СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СНЕГА ПО МЕСТУ ЕГО ВЫПАДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СНЕГА Российский патент 1997 года по МПК E01H5/10 

Изобретение относится к технологическим процессам и устройствам переработки снега и может быть использовано в системах теплоснабжения и энергоснабжения.

Известен способ переработки снега, заключающийся в его растапливании от вспомогательного источника тепла по авторскому свидетельству СССР N 1081267, кл. E 01 H 5/10.

Недостатком этого способа является высокая энергоемкость переработки снега и увеличение загрязнения окружающей среды, при этом использование автомобильного транспорта на транспортировку снега от проезжей части городских дорог и тротуаров к снеготаятельной установке требует большого расхода дефицитного топлива, а при его сжигании в двигателях автомобильного транспорта загрязняется окружающая среда.

Известен способ переработки снега, заключающийся в его растапливании путем использования тепла сточных вод [1]
Недостатком этого способа является высокое загрязнение окружающей среды и низкая эксплуатационная надежность канализационных сетей за счет сброса в них песка, солей, различных химических реагентов и т.п. загрязнителей.

Кроме того, этот способ может быть использован только при помощи автомобильного транспорта для транспортировки снега от проезжей части городских дорог к снеготаялке.

Известен способ переработки снега и устройство для его реализации [2]
Недостатком известного способа переработки снега и устройства для его реализации являются высокие энергетические затраты на использование автомобильного транспорта для транспортировки снега от проезжей части городских дорог и тротуаров к подземной камере, сообщенной с подземным источником тепла.

Решается задача по исключению энергетических затрат на транспортировку снега от проезжей части городских тротуаров и дорог к подземной камере и снижению загрязнения окружающей среды.

На фиг.1 схематично изображена проезжая часть городской дороги и тротуар; на фиг. 2 то же, поперечное сечение проезжей части городской дороги и тротуара; на фиг.3 устройство для нагрева теплоносителя, продольный разрез; на фиг. 4 то же, нагреваемое устройство системы теплоснабжения, продольный разрез.

Устройство для переработки снега состоит из прямоточных каналов 1, выполненных в железобетонных плитах 2, под асфальто-бетонным покрытием 3 проезжей части 4 и тротуаров 5, теплопроводов 6 и устройства 7 для нагрева теплоносителя. В качестве теплоносителя для переработки снега на покрытии 3 выбирается, например, городской воздух, содержащий гарь и копоть выхлопных газов автомобильного транспорта. Для промывки каналов 1 и теплопроводов 6 может быть использована вода с различными обезвреживающими добавками, нагреваемая в устройстве 7 для нагрева теплоносителя.

Для очистки теплоносителя могут быть применены фильтры 8. Фильтры 8 устанавливаются вблизи выпускных коллекторов 9, размещенных на проезжей части городских дорог и тротуаров. Выпускные коллекторы 10 выполнены аналогично выпускным коллекторам 9.

Устройство 7 для нагрева теплоносителя включает в себя подземную камеру, которая содержит концентрически расположенные трубчатые секции 11, 12, 13, нижние части которых снабжены кольцевыми уступами 14. Между трубчатыми секциями 11 13, а также между грунтом 15 и внешней трубчатой секцией 11 имеются кольцевые зазоры 16, 17, 18, заполняемые электропроводящей текучей средой.

Трубчатые секции 11-13 выполнены, например, из сверхпрочного шлакощелочного бетона.

В нижней части трубчатой секции 13 (фиг. 3) изготавливается плита-днище 19 из высокопрочного тепло-токопроводящего материала. Плита-днище 19 электрически связана с арматурой трубчатых секций 11-13. Трубчатые секции 11-13 с плитой-днищем 19 образуют опускное сооружение.

Под плитой-днищем 19 подземной камеры пробуривается скважина 20, сообщающая полость подземной камеры с подземным источником тепла с температурой в пределах 99-105^oC за счет излучения тепла окружающих пород, при этом скважина 20 выполняет функцию теплопровода для обогревания трубчатых секций 11-13 и их внутреннего пространства.

