УСТАНОВКА УТИЛИЗАЦИИ СНЕГА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к оборудованию для утилизации в городских условиях большого объема снега, превращения его в талую воду и сброса в канализационную систему.
Известна снеготаялка, содержащая самоходное шасси с приемным бункером, к которому по транспортеру подается снег. Бункер снабжен водосборником с расположенным в нижней части сливным отверстием и размещенным над поверхностью снега душевым коллектором, предназначенным для подачи нагретой в теплообменнике воды. Подогрев воды в теплообменнике осуществляется от выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2023786 «Снеготаялка» 27.05.1991 г.). Недостатком такого технического решения является низкая производительность установки, которая делает нецелесообразным применение ее в случае большого количества поступающего для переработки снега.
С целью усовершенствования этого технического решения в патенте РФ №2194115 («Машина для удаления снежно-ледяных образований с дорожных покрытий и их переработки БНВ-21, 22.05.2001 г.) для повышения производительности и эффективности работы установка снабжена подогревателем, размещенным внутри загрузочного бункера, и теплоэлектрическим подогревателем, размещенным под транспортером. В предлагаемом авторами патента №2194115 устройстве сливные трубопроводы выполнены с регулируемым сечением, предусмотрена циркуляция талой воды из бункера в систему подогрева, в магистрали установлен подкачивающий насос.
Известны и другие технические решения (патенты РФ №66358 и №69880), усовершенствующие отдельные элементы очистки загрузочного бункера и теплообменника.
Недостатком всех приведенных выше технических решений применительно к условиям больших объемов поступающего с городских дорог снега остается их низкая производительность, необходимость перевалочных работ (разгрузка снега с поступающих самосвалов и последующая загрузка его в бункеры для плавления), а также необходимость больших электрических мощностей для теплоэлектрического подогревателя.
Для решения поставленной технической задачи утилизации больших объемов снега с городских дорог и обеспечения при этом высокой эффективности и производительности предлагается в качестве генератора тепла для плавления снега использовать газотурбинный двигатель (ГТД), выхлопная труба которого снабжена устройством впрыска воды для создания парогазовой смеси. Учитывая высокую теплоту парообразования воды, достаточно 5-6% воды от массы выхлопных газов для снижения температуры этих газов примерно на 200°С, при этом парогазовая смесь сохраняет при существенно более низкой температуре смеси тот же высокий уровень теплосодержания газа, который реализуется непосредственно на выходе из ГТД, что важно для обеспечения высокой производительности и эффективности установки утилизации снега. Термодинамическая оценка показывает, что использование ГТД с расходом рабочего тела 10 кг/с и температурой газа за турбиной (до впрыска воды) 300-400°С позволит расплавить 4 тонны снега за 2-3 минуты, т.е. обеспечить необходимую высокую производительность установки.
На фиг.1 и 2 представлена схема предлагаемой установки. Установка содержит генератор тепла в виде ГТД 1, выхлопная труба 2 которого снабжена устройством впрыска воды 3 для создания парогазовой смеси. Устройство впрыска воды 3 включает бак 4, насос 5 и коллектор распылителей 6, расположенных внутри выхлопной трубы 2 равномерно по периметру.
Водяной бак 4 соединен с плавильной камерой 7 трубопроводом 8, снабженным отсечным клапаном 9, регулирующим заполнение бака 4 талой водой.
Выхлопная труба 2 соединена магистралью 10 с душевым коллектором 11 подачи парогазовой смеси к плавильной камере 7, в качестве которой используется заполненный снегом кузов очередного самосвала. В нижней части плавильной камеры 7 выполнено сливное отверстие 12 для сброса талой воды в городскую канализационную систему.
Вблизи сливного отверстия 12 плавильной камеры 7 расположено входное отверстие трубопровода 8 для Заполнения бака 4 талой водой.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Очередной самосвал, кузов 7 которого заполнен снегом, останавливается над входом в колодец канализации рядом с контейнером теплогенератора 13 под душевым коллектором 11, через который по магистрали 10 из выхлопной трубы 2 ГТД 1 поступает к поверхности снега парогазовая горячая смесь температурой 100-150°С. Парогазовая смесь образуется в выхлопной трубе 2 в результате испарения в потоке горячих выхлопных газов ГТД 1 поступившей из бака 4 через распылители 6 воды. Для более полного испарения воды распылители 6 расположены равномерно по периметру сечения выхлопной трубы 2. В бак 4 талая вода с помощью насоса 5 по магистрали 8 через отсечной клапан 9 поступает из плавильной камеры 7.
Под действием горячей парогазовой струи снег в плавильной камере 7 плавится, а талая вода сбрасывается в городскую канализационную систему и частично поступает в бак 4.
Из описания работы предлагаемого устройства понятны ее преимущества по сравнению с прототипом по патенту РФ №2194115:
- Возможность организации конвейерной утилизации больших потоков поступающего снега;
- Избавление от перевалочных работ (разгрузка снега с поступающих самосвалов и погрузка его в специальные бункеры) и связанных с ними маневров транспорта (подача груженых автомобилей задним ходом к бункеру и т.д.);
- Высокая производительность установки: использование небольшого ГТД с расходом воздуха 8-10 кг/с позволит утилизировать до 80 тонн снега в час без использования дополнительных факельных горелок и электрических подогревателей;
- Низкая себестоимость утилизации снега: расход топлива на переработку 1 тонны снега не превышает 8-10 кг.
Применение таких установок утилизации снега актуально в коммунальном хозяйстве больших городов, а также может найти применение при очистке аэродромов.