一種除雪車用高壓熱風(fēng)快速融冰烘干裝置

劉尚宏 耿改龍

(中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司，河南洛陽(yáng)，471000)

0 背景

目前，在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各種規(guī)格的除雪車，一般只具備吹雪、掃雪、推雪等功能，作業(yè)后的路面上仍殘余薄冰層和壓實(shí)雪。如果采用航空動(dòng)力熱力車消除道路積冰，雖然除凈率高，但由于氣流射程太遠(yuǎn)，容易對(duì)過(guò)往車輛、路邊標(biāo)識(shí)、綠化設(shè)施造成損壞，不但存在安全隱患，而且噪聲很大、能耗極高，該作業(yè)型式僅用于機(jī)場(chǎng)除雪，不適合公路路面除雪使用；預(yù)埋熱力法對(duì)于去除少量降雪和薄冰效果較好，當(dāng)降雪量較大或冰層較厚時(shí)，由于其融化速度慢、效率低、能耗大，且融化后大量的冰雪水，在嚴(yán)寒氣溫的影響下會(huì)再次結(jié)成冰層，故影響了清除冰雪的效果，這種情況在橋面道路上容易出現(xiàn)。為了解決上述問(wèn)題，一種適合公路路面融冰烘干使用的除雪車用高壓熱風(fēng)快速融冰烘干裝置(圖1)被研究出來(lái)。

圖1 一種除雪車用高壓熱風(fēng)融冰烘干裝置

1 工作原理

本除雪融冰車高壓熱風(fēng)快速烘干裝置采用燃油燃燒器工作產(chǎn)生熱量，通過(guò)風(fēng)機(jī)將熱空氣吹至地面，對(duì)積雪或冰層進(jìn)行融化。為了提高融化效果，利用車載壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓氣流對(duì)融化后的冰雪水激起霧化，水霧與高溫氣流充分接觸，快速氣化蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)融雪融冰后的烘干。

2 主要結(jié)構(gòu)

本除雪融冰車高壓熱風(fēng)快速烘干裝置(圖2)，包括：輔梁1、直燃式燃燒機(jī)2、壓風(fēng)(渦輪)風(fēng)機(jī)3、燃燒室4、烘干廂5、熱交換器6、高溫高壓出氣管7、聚熱防濺簾8；在輔梁1上部安裝烘干廂5，烘干廂1前外上部安裝壓風(fēng)(渦輪)風(fēng)機(jī)3，烘干廂1前外下部安裝直燃式燃燒機(jī)2，烘干廂1內(nèi)上安裝燃燒室4，烘干廂1內(nèi)后上部安裝熱交換器6，烘干廂1內(nèi)后下部安裝高溫高壓出氣管7，烘干廂1下四周安裝聚熱防濺簾8。

圖2 高壓熱風(fēng)快速烘干裝置結(jié)構(gòu)示意圖

直燃式燃燒機(jī)2以柴油為燃料，通過(guò)電子油泵將燃油在燃燒機(jī)燃燒室內(nèi)霧化，與風(fēng)機(jī)送入的空氣充分混合后點(diǎn)燃燃燒產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生高溫氣流并以它作為熱載體，流向烘干箱，從烘干箱下部排出。壓風(fēng)(渦輪)風(fēng)機(jī)3將燃燒室高溫氣體均勻送至路面，實(shí)現(xiàn)融冰烘干。

燃燒室4、烘干廂5由矩形管焊接而成的骨架和鉚接在骨架上的內(nèi)、外蒙皮組成，骨架和內(nèi)外蒙皮均采用耐熱不銹鋼材質(zhì)。為了減少熱量散失到烘干箱外部，在內(nèi)外蒙皮支架填充有25～30 mm厚度的石棉材料。熱交換器6采用多個(gè)連續(xù)的彎曲成S形狀不銹鋼管均勻排布再熱量聚集區(qū)域。高溫高壓出氣管7由并聯(lián)的3組管路構(gòu)成，間隔約500～530 mm，每組管路下方均勻設(shè)有直徑2.5 mm的噴口，間隔約200 mm。噴口氣流壓力可達(dá)0.7～0.8 MPa。聚熱防濺簾8由諸多長(zhǎng)度150 mm、直徑約0.5 mm左右的鏈條豎直密集排列而成。

