Способ переработки снега и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E01H5/10 

Изобретение относится к технологическим процессам и устройствам переработки снега, собранного с территорий и улиц крупных городов, и может быть использовано в системах энергоснабжения и теплоснабжения, в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности и в науке.

Известен способ переработки снега, заключающийся в его растапливан чи от вспомогательного источника тепла.

Недостатком этою способа является высокая энергоемкость переработки снега и увеличение загрязнения окружг ющей среды.

Наиболее близким способом переработки снега является способ, заключающийся в его растапливании путем использования тепла сточных вод

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.

Известно устройство для переработки снега, содержащее открытую сверху подземную камеру, сообщенную через установленный в ней вертикальный трубопровод с источником тепла, размещенный над камерой бункер для снега с приемным и разгрузочными люками, механизм отделения загрязнителей из снега.

Недостатком устройства для переработки снега является высокое загрязнение окружающей среды.

ч

00

со

чэ

Цель изобретения - уменьшение загрязнения окружающей среды.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе переработки снега, заключающемся в его растапливании путем нагрева, нагрев снега осуществляют до полного его испарения, а пары выводят через фильтр в атмосферу.

При этом в известном устройстве для переработки снега, содержащем открытую сверху подземную камеру, сообщенную через установленный в ней вертикальный тру- бопровод с источником тепла, размещенный над камерой бункер для снега с приемным и разгрузочными люками, механизм отделения загрязнителей из снега, трубопровод сообщен с подземным источником тепла через скважину, выполненную под дном подземной камеры, при этом трубопровод на нижнем конце выполнен перфорированным, а его верхний конец размещен в бункере; устройство снабжено фильтром, сообщенным с бункером, для очистки паров и газов; механизм отделения загрязнителей из снега включает в себя приводной грохот, размещенный в бункере под приемным люком, и отводящий загрязнители конвейер; верхний конец трубопровода размещен под приводным грохотом; в стенках и в дне подземной камеры выполнены каналы, сообщенные с ее поло-; стью и с источником давления газов через систему трубопроводов, а перфорированный участок трубопровода размещен на его верхнем конце; механизм отделения загрязнителей из снега выполнен в виде гидроциклона и насоса, сообщенных с полостью подземной камеры, причем патрубок для разгрузки твердого размещен напротив верхнего конца трубопровода.

На фиг. 1 изображена схема расчистки (предварительной переработки снега) проезжей части улицы колонной плужно-щеточ- ных снегоочистителей; на фиг. 2 - схема загрузки снега в машину шнекороторным снегоочистителем; на фиг. 3 - устройство для переработки снега, продольный разрез, вариант выполнения; на фиг, 4 - то же, другой вариант выполнения; на фиг. 5 - то же, третий вариант выполнения; на фиг, 6 - то же,четвертый вариант выполнения.

Комплекс технических средств для переработки снега может состоять из вспомогательных, например, плужно-щеточных снегоочистителей (см. фиг. 1), роторного снегоочистителя (см. фиг. 2), транспортных средств 3 со сменными кузовами и основного средства - устройства 4 для переработки снега (см. фиг. 4-6).

Устройство 4 для переработки снега включает в себя подземную камеру, которая содержит концентрически расположенные трубчатые секции 5, 6,7, нижние части которых снабжены кольцевыми уступами 8. Между трубчатыми секциями 5-7, а также между грунтом 9 и внешней трубчатой секцией 5 имеются кольцевые зазоры 10, 11,12 с шириной от одного до нескольких дециметров, заполняемые электропроводящей текучей средой, например, тиксотропным раствором. Трубчатые секции 5-7 выполнены, например, из сверхпрочного шлакоще- лочного бетона.

Для пропорционального распределения нагрузок с внешней трубчатой секции на внутренние секции конструкции предусматривается пропорциональное распределение гидростатических давлений текучей

среды в кольцевых зазорах конструкции. При этом боковое давление, действующее на внутреннюю поверхность трубчатой секции, предусматривается значительно меньше, чем боковое давление, действующее на.

внешнюю поверхность той же трубчатой секции. Это обеспечивается либо изменением удельного веса текучей среды, либо изменением высоты трубчатой секции.

