Производство и применение льда

Раздел: Производство

В настоящее время на больших льдопунктах для откалывания кусков льда от льдобунтов применяют отбойные молотки, ледокольные машины, взрывчатку. Удельные затраты энергии при этом составляют (в Дж/см2): при раскалывании 0,45, обычном распиливании 4 и расплавлении 300. В будущем не исключено применение раскалывания льда посредством термических (термоклин) и гидравлических импульсов, резания льда струей воды и даже лазерным лучом.

Трудоемкое выкалываниб льда ломами дает только 20-—30 т кускового льда в смену на одного рабочего. Электрические отбойные молотки типа бетоноломов мощностью ~ 1 кВт с колющей пикрй длиной 400 мм обеспечивают выработку льда на одного рабочего в количестве до 60 т в смену и больше [15]. Отбойные молотки и цепные электропилы, установленные на подвижной каретке автопогруз-" чика, могут обеспечить выработку около 100 т льда в смену. Эти конструкции, а также обычные пневматические молотки производительностью ~10 т/ч, применяемые на железнодорожных льдопунктах, подходят для разработки льдобунтов средних размеров.

Навесная ледокольная машина к пятитонному автопогрузчику 4045 разработана во ВНИИ железнодорожного транспорта и СКь МПС под руководством Когана [64] на основании, в частности, исследований БЙИХИ [63]. Машина ( 14) состоит из двух (или трех) бойков на~1шпре, лебедки и двигателя. Ее работа основана на принципе редких (15 раз в минуту), но сильных (2,7 кДж) ударов бойков по льду.

Производительность машины до 35 т кускового льда в час. Ледокольную машину можно заменить за 45 мин ковшом емкостью 1 м3 для погрузки льда.

Перспективно применение для разработки льдобунтов гидропушки Войцеховского. В ней воздух разгоняет массивный поршень, удар которого передается воде, выбрасываемой через сопло. Испытания гидропушки на ледяном массиве показали, что при 30 выстрелах в минуту она дает 350 м3/ч мелкого льда; расход энергии на 1 м3 ледяного массива около 0,25 кВт-ч.

Наиболее производительный метод разделки больших льдобунтов — взрывной [20]. В массиве льда бурят электро- или гидробуром шпуры, закладывают в них взрывчатку и взрывают. Гидробур, представляющий собой двух- или четырехметровый отрезок газовой трубы диаметром 12 мм, при подаче воды, например температурой 15° С в количестве 30 л/мин ( 15), вытаивает в льдобунте шпур диаметром 100 мм со скоростью 0,2. м/мин. Взрывные работы, как правило, должны выполнять местные отделение Союзвзрывпрома по договору, заключенному с предприятиями и согласованному с горной инспекцией и органами милиции.

По специальному разрешению взрывные работы могут производить работники льдопунктов, прошедшие соответствующее обучение (при этом желательно применять вместо аммонита электропатроны «Кардокс» с жидкой углекислотой). Подготовительные работы и бурение шпуров во льду обычно выполняют работники льдопунктов.

Первый ряд шпуров размещают на расстоянии 1 м от переднего края бунта, остальные ряды — на расстоянии 2 м один от другого. Первый и последний шпур располагают в 3—4 м от боковых краев бунта, второй и последующий ряды шпуров — на расстоянии 1 м один от другого. Шпуры располагают в шахматном порядке.

Бурят шпуры при помощи гидробура в два приема: сначала — с двухметровой трубой, потом — с четырехметровой или более длинной в зависимости от высоты льдобунта. Водопроводную или дешевую оборотную воду подают в количестве 30—40 л/мин. Шпуры бурят до глубины 0,5 м от основания бунта. Для взрывания льда применяют обычно аммонит № 6 (или № 7), упакованный по 0,3 кг в парафинированные бумажные патроны.

В результате взрывов первый ряд шпуров дает лед в кусках от 10 до 50 кг, второй — до 100 кг и более, которые частично остаются на бунте, их приходится сталкивать вниз (вручную или при последующем взрыве). Если первый ряд шпуров расположить на расстоянии 1,5 м от края бунта, то величина кусков льда будет такой же, как и во втором ряду.

За один взрыв можно получить 50—500 т льда. Небольшие куски его во избежание излишних потерь следует быстро отгрузить по назначению, крупные куски можно некоторое время хранить на площадке или на самом бунте.

В  10 приводятся результаты некоторых из исследованных ВНИХИ буровзрывных работ на льдобунтах высотой 4—5 м. Шпуры диаметром 50 мм бурили на глубину около 3 м обычным электробуром мощностью 1,2 кВт.

Для льдопунктов с ежедневной выдачей 100—200 м3 льда могут быть приняты следующие затраты на 1 м3 льда: рабочей силы — 0,07 чел.-ч, аммонита — 0,06 кг, воды-для гидробура — 70 л.

Взрывной способ разработки ледяных бунтов, впервые внедренный (наряду с ледокольными машинами) в системе железнодорожного транспорта, может быть экономично использован на всех больших льдопунктах, а также при получении льда в целях охлаждения бетонной смеси для плотин.

