега / Д.В. Ухин, В. П. Подольский, О.В. Ухин]. Данное устройство представляет собой инженерное сооружение, предназначенное для приема снежно-ледяных масс, удаляемых с территорий населенных пунктов, автомобильных трасс и других объектов, его растапливания, очистки полученной талой воды от различного рода загрязнений содержащихся в снеге и последующего слива очищенной воды в сточные сети данного пункта или объекта. Предлагаемая конструкция снегоплавильного пункта включает снегоплавильную площадку, теплонасосную станцию, грунтовый теплообменник, очистные сооружения, систему трубопроводов. В теплонасосных системах теплоснабжения снегоплавильных пунктов для получения тепла, используемого при плавлении снега, может использоваться любой низкопотенциальный источник теплоты: наружный воздух, грунт, подземные и поверхностные воды, тепло тепловых сетей (как прямое, так и обратное), канализационные стоки и т.п.
Недостатком аналога является необходимость использования дополнительного источника электроэнергии для привода компрессора, входящего в состав теплонасосной установки. Кроме того, уходящие газы водогрейных котлов не могут применяться в качестве низкопотенциального источника теплоты для теплонасосной установки.
Задачей заявляемого изобретения является разработка конструкции установки для утилизации снега, на базе оборудования водогрейного котла, без дополнительных затрат на топливо и электроэнергию для плавления снежной массы.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в конструкции снегоплавильной установки, состоящей из рабочей камеры для приема и таяния снега, и установленной на верхней плите канала для подземной прокладки короба уходящих газов от водогрейного котла, происходит утилизация 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 подземным способом.
Технический результат заявляемого изобретения достигается за счет того, что в конструкции снегоплавильной установки, состоящей из рабочей камеры для приема и таяния снега, установленной на верхней плите канала для подземной прокладки короба уходящих газов от водогрейного котла, происходит утилизация снежной массы за счет использования избыточной теплоты, содержащейся в уходящих газах водогрейного котла. Теплоту от уходящих газов водогрейного котла передают к стенке короба, внутри которого эти газы протекают; от стенки короба уходящих газов теплоту передают к воздуху, находящемуся внутри канала для подземной прокладки короба уходящих газов; от воздуха теплоту передают к верхней плите канала для подземной прокладки короба уходящих газов; от верхней плиты канала теплоту передают к рабочей камере для приема и таяния снега. Одна из сторон рабочей камеры для приема и таяния снега выполнена в виде дырчатого листа для слива талой воды в дренажный канал, установленный ниже по уровню. К донной части дренажного канала прикрепляют входные кромки трубопроводов, соединяющие дренажный канал с очистными сооружениями ливневой канализации. Таким образом, талую воду, образующуюся в рабочей камере для приема и таяния снега, направляют через боковой дырчатый лист в дренажный канал, а из него, посредством трубопроводов направляют к очистным сооружениям ливневой канализации.
Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором представлена установка для утилизации снега на базе водогрейного котла, реализующая данную модель. Позициями на чертеже обозначены:
1 - короб уходящих газов после водогрейного котла;
2 - канал для подземной прокладки короба уходящих газов после водогрейного котла;
3 - рабочая камера для приема и таяния снега;
4 - боковой дырчатый лист;
5 - приемная колосниковая решетка;
6 - дренажный канал для сбора талой воды;
7 - трубопроводы;
8 - наклонный козырек.
Установка для реализации изобретения включает рабочую камеру для приема и таяния снега 3, устанавливаемую на верхней плите канала для подземной прокладки короба уходящих газов после водогрейного котла 2, внутри которого находится короб уходящих газов после водогрейного котла 1; приемную колосниковую решетку 5, установленную над рабочей камерой для приема и таяния снега 3, через которую загружают снежной массой рабочую камеру для приема и таяния снега 3; боковой дырчатый лист 4, установленный на одной из боковых сторон рабочей камеры 3 для приема и таяния снега, через который талая вода стекает в дренажный канал для сбора талой воды 6, расположенный ниже по уровню относительно рабочей камеры для приема и таяния снега 3; трубопроводы 7, соединяющие дренажный канал 6 с очистными сооружениями ливневой канализации; наклонный козырек 8, установленный над дренажным каналом 6, и защищающий дренажный канал 6 от мусора.
Заявляемое изобретение представляет собой стационарную установку для утилизации снега на базе водогрейного котла, которая работает следующим образом. Рабочую камеру для приема и таяния снега 3 заполняют снежной массой через приемную колосниковую решетку 5, на которой остаются предметы, имеющие размер больше ее ячеек. Они удаляются оператором установки для утилизации снега. Путем конвективной передачи теплоты от уходящих газов, направляемых. внутри короба уходящих газов водогрейного котла 1, проложенного подземным способом, к верхней плите канала для подземной прокладки короба уходящих газов после водогрейного котла 2 и далее к рабочей камере для приема и таяния снега 3 осуществляют плавление снега. Вода от растаявшей снежной массы в рабочей камере для приема и таяния снега 3 стекает через боковой дырчатый лист 4 в дренажный канал для сбора талой воды 6, установленный ниже по уровню относительно рабочей камеры для приема и таяния снега 3. Талую воду из дренажного канала 6 посредством трубопроводов 7, входные кромки которых прикреплены к донной части дренажного канала 6, направляют к очистным сооружениям ливневой канализации. Для защиты дренажного канала 6 от мусора устанавливают наклонный козырек 8.
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.