В скважине 20 устанавливается трубопровод, облицованных теплоизоляцией. Скважина 20 сообщается через отверстие 21, выполненное в плите-днище 19, вертикальный трубопровод 22 с верхней частью трубчатых секций 11-13. Верхний открытых конец вертикального трубопровода 22 закреплен в перекрытии 23 и размещен в герметизированном и теплоизолированном бункере 24. В перекрытии 23 выполнены проемы 25 для свободного перетекания теплоносителя. В проемах 25 установлены решетки. К перекрытию 23 прикреплены подвесные химические поглотители 26 вредных газов.

Кроме того, в трубчатой секции 13 и в плите-днище 19 подземной камеры выполнены каналы 27, 28 и 29, сообщенные с ее полостью, подземным источником тепла через трубопровод 22 и с источником давления газов 30, выполненным в виде турбокомпрессора.

Нагнетательный патрубок турбокомпрессора 30 сообщен с каналами 29 посредством системы трубопроводов 31, 32 и 33. Всасывающий патрубок турбокомпрессора 30 может быть сообщим либо с атмосферой, либо с загазованными зонами города посредством трубопровода 34. К бункеру 24 герметично присоединены теплопроводы 6, подключенные к коллекторам 10 каналов 1 проезжей части городских дорог 4 и тротуаров 5. Для повышения напора в каналах 1 устройство снабжено дополнительным источником давления 35, например, воздуходувкой, всасывающий патрубок которого подключен к бункеру 24, а нагнетательный патрубок 36 через задвижку 37 к теплопроводам 6.

Устройство 7 для нагрева теплоносителя может быть использовано в системах теплоснабжения населенных мест. Для этого, например, в концентрически расположенную секцию 12 монтируется нагреваемое устройство 38, состоящее из полых колец 39, 40, между которыми установлены трубки 41. Устройство 38 снабжено подводящими трубопроводами 42 и 43 и отводящими трубопроводами 44 и 45 с нагретым теплоносителем, который может быть подан для обогрева домов, а также для хозяйственных нужд коммунальных предприятий. В устройство 38 подается под давлением водопроводная вода (фиг. 4).

Для промывки каналов 1, например, проезжей части городских дорог полость подземной камеры частично заполняется водой насосным агрегатом (не показан). В упомянутой полости подземной камеры скапливается также вода за счет конденсации паров воды, находящихся в воздухе.

Переработка снега осуществляется следующим образом.

Бурят на площадке сверхглубокую скважину 20. Тепло непрерывно поступает от подземного источника тепла через скважину 20, вертикальный трубопровод 22 в подземную камеру, последняя нагревается за счет конвекции и циркуляции потоков воздуха между нагретыми породами источника тепла и элементами устройства.

Затем в подземную камеру подают газы (воздух) посредством турбокомпрессора 30 через систему трубопроводов 31-33 и каналы 27-29.

Одновременно в соответствии с программой управления устройством открывают задвижку 37, обеспечивая сообщение подземной камеры с теплопроводами 6. При движении газов по системе трубопроводов 31-33 и каналы 27-29 последние нагреваются, при этом часть газов (теплоноситель) поступает в теплопроводы 6, а затем в каналы 1, нагревая железобетонные плиты 2 и покрытие 3 проезжей части городских дорог 4 и тротуаров 5, а другая часть газов поступает в вертикальный трубопровод 22. Газы, пройдя через каналы 1, поступают в фильтры 8, а затем выбрасываются в атмосферу. При этом снижается загрязнение окружающей среды. При нагреве в вертикальном трубопроводе 22 последние расширяются и устремляются в бункер 24.

В связи с тем, что верхняя полость бункера 24 имеет температуру ниже, чем подземный источник тепла, то потолок бункера выполняет функцию конденсатора. В верхней части бункера 24 газ конденсируется, выделяется вода, поступающая вновь в вертикальный трубопровод 22. Вода стекает по стенкам вертикального трубопровода 22 и скважины 20 к подземному источнику тепла, где превращается в пар. Пар, расширяясь, вновь возвращается в бункер 24, из которого часть газопаровой смеси подается в теплопроводы 6, а затем соответственно в каналы 1, а другая меньшая часть конденсируется в верхней части бункера 24. Часть конденсата сливается в вертикальный трубопровод 22, а другая его часть накапливается на дне подземной камеры. Поток струй газа, сформированный в плите днище 19 подземной камеры, барботируется через слой конденсата воды, накопленного при работе устройства, причем газ в конденсате очищается и ускоряет процесс парообразования. Дополнительно газ очищается химическими поглотителями 26.