Перевозят кусковой лед в автомашинах. Для погрузки применимы одноковшовые трехтонные и пятитонные автопогрузчики Львовского завода (типы 4003 и 4045), а также конвейерные снегопогрузчики типа Т.

Автопогрузчик с ковшом 1 м3 за час работы обеспечивал погрузку в автомашины 20 т кускового льда или 25 м3 опилок. На льдо- заготовительных пунктах подобный автопогрузчик можно применять для всех видов грузовых работ с колотым льдом, опилками и шлаком. Автопогрузчик может быть использован и на группе мелких

льдопунктов {при поочередном их обслуживании) или для других грузовых работ. На льдопункте погружаемый материал должен быть заранее подготовлен — собран в штабель на достаточно ровном основании. Удобны сборные железобетонные площадки 4X15 м из плит типа БП.

Производительность конвейерных снегопогрузчиков около 200 т/ч. Они менее универсальны, чем ковшовые погрузчики, но их высокая производительность гарантирует автотранспорт от простоя даже в часы пик. В условиях льдопунктов конвейерные и ковшовые погрузчики могут быть эффективно применены для всех видов грузовых работ.

Кроме вышеуказанных, на льдопунктах могут быть применены и другие погрузочные машины.

Ленточный транспортер производительностью 50—100 т в смену используется для льдопунктов с бунтом до 1000 м3; на льдопунктах больших размеров устанавливают несколько таких транспортеров.

Скиповый и скреперный погрузчики производительностью 50— 100 т используются для льдопунктов на 10 тыс. м3.

Скреперные погрузчики не нуждаются в ручной загрузке ковша, но применение их в основном ограничивается льдопунктами с шириной бунтов не более 15—20 м, к тому же имеющих плотные основания. При более широких бунтах необходима установка двух скреперных погрузчиков.

Для льдопунктов с ежедневной средней выдачей от 100 до 200 т льда (сезонный запас льда 15—30 тыс. м3) рекомендуется использовать самоходные и самозагружающиеся машины — автолопаты, конвейерные и тракторные погрузчики.

Наиболее полно льдопункты механизированы на железнодорожном хладотранспорте [65]. Кроме описанных ранее ледокольных машин и погрузчиков здесь применяются для безэстакадного льдоснаб- жения вагонов специальные самоходные скиповые льдосолеэкипиров- щики периодического действия ( 16) и конвейерные комбайны непрерывного действия для дозированного снабжения естественным или искусственным льдом и солью вагонов-ледников. Например, комбайн, имеющий конвейеры, льдодробилку и дозатор соли, при установочной мощности 30 кВт достигает производительности 50 т/ч и может обслуживать состав до 26 вагонов-ледников.

Комплексная механизация льдопунктов по схеме ВНИХИ ( 17) повышает производительность труда за счет использования льдонамораживающих установок в 3 раза, разработки бунтов льда взрывным способом в 6 раз, применения погрузчиков для льда в 8 раз.

Дробление крупных кусков льда, получаемых при разработке льдобунтов, производится как на льдопунктах, так и вне их.

Нежинский механический завод изготовляет льдодробилки ЛП-1 с номинальной производительностью 10 т/ч. Льдодробилка смонтирована на тележке с бункером и состоит из вращающегося барабана (160 об/мин) с шипами для дробления льда, соединенного ременной передачей с электродвигателем 2 кВт. При измельчении кускового льда диаметром 200—300 мм получают около 55% кусков размером 30—60 мм, 20% кусков 10—30 мм и 25% кусков <10 мм. Насыпная масса крупнодробленого льда 0,5—0,6 т/м3.

В зависимости от режима работы производительность льдодробилки составляет 10—15 т/ч. Мощность, потребляемая электродвигателем при дроблении, — 2 кВт, при холостом ходе — 0,7 кВт, расход электроэнергии на дробление льда — 0,2 кВт-ч/т.

Специальные многовалковые льдодробилки ЛР-2 судоремонтного завода в Петропавловске-Камчатском при мощности 7 кВт перерабатывают до 50 т/ч.

Помимо льдодробилок применяют снеговальные агрегаты льдо- измельчающего типа.

Снегование — пересыпку пищевых продуктов тонкоизмельчен- ным естественным (или искусственным) льдом — можно широко при

менять при охлаждении, перевозке и продаже рыбы, битой птицы, молока (в бутылках), зеленых овощей и других подобных продуктов, допускающих увлажнение или имеющих водозащитную упаковку. За рубежом снегование производят при помощи льдодробилок производительностью 10—50 т/ч, снабженных метательными вентиляторами для окончательного измельчения льда в снег и подачи его по резиновому шлангу. Снегование гранулированным льдом (0,6—0,7 т/м3) с кусочками 2—4 мм не повреждает поверхности продукта и ускоряет охлаждение по сравнению с охлаждением обычным кусковым льдом в 2—3 раза. Потери льда от наружного теплопри- тока также уменьшаются. Исследования ВНИХИ [20] показали ( 18), что для малой дробилки типа 622-Х расход электроэнергии N на гранулирование льда обратно пропорционален диаметру d кусков — гиперболическая зависимость типа N=f(d~0-9).