Так, в случае использования конструкции, изображенной на фиг. 3, 5 и б, распределение нагрузок между секциями осуществляется за счет изменения удельного веса текучей среды в кольцевых зазорах. При атом удельный вес текучей среды в

кольцевом зазоре 10 больше, чем в кольцевом зазоре 11, а в кольцевом зазоре 12 меньше, чем в кольцевом зазоре 11.

В случае использования конструкции, изображенной на фиг. 4, распределение нагрузок между секциями осуществляется за счет изменения противодавлений между секциями при разной высоте трубчатых секций и одинаковом удельном весе текучей среды в кольцевых зазорах.

Указанные варианты исполнения подземных конструкций обеспечивают снижение толщины стенок трубчатых секций, экономию материалов и не уменьшают их надежность.

В нижней части трубчатой секции 7 (см. фиг. 3, 5, 6) и в нижних частях трубчатых секций 6 и 7 (см. фиг. 4) изготавливаются плиты-днища 13 из высокопрочного тепло- токопроводящего материала, например титана. Плиты-днища 13 (дно) электрически связаны с арматурой трубчатых секций 5-7 (не показано). Трубчатые секции 5-7 с днищем 13 образуют опускное сооружение. Глу- бина опускного сооружения может

составлять несколько сот метров в зависимости от объема растапливаемого снега.

Под плитой-днищем 13 подземной камеры пробуривается скважина 14, сообщающая полость подземной камеры с подземным источником тепла с температурой в пределах 99-105°С за счет излучения тепла окружающих пород на ее нижних горизонтах, при этом.скважина 14 выполняет функцию теплопровода для обогревания трубчатых секций 5-7 и их внутреннего пространства.

Скважина 14 на нижнем конце может иметь сферическую полость, которую возможно сформировать посредством взрыва взрывчатых веществ, Скважина 14 сообщается через отверстие 15, выполненное в плите-днище 13, вертикальный трубопровод 16с верхней частью трубчатых секций 5-7. На нижнем конце вертикального тру- бопровода 16 выполнена перфорация 17 для слива загрязнителей в скважину. Верхний конец вертикального трубопровода 16 закреплен в перекрытии 18 и размещен в теплоизолированном и герметизированном бункере 19с приемным 20 и разгрузочными 21 люками. Приемный 20 люк выполнен в виде приводного секторного барабана, а разгрузочные 32 люки снабжены решетками, исключающими попадание в подземную камеру крупных предметов (не показаны).

- Вертикальный трубопровод 16 предназначен также для установки датчиков температуры, давления и других приборов для ведения технологических процессов. В вер- тикальный трубопровод 16 может быть опущен положительный электрод для возбуждения в нижней полости трубчатой секции 7, являющейся отрицательным электродом, электрогидравлических ударов для обезвреживания осадков при растапливании снега.

Кроме того, вертикальный трубопровод может быть использован для направления бура при очистке его внутренней полости и скважины 14.

Бункер 19 сообщен посредством газопровода 22 с фильтром 23 известной конструкции. Фильтр 23 может сообщаться либо с атмосферой, либо с газгольдером для сбо- ра горючих газов (не показан)

Между приводным секторным приемным люком 20 и разгрузочными люками 21 могут быть установлены механизмы отделения загрязнителей из снега различных кон- струкций, например, для отделения песка применяемой в городах пескосоляной смеси, используемой для борьбы со снежно-ледяными образованиями, устанавливают приводные грохоты 24, заключенные в общий кожух 25, сообщенный с вертикальным трубопроводом 16, Под ситами 26 грохотов 24 устанавливаются пескоулавители 27 с трубопроводами 28, размещенными над приводными конвейерами 29 для транспортирования песка в складское помещение (не показано). Конвейеры 29 размещаются в кожухах (не показаны) для исключения промораживания песка при транспортировании.

Над бункером 19 смонтирована эстакада 30 для разгрузки транспортных средств 3 со сменными кузовами.

Отличительной особенностью устройства для переработки снега, изображенного на фиг. 5, является то, что в трубчатой секции 7 и в плите-днище 13 подземной камеры выполнены каналы 31, 32 и 33, сообщенные с ее полостью и с источником давления газов 34, выполненным в виде турбокомпрессора. К бункеру 19 подключен вентилятор 35, нагнетательный патрубок которого сообщен с фильтрами 23.

