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

(中國一拖集團有限公司，河南洛陽，471000)

0 背景

目前，在國內(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雪。如果采用航空動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，容易對過往車輛、路邊標識、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)型式僅用于機場除雪，不適合公路路面除雪使用；預(yù)埋熱力法對于去除少量降雪和薄冰效果較好，當降雪量較大或冰層較厚時，由于其融化速度慢、效率低、能耗大，且融化后大量的冰雪水，在嚴寒氣溫的影響下會再次結(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。

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，通過風(fēng)機將熱空氣吹至地面，對積雪或冰層進行融化。為了提高融化效果，利用車載壓縮機產(chǎn)生的高壓氣流對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2、壓風(fēng)(渦輪)風(fēng)機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3，烘干廂1前外下部安裝直燃式燃燒機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2以柴油為燃料，通過電子油泵將燃油在燃燒機燃燒室內(nèi)霧化，與風(fēng)機送入的空氣充分混合后點燃燃燒產(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3將燃燒室高溫氣體均勻送至路面，實現(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0.7～0.8 MPa。聚熱防濺簾8由諸多長度150 mm、直徑約0.5 mm左右的鏈條豎直密集排列而成。

工作時，將輔梁1與除雪車連接，通過快速升降機構(gòu)把烘干廂5降至有效地工作距離，啟動燃燒機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3產(chǎn)生的風(fēng)壓把熱能吹向路面，融化路面的冰雪，同時熱交換器6將內(nèi)部通過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，以達到融雪烘干最佳效果。冰雪層厚度較大時，可降低行駛作業(yè)速度或多次作業(yè)實現(xiàn)完全清除殘存冰雪。

實際使用表明: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，不會對過往車輛、路邊標識、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。該裝置已申請實用新型和發(fā)明專利(專利號：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)簡圖

工作時，啟動安裝在除雪車上的空氣壓縮機1，接通高壓氣源，啟動燃燒機3后能給融冰烘干設(shè)備4提供融冰烘干所需的熱能，同時也為熱交換管5內(nèi)提供了熱能，將經(jīng)過熱交換管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，實現(xiàn)快速融冰烘干的目的。

圖4 高溫高壓出氣管實體模型

本裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊、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立設(shè)備，若采用除雪車或其他車輛牽引，縱向尺寸長，轉(zhuǎn)彎不便，牽引連接也需要特殊設(shè)備。因為屬于選裝裝置，若不能實現(xiàn)快速掛接或分離，則使用不便，影響該技術(shù)推廣。通過設(shè)計一種快速掛接的裝置能夠很好的解決上述問題。

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上部為擴口型式，當融冰烘干裝置3前下部連接板4上螺栓5穿過升降支座導(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進行融冰烘干作業(yè)時，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，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，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、通過性好、可靠性高、操作方便等優(yōu)點。

5 高壓熱風(fēng)快速烘干裝置的使用

對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行融化，必要時進行烘干處理。對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，對殘留冰層進行融冰、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

(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單,自動化程度度高,設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng),可同時對路面融冰烘干監(jiān)測,一人即可完成整個操作過程。

(3)經(jīng)濟性：融冰烘干裝置采用柴油燃燒機融冰能降低融冰成本，以車速每小時10 km計算，每臺設(shè)備每小時需要200 kg燃油，而采用航空動力(熱力車)，每小時需用2 000 kg航空燃油，并且設(shè)備成本也遠遠高出燃燒機的費用。

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

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