工作時(shí)，將輔梁1與除雪車連接，通過(guò)快速升降機(jī)構(gòu)把烘干廂5降至有效地工作距離，啟動(dòng)燃燒機(jī)2提供燃能給燃燒室4，在燃燒室4內(nèi)充分燃燒后，由壓風(fēng)(渦輪)風(fēng)機(jī)3產(chǎn)生的風(fēng)壓把熱能吹向路面，融化路面的冰雪，同時(shí)熱交換器6將內(nèi)部通過(guò)的高壓氣體在烘干廂5的作用下，將燃燒室4產(chǎn)生的熱能供給熱交換器6，轉(zhuǎn)換為高溫高壓氣體，再通過(guò)高溫高壓出氣管7上的出氣孔吹向地面上初步融化的冰水，并且大面積的激起冰雪水，烘干箱5下部四周的聚熱防濺簾8能有效地阻止熱能外泄和冰雪水的外濺，從而實(shí)現(xiàn)融冰和烘干路面的功能。使用中可根據(jù)路面冰雪厚度合理控制車輛行駛作業(yè)速度，以達(dá)到融雪烘干最佳效果。冰雪層厚度較大時(shí)，可降低行駛作業(yè)速度或多次作業(yè)實(shí)現(xiàn)完全清除殘存冰雪。

實(shí)際使用表明:由于采用創(chuàng)新理念應(yīng)用高壓熱氣流將路面融化的冰雪水激起霧化，水霧與高溫氣流充分接觸，快速氣化蒸發(fā)，融雪融冰烘干效果極佳。本高壓熱風(fēng)快速烘干系統(tǒng)具有除凈率高、噪聲小、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)對(duì)過(guò)往車輛、路邊標(biāo)識(shí)、綠化設(shè)施造成損壞，使用安全，適合公路路面冰雪融冰烘干使用。該裝置已申請(qǐng)實(shí)用新型和發(fā)明專利(專利號(hào)：ZL201120206989.3 ZL201110164914.8 ) 。

3 高溫高壓出氣管裝置

高壓出氣管裝置(圖3)包括高壓軟管2、熱交換管5、出氣管6；將高壓軟管2與空氣壓縮機(jī)1的出氣口連接，熱交換管5與高壓軟管2連接，出氣管6與熱交換管5連接，將出氣管6固定在融冰烘干設(shè)備4內(nèi)部下方，分3排按間距500～530 mm前后排列，在出氣管6軸線水平面向前下夾角ɑ呈15°等距分布出氣孔，出氣孔直徑2.5～5 mm。

圖3 高壓出氣管裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

工作時(shí)，啟動(dòng)安裝在除雪車上的空氣壓縮機(jī)1，接通高壓氣源，啟動(dòng)燃燒機(jī)3后能給融冰烘干設(shè)備4提供融冰烘干所需的熱能，同時(shí)也為熱交換管5內(nèi)提供了熱能，將經(jīng)過(guò)熱交換管5內(nèi)的高壓氣體加熱，轉(zhuǎn)換為高溫高壓氣體，再經(jīng)過(guò)出氣管6上均布的出氣孔將高溫高壓氣體吹向地面融化冰層，同時(shí)也將高溫高壓氣體融化的冰水大面積激起并霧化，在融冰烘干設(shè)備4內(nèi)的高溫作用下，快速將激起霧化冰水烘干，實(shí)現(xiàn)快速融冰烘干的目的。

圖4 高溫高壓出氣管實(shí)體模型

本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、使用安全可靠，工作中冰雪融化速度快、工作效率高、能源損耗低，冰雪融化后不易產(chǎn)生二次冰層，從而達(dá)到良好的清除冰雪的效果。

4 融冰烘干裝置快速掛接裝置

本除雪車配置的融冰烘干裝置為與除雪車分離的獨(dú)立設(shè)備，若采用除雪車或其他車輛牽引，縱向尺寸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)彎不便，牽引連接也需要特殊設(shè)備。因?yàn)閷儆谶x裝裝置，若不能實(shí)現(xiàn)快速掛接或分離，則使用不便，影響該技術(shù)推廣。通過(guò)設(shè)計(jì)一種快速掛接的裝置能夠很好的解決上述問(wèn)題。

