一種除雪車用高壓熱風快速融冰烘干裝置

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，在國內生產的各種規格的除雪車，一般只具備吹雪、掃雪、推雪等功能，作業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，該作業型式僅用于機場除雪，不適合公路路面除雪使用；預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。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融冰烘干裝置

1 工作原理

本除雪融冰車高壓熱風快速烘干裝置采用燃油燃燒器工作產生熱量，通過風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，實現融雪融冰后的烘干。

2 主要結構

本除雪融冰車高壓熱風快速烘干裝置(圖2)，包括：輔梁1、直燃式燃燒機2、壓風(渦輪)風機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(渦輪)風機3，烘干廂1前外下部安裝直燃式燃燒機2，烘干廂1內上安裝燃燒室4，烘干廂1內后上部安裝熱交換器6，烘干廂1內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 高壓熱風快速烘干裝置結構示意圖

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霧化，與風機送入的空氣充分混合后點燃燃燒產生熱量，產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(渦輪)風機3將燃燒室高溫氣體均勻送至路面，實現融冰烘干。

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、外蒙皮組成，骨架和內外蒙皮均采用耐熱不銹鋼材質。為了減少熱量散失到烘干箱外部，在內外蒙皮支架填充有25～30 mm厚度的石棉材料。熱交換器6采用多個連續的彎曲成S形狀不銹鋼管均勻排布再熱量聚集區域。高溫高壓出氣管7由并聯的3組管路構成，間隔約500～530 mm，每組管路下方均勻設有直徑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內充分燃燒后，由壓風(渦輪)風機3產生的風壓把熱能吹向路面，融化路面的冰雪，同時熱交換器6將內部通過的高壓氣體在烘干廂5的作用下，將燃燒室4產生的熱能供給熱交換器6，轉換為高溫高壓氣體，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，從而實現融冰和烘干路面的功能。使用中可根據路面冰雪厚度合理控制車輛行駛作業速度，以達到融雪烘干最佳效果。冰雪層厚度較大時，可降低行駛作業速度或多次作業實現完全清除殘存冰雪。

實際使用表明:由于采用創新理念應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，融雪融冰烘干效果極佳。本高壓熱風快速烘干系統具有除凈率高、噪聲小、能耗低的優點，不會對過往車輛、路邊標識、綠化設施造成損壞，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固定在融冰烘干設備4內部下方，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 高壓出氣管裝置結構簡圖

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后能給融冰烘干設備4提供融冰烘干所需的熱能，同時也為熱交換管5內提供了熱能，將經過熱交換管5內的高壓氣體加熱，轉換為高溫高壓氣體，再經過出氣管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，在融冰烘干設備4內的高溫作用下，快速將激起霧化冰水烘干，實現快速融冰烘干的目的。

圖4 高溫高壓出氣管實體模型

本裝置結構簡單緊湊、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備，若采用除雪車或其他車輛牽引，縱向尺寸長，轉彎不便，牽引連接也需要特殊設備。因為屬于選裝裝置，若不能實現快速掛接或分離，則使用不便，影響該技術推廣。通過設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、導向套7、升降支座8。融冰烘干裝置3的前下部設有連接板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上設有導向套7，為了便于掛接，導向套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上的導向套7正上方位置時，將升降支座8升起，螺栓5插入導向套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繼續下降，當融冰烘干裝置3上的螺栓5與升降支座8上的導向套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構示意圖

采用上述快速掛接裝置，可方便快捷地實現融冰烘干裝置與除雪車的快速掛接，具有結構緊湊、通過性好、可靠性高、操作方便等優點。

5 高壓熱風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)可根據殘留冰層的厚度情況選擇合適的工作車速，調節燃燒機供熱量、高壓氣流的壓力等參數，在節能前提下，獲得最佳快速烘干效果。

圖6 工作中的融雪烘干裝置

6 融冰烘干裝置技術特點

(1)環保性：融冰烘干裝置具有合理的空燃比、節能、環保、低NOx化合物，熱效率高。

附表 融冰烘干裝置(GT-200W)主要技術參數

(2)人性化 ：融冰烘干裝置操作簡單,自動化程度度高,設有監控系統,可同時對路面融冰烘干監測,一人即可完成整個操作過程。

(3)經濟性：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，全程有安全監測系統，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、故障率低等優點；結構件材料采用優質耐熱不銹鋼，主要配備件采用國內外知名廠家產品；控制系統采用先進的自動控制系統，使得整機的可靠性大大提高。