Нагнетательный патрубок турбокомпрессора 34 сообщен с каналами 33 посредством системы трубопроводов 36, 37 и 38. Всасывающий патрубок турбокомпрессора 34 может быть сообщен либо с атмосферой, либо с загазованными зонами крупных предприятий посредством трубопровода 39.

Кроме того, перфорированный участок вертикального трубопровода 16 размещен на его верхнем конце для обогрева бункера 19.

Конструкция устройства для переработки снега (фиг. 5) может быть использована, преимущественно, для переработки снега без пескосоляной смеси. В летних условиях устройство может быть использовано для метанового брожения органических отходов.

Отличительной особенностью устройства для переработки снега, изображенного на фиг. 6, является то, что в устройстве использован другой вариант выполнения механизма отделения загрязнителей из снега (см. фиг. 6), состоящего из трубопровода 40, гидроциклона 41, насоса 42, сообщенных трубопроводами 43 и 44 с полостями гидроциклона 41 и подземной камеры. Патрубок для разгрузки твердого гидроциклона 41 размещен напротив верхнего конца вертикального трубопровода 16, снабженного перфорированным участком 17. Нагнетательный патрубок насоса 42 соединен либо с трубопроводом 40, либо со сливным трубопроводом при аварийном переполнении подземной камеры посредством приводных распределительных задвижек (не показаны). По трубопроводу 40 могут также подаваться сливные стоки, например, автотранспортных предприятий, снегоуборочных машин и машин для мойки мусорных контейнеров.

Кроме того, отличительной особенно- стью устройства для переработки снега (фиг. 3-6) является то, что устройство может быть использовано в системе теплоснабжения зданий городов для этого в верхней части вертикального трубопровода 16 уста- навливается, например, змеевик, подключенный к системе отопления.

Способ переработки снега осуществляют следующим образом.

Предварительно выбирают площадку для строительства устройства для переработки снега 4. Проводят полный комплекс изыскательских работ, в том числе бурят на площадке сверхглубокую скважину 14. Бурение скважины предварительно произво- дят на поиск нефти или газа. При отрицательном результате поиска, а также при отсутствии; радиоактивных руд, продолжают бурение скважины с замером температурь экружающих пород через каждый 100 м. При достижении заданных температур окружающих пород в пределах 99-105°С на нижних горизонтах скважины строят устройство для переработки снега 4.

После предварительных операций, в ча- стности, расчистки проезжей части улицы плужно-щеточными снегоочистителями 1, как показано на фиг. 1, формирования снежного вала осуществляют загрузку снега в транспортные средства 3 со сменными кузо- вами шнекороторным снегоочистителем 2 (см. фиг. 2), затем снег транспортируют к устройству для переработки снега 4. Транспортное средство 3 задним ходом въезжает на эстакаду 30 устройства и разгружает снег в приводной секторный приемный люк 20 бункера 19, затем люк 20 поворачивают на 180°. Снег под действием собственного веса разгружается либо в приводные грохоты 24 для отделения песка из снега (см. фиг. 3, 4), либо непосредственно в полость бункера 19 при отсутствии в снеге пескосоляной смеси (см, фиг. 5, 6).

Ввиду того, что тепло непрерывно поступает от подземного источника тепла че- реэг скважину 14, вертикальный трубопровод 16 в подземную камеру, в полости бункера 19 и кожуха 25 приводных грохотов 24 снег растапливается как в грохотах 24, так и в бункере 19, при этом подвод тепла осуществляется за счет конвекции и циркуляции потоков воздуха между нагретыми породами источника тепла и элементами устройства.

В грохотах 24 осуществляется грохочение снега и разделение его на фракции. Рассол (вода с растворенной солью или химическими реагентами), проникая через мельчайшие отверстия сеток грохотов (не показаны), сливается в скважину 14 че|5ез разгрузочные люки 21, перфорацию 17 вертикального трубопровода 16 устройства (см. фиг. 3, 4). Песок посредством сит 26, отделяясь от мусора, улавливается пескоулавите- лями 27 и через трубопроводы 28 разгружается на конвейеры 29 для его транспортирования в складское помещение (не показано). Мусор, накапливаясь в бункере 19, периодически удаляется для последующей переработки.