Гранулированный естественный лед целесообразно применять для охлаждения, хранения и транспортировки битой птицы, рыбы и овощей, а также взамен части воды при изготовлении бетона.

Измельченный естественный лед содержащий 80% частиц диаметром <10 мм, при подаче в бетономешалки заменяет воду, обеспечивает охлаждение бетонной смеси практически на 8—10° С и удешевляет процесс в 3—4 раза по сравнению с системами искусственного охлаждения. Дешевый естественный лед в гранулированном виде предполагается и в дальнейшем применять на строительствах плотин северных ГЭС [119].

Работы ВНИХИ по снегованию салата, лука, редиса и огурцов для доставки в овощные магазины показали, что наряду со специальными снеговальными машинами можно применять обычные плодоовощные барабанные дробилки (типа КДП-ЗМ и др.), соединенные с вентиляторрм-зернометом, например типа ПМЩ-320, для измельчения естественного льда и подачи его в виде снега (гранул) по шлангу. При окружных скоростях барабана дробилки 3 м/с и вентилятора ~40 м/с обеспечивается переработка от 2 до 5 ^ т/ч и более крупнокускового льда в снег и подача его по резиновому шлангу диаметром 0,1 м и длиной 1,5 м и далее свободной струей на расстояние до 6 м. Расход электроэнергии составляет около 1 кВт-ч на 1 т снега. По данным Шелавутина и Высоцкой [27], при подаче 0,3—0,4 кг снега на 1 кг овощей достигается их охлаждение с 20 до 5° С и суточное хранение в свежем виде без потерь массы и витаминов.

Испытания снеговального льдоизмельчающего агрегата на базе дробилки КДП-ЗМ производились в запроектированном ВНИХИ цехе, построенном в подмосковном совхозе «Марфино». Снеговальный цех. с расчетной производительностью 10—20 т в смену был размещен в складе реализации овощей совхоза и представлял собой помещение 12X3,8 м, к которому с одной стороны прилегала открытая площадка склада, откуда доставляли лед, а с другой стороны — коридор, по которому подвозили на автокарах овощи. Производственная эксплуатация снеговального цеха подтвердила техническую и экономическую целесообразность предложенного ВНИХИ метода сне- гования ранних овощей на месте их сбора.

Для получения снеговального агрегата большей производительности вентилятор-зерномет ПМП-320 был смонтирован на типовой льдодробилке ЛП-1.

Сама льдодробилка ЛП-1 состоит из корпуса, барабана с шипами, упорной плиты и электродвигателя, смонтированных на трехколесной тележке. Привод барабана осуществляется посредством плоскоременной передачи с лениксом. На поверхности барабана имеется 16 гнезд с колющими шипами, расположенными в шахматном порядке в четыре ряда по спирали. Крупные куски естественного или блоки искусственного льда загружаются в бункер, имеющий проходное сечение 420X450 мм. Барабан, вращающийся со скоростью 5 м/с, откалывает куски льда, которые, проходя далее между гребнями упорной плиты, раздробляются до размеров 30—60 мм и меньше.

Для применения льдодробилки в качестве снеговального агрегата электродвигатель мощностью 2 кВт (950 об/мин) заменяют электродвигателем мощностью 4,5 или 7 кВт (1440 об/мин) и спаривают шкив электродвигателя с дополнительным шкивом диаметром 250 мм для клиноременной передачи к вентилятору метательного типа. Метательный вентилятор ПМП-320, состоящий из круглого кожуха и консольной крыльчатки диаметром 320 мм с десятью лопастями серпообразной формы, встраивают в нижнюю часть льдодробилки. В вентиляторе переносят привод на левую сторону и присоединяют выходной конический патрубок и резиновый шланг диаметром 100 мм и длиной 1500 мм со снегоотбойником. Первый из двух имеющихся у вентилятора предохранительных клапанов заглушают, а в оставшемся клапане противовес заменяют пружиной. На вал крыльчатки крепится шкив 140 мм, соединенный огражденной щитом клиноременной передачей со шкивом диаметром 250 мм электродвигателя дробилки.

Поступающие из льдодробилки в бункер куски льда падают на лопасти крыльчатки вентилятора, вращающейся с окружной скоростью 42 м/с (2600 об/мин), окончательно измельчаются и выбрасываются потоком воздуха по шлангу.

Расход воздуха 850 м3/ч, скорость его 30 м/с. На дробление льда расходуется 27% электроэнергии, на измельчение и выбрасывание 73%.

По опытам Шелапутина и . Высоцкой [126], снегование тушек кур агрегатом СА-10 на Братцевской птицефабрике обеспечивало охлаждение без потерь с 37 до 4° С за 6 ч при расходе естественного льда 40% от массы кур, что было' экономически выгодно по сравнению с обычным способом охлаждения.