除雪車與融冰烘干裝置快速掛接裝置，包括：液壓油缸2、連接板4、螺栓5、鎖緊螺母6、導(dǎo)向套7、升降支座8。融冰烘干裝置3的前下部設(shè)有連接板4，螺栓5固定在連接板4上，升降支座8安裝通過(guò)液壓油缸2安裝在除雪車1尾部，升降支座8上設(shè)有導(dǎo)向套7，為了便于掛接，導(dǎo)向套7上部為擴(kuò)口型式，當(dāng)融冰烘干裝置3前下部連接板4上螺栓5穿過(guò)升降支座導(dǎo)向套7后，安裝并緊固鎖緊螺母6鎖緊連接板4，融冰烘干裝置就固定在升降支座8上。

工作中，需要安裝融冰烘干裝置3進(jìn)行融冰烘干作業(yè)時(shí)，操作液壓油缸2工作，升降支座8下降到最低位置，將融冰烘干裝置3推向升降支座8，當(dāng)連接板4上螺栓5處位于升降支座8上的導(dǎo)向套7正上方位置時(shí)，將升降支座8升起，螺栓5插入導(dǎo)向套7后將鎖緊螺母6鎖緊，這樣融冰烘干裝置3就與升降支座8連接在一起了。需要拆下融冰烘干裝置3時(shí)，拆去螺栓5上的鎖緊螺母6，操作液壓油缸2，升降支座8下降，融冰烘干裝置3落至地面，升降支座8繼續(xù)下降，當(dāng)融冰烘干裝置3上的螺栓5與升降支座8上的導(dǎo)向套7完全脫開后，將融冰烘干裝置3推離除雪車1即可。

圖5 融冰烘干裝置快速掛接結(jié)構(gòu)示意圖

采用上述快速掛接裝置，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)融冰烘干裝置與除雪車的快速掛接，具有結(jié)構(gòu)緊湊、通過(guò)性好、可靠性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

5 高壓熱風(fēng)快速烘干裝置的使用

對(duì)于橋面或局部路段冰層厚度為10 mm以下的冰層，可采用融雪烘干裝置進(jìn)行融化，必要時(shí)進(jìn)行烘干處理。對(duì)于橋面或局部路段冰層厚度10 mm以上的冰層，先采用破冰裝置破冰清除，對(duì)殘留冰層進(jìn)行融冰、烘干處理。工作中(圖6)可根據(jù)殘留冰層的厚度情況選擇合適的工作車速，調(diào)節(jié)燃燒機(jī)供熱量、高壓氣流的壓力等參數(shù)，在節(jié)能前提下，獲得最佳快速烘干效果。

圖6 工作中的融雪烘干裝置

6 融冰烘干裝置技術(shù)特點(diǎn)

(1)環(huán)保性：融冰烘干裝置具有合理的空燃比、節(jié)能、環(huán)保、低NOx化合物，熱效率高。

附表 融冰烘干裝置(GT-200W)主要技術(shù)參數(shù)

(2)人性化 ：融冰烘干裝置操作簡(jiǎn)單,自動(dòng)化程度度高,設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng),可同時(shí)對(duì)路面融冰烘干監(jiān)測(cè),一人即可完成整個(gè)操作過(guò)程。

(3)經(jīng)濟(jì)性：融冰烘干裝置采用柴油燃燒機(jī)融冰能降低融冰成本，以車速每小時(shí)10 km計(jì)算，每臺(tái)設(shè)備每小時(shí)需要200 kg燃油，而采用航空動(dòng)力(熱力車)，每小時(shí)需用2 000 kg航空燃油，并且設(shè)備成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出燃燒機(jī)的費(fèi)用。

(4)安全性：融冰烘干裝置采用柴油燃燒，整個(gè)燃燒過(guò)程在全密封空間中完成，全程有安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保了燃燒過(guò)程的安全性。

(5)可靠性：融冰烘干裝置的車載式燃燒融冰機(jī)，具有效率高、故障率低等優(yōu)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)件材料采用優(yōu)質(zhì)耐熱不銹鋼，主要配備件采用國(guó)內(nèi)外知名廠家產(chǎn)品；控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得整機(jī)的可靠性大大提高。