В скважине 14 из рассола выпаривается вода. Пары воды, перемещаясь вверх в устройстве, удаляются через фильтр 23 в атмос- феру. Таким образом, нагрев снега осуществляется до полного его испарения.

В случае осуществления способа переработки снега в устройствах (см. фиг. 5 и 6) загрузку снега в бункер 19 производят описанными приемами. Часть снега растапливается в бункере 19, а другая часть проваливается через разгрузочные люки 21 в подземную камеру. Одновременно с загрузкой снега в бункер 19 в подземную камеру подают газы посредством турбокомпрессора 34 через систему трубопроводов 36-38 и каналы 31-33, а в приводной секторный приемный люк 20 подают реагенты, например СаО (известь). В дне подземной камеры, т.е. в плите-днище 13, формируется поток струй газа, направленный вверх. Поток струй газа, барботируясь через растопленный снег, обезвреживается и ускоряет процесс парообразования. Очищенные газы и пары воды отсасываются вентилятором 35 из подземной камеры устройства и выбрасываются через фильтр 23 в атмосферу.

Крупные промышленные центры городов задымлены, из атмосферы которых в снег выпадают мелкие фракции золы, копоти и вредных для здоровья людей веществ (тяжелые металяы).

Отличительной особенностью осуществления способа переработки снега в устройстве (см. фиг. 6) является то, что в гидроциклоне 41 осуществляется разделение растопленного снега на твердое вещество и жидкую фракцию. Твердое вещество разгружается в скважину 14, а жидкая фракция выпаривается, пары воды которой выбрасываются через фильтр 23 в атмосферу.

Технико-экономические преимущества

предлагаемого изобретения заключаются в

еньшении загрязнения окружающей ереды, а также снижении энергетических затрат при нагреве снега до полного его испарения.

Формула изобретения

1.Способ переработки снега, заключающийся в его растапливании путем нагрева, отличающийся тем, что, с целью уменьшения загрязнения окружающей среды, нагрев снега осуществляют до полного его испарения, а пары выводят через фильтр

в атмосферу.

2.Устройство для переработки снега, содержащее открытую сверху подземную камеру, сообщенную через установленный в ней вертикальный трубопровод с источником тепла, размещенный над камерой бункер для снега с приемным и разгрузочными люками, механизм отделения загрязнителей от снега, отличающееся тем, что, с целью уменьшения загрязнения окружающей среды, трубопровод сообщен с подземным источником тепла через скважину, выполненную под дном подземной камеры, при этом трубопровод на нижнем конце выполнен перфорированным, а его верхний конец размещен в бункере. /

3. Устройство по п, 2, отличающее- с я тем, что оно снабжено сообщенным с бункером фильтром для очистки паров и газов.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что механизм отделения загрязнителей от снега включает в себя приводной грохот размещенный в бункере под приемным люком, и отводящий загрязнители конвейер.

5.Устройство по п. 4, отличающее- с я тем, что верхний конец трубопровода размещен под приводным грохотом.

6.Устройство по пп, 2 и 3, отличаю- щ е е с я тем, что в стенках и дне подземной

камеры выполнены каналы, сообщенные с ее полостью и источником давления газов через систему трубопроводов, при этом верхний участок трубопровода выполнен пер- форированным.

7.Устройство по пп. 2,3 и 6, отличающееся тем, что механизм отделения загрязнителей от снега состоит из гидроциклона и насоса, сообщенных с полостью

подземной камеры, причем патрубок для разгрузки твердого вещества размещен напротив верхнего конца трубопровода.

Использование: для переработки собранного с территорий и улиц городов снега в системах энергоснабжения и теплоснабжения, Б химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ переработки снега заключается в его нагреве до полного испарения и выводе образованных при этом паров через фильтр в атмосферу. Для этого снег загружают в бункер с приемным и разгрузочными люками, который размещен над открытой сверху подземной камерой. Камера сообщена через установленный в ней трубопровод с подземным источником тепла через скважину, которая выполнена под дном подземной камеры. Верхний конец трубопровода размещен в бункере, а нижний выполнен перфорированным. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Фие.1

69С18/.1

3f

if

69Ша

Фаг.5

м и

Редактор

Составитель Г.Нестеров Техред М.Моргентал

Фиг. 6

Корректор В.Петраш