В случае выпадения снега на дорожные покрытия 3 проезжей части городских дорог 4 и тротуаров 5 переработка его осуществляется по месту его выпадения. При соприкосновении снега с нагретым покрытием последний растапливается и превращается в воду, которая сливается в ливневую канализацию (не показана), а оставшаяся вода на покрытии испаряется и развеивается ветром.

При низкой температуре окружающего воздуха увеличивают расход теплоносителя газопаровой смеси, для чего включают дополнительный источник давления 35 воздуходувку, при этом увеличивается напор в теплопроводах 6 и вследствие этого увеличивается расход теплоносителя в каналах 1 и приток тепла к покрытию проезжей части городских дорог 4 и тротуаров 5.

В летних условиях устройство 7 для нагрева теплоносителя преимущественно используется для коммунальных нужд, например, для нагрева волы для банно-прачечных предприятий, для горячего водоснабжения домов населенных мест.

Область применения - используется для переработки снега. Для реализации способа переработки снега устройство состоит из прямоточных каналов, под покрытием проезжей части дорог и тротуаров, теплопроводов 6 и устройства 7 для нагрева теплоносителя. Для очистки теплоносителя используются фильтры. Устройство 7 включает в себя подземную камеру, которая содержит концентрически расположение трубчатые секции 11, 12, 13, нижние части которых снабжены кольцевыми уступами 14. Под плитой-днищем 19 подземной камеры пробуривается скважина 20, сообщающая полость подземной камеры с подземным источником тепла с температурой в пределах 99 - 105^oC. В скважине 20 устанавливается трубопровод. Скважина 20 сообщается через отверстие 21, выполненное в плите-днище 19, вертикальный трубопровод 22 с верхней частью трубчатых секций 11 - 13. Верхний открытый конец трубопровода 22 закреплен в перекрытии 23 с проемами и размещен в герметизированном и теплоизолированном бункере 24. В трубчатой секции 13 и в плите-днище 19 подземной камеры выполнены каналы 27, 28 и 29, сообщенные с ее полостью, подземным источником тепла через трубопровод 22 и с источником давления газов 30. Источник давления газов 30 сообщен системой трубопроводов 31, 32 и 33 с каналами 29 и атмосферой. К бункеру 24 герметично присоединены теплопроводы 6, подключенные к впускным коллекторам. 2с. и 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ переработки снега по месту его выпадения, заключающийся в растапливании снега и полном испарении образовавшейся влаги с помощью источника тепла, проходящего под покрытием проезжей части городских дорог и тротуаров, отличающийся тем, что перед растапливанием снега атмосферный воздух нагревают до температуры 99 105^oС и используют его в качестве источника тепла, пропуская под указанным покрытием, и после полного испарения оставшейся влаги использованный воздух фильтруют, выбрасывая в атмосферу. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника тепла для нагревания воздуха используют подземный источник тепла. 3. Устройство для переработки снега, содержащее подземную камеру, закрытую сверху бункером, сообщенную через установленный в ней вертикальный трубопровод с подземным источником тепла, причем верхний открытый конец трубопровода размещен в бункере, а в стенках и дне подземной камеры выполнены каналы, сообщенные с ее полостью и источником давления воздуха, причем всасывающий патрубок последнего сообщен с атмосферой, отличающееся тем, что оно снабжено размещенной под покрытиями проезжей части городких дорог и тротуаров системой теплопроводов, сообщенных с бункером и через дополнительные фильтры с атмосферой, при этом бункер выполнен герметичным и теплоизолированным от внешней среды. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным источником давления воздуха, сообщенным с бункером и системой теплопроводов. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что подземная камера снабжена дополнительным нагревателем, состоящим из расположенных в стенках камеры двух полых колец, сообщенных между собой и системой коммунального теплоснабжения трубопроводами.