Плавление снега

     Суть предлагаемой технологии утилизации снега заключается в превращении (плавлении) снега и льда в воду с последующим сбросом в канализационную сеть. Плавление снега осуществляется при помощи специально сконструированного для этой цели комплекса оборудования, называемого снегоплавильной установкой. Любая снегоплавильная установка представляет собой емкость, в которой находится источник тепла, под воздействием которого снег превращается в воду.

     Снег представляет собой сложную структуру, состоящую из маленьких кристалликов льда, образующихся в атмосферном воздухе из водяного пара. Для того чтобы снег превратился в воду, необходимо его нагреть от температуры окружающего воздуха до 0°С, а затем совершить фазовый переход из агрегатного состояния твердого тела (лёд) в агрегатное состояние – жидкость (вода). Этот процесс, увы, достаточно энергоёмкий, а львиная доля тепла требуется именно на смену агрегатного состояния, то есть, на переход температуры через 0°С.

     Количество тепла или энергия необходимая для превращения льда в воду – известная величина 330 кДж/кг. Для сравнения – переход железа из твердого агрегатного состояния в жидкое требует меньше энергии: 270 кДж/кг. Таким образом, количество тепла, необходимое для превращения снега в воду, слабо зависит от величины отрицательных температур окружающего воздуха, а гораздо больше зависит от плотности (степени слежалости) снега. Свежий рассыпчатый снег плавить проще и дешевле.

     Конструкции снегоплавильных установок в первую очередь зависят от используемого источника тепла и способа передачи тепловой энергии снегу. Источником энергии для установки может служить тепло от сгорания различных видов топлива: дизель, газ, мазут, твёрдое топливо. Тепло от сгорания топлива может передаваться напрямую или с помощью теплообменника через нагрев воды. Так же можно использовать электрическую энергию и передавать тепло с помощью ТЭНов.

     При прямой передаче тепловой энергии – газы, образующиеся при сгорании топливо, с помощью нагнетательного фена прокачивают непосредственно через снежную массу, загруженную в резервуар, где он плавится и превращается в воду. При этом способе продукты сгорания и недогоревшее топливо попадают в воду.

     При использовании теплообменника, представляющего собой набор труб и газоходов, по которым движутся горячие газы, образующиеся при сгорании топлива, нагрев воды и плавление снега происходит за счет теплопередачи от горячих стенок теплообменника.

     Снегоплавильные установки «Горыныч» строятся по второй схеме – с применением теплообменников. При таком способе теплопередачи существуют 1-камерные и 2-камерные установки.

     1-камерные установки

Плавление снега и нагрев воды производятся в одной емкости. С помощью насоса осуществляется орошение водой снежной массы для ускорения плавления.

        2-камерные установки

Нагрев воды и плавление снега производятся в разных емкостях. Насос перекачивает талую воду из емкости плавления в емкость для нагрева.

       Основными преимуществами 2-камерных установок по сравнению с 1-камерными являются:

  • интенсивная циркуляция воды между 2-мя ёмкостями создает активное перемешивание снега в теплой воде, что ускоряет процесс передачи тела от воды снегу;

  • горячая вода, каскадом падающая на снег, механически разбивает его создавая большую поверхность соприкосновения воды со снегом, чем опять-таки ускоряет процесс плавления;

  • снег, загружаемый в установку, содержит в себе грязь и мусор. В 2-камерной установке весь крупный мусор остается в баке плавления – это предохраняет теплообменник и продлевает его службу;

  • для очистки установки от грязи и мусора, которую в наших условиях приходится проводить не реже раза в смену, в 2-камерной установке достаточно слить воду только из ёмкости плавления снега, которая представляет собой обычный бак с плоским дном и выгрести мусор через специальные лючки в нижней части;

  • в 1-камерной установке необходимо сливать всю воду и процесс чистки затруднен тем, что теплообменник находится в той же камере.

     Для электрических установок, в силу их малой производительности и небольшого размера применяется 1-камерная схема. В установках, врезанных в теплосети, принцип использования 1-ой камеры или 2-х такой же как и в дизельных установках. Для установок с производительностью 1-6 м3 в час целесообразно использовать 1-камерную систему, для большей производительности – 2-х камерную.

     От вида используемого источника энергии зависит конструкция установки, ее размеры и ее производительность. Но в любом случае, нам потребуется около 25 кВт*час для плавления 1 м3 снега. Несмотря, на то что требуется большое количество энергии для плавления снега – этот способ утилизации снега в больших городах оказывается экономичнее вывоза в 2-4 раза.

     Кроме уменьшения прямых затрат, связанных с вывозом снега, надо учитывать и скрытые последствия. В местах складирования снега из-за грязи, привезенной со снегом существенно страдает экология. Ярким примером может служить свалка снега на Крестовском острове в Петербурге, где в результате такой утилизации погибли деревья. Так же вывоз снега большегрузными самосвалами, во-первых, ухудшает и без того напряженную дорожную ситуацию, увеличивая пробки, во-вторых, грузовики, стоящие в городских пробках, загрязняют атмосферный воздух, ухудшают состояние фасадов и разбивают дорожное покрытие. Снегоплавление дает более равномерную нагрузку на канализационную систему.