Рис. |
29. |
Оттаивание |
грунта |
водяными |
и |
паровыми |
|
|
|
|||||||
|
|
|
циркуляционными |
иглами |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
а схема |
установки; 1—котел; 2—расширительный сосуд; |
3—воз |
|
|
|
|||||||||||
душный кран; |
4— насос; |
б—паросиловая |
установка для |
поверх |
|
|
|
|||||||||
ностного |
отогревания грунта; |
1—котел (кислородный баллон); |
6—паропровод J,2": |
7—трубка для |
горю |
|||||||||||
2~топливный |
бачок; |
3—форсунка; |
4—змеевик |
из |
труб 1 |
5—размораживатель; |
||||||||||
чего |
/2 |
; 8—ручной насос; |
резервуар |
для |
воды; |
10—обратный клапан; //—водомерное стекло; /2—манометр; 13—паровой |
||||||||||
предохранительный |
клапан; |
14—сани; |
15—монтажный |
кронштейн; 16—стяжной хомут; 17—вентиль-регулятор подачи |
пара; |
|||||||||||
|
18—вентиль-регулятор подачи |
горючего; |
19—муфта |
с контршайбами 0 3/4"; |
20—муфта 0 ^з" с |
контршайбами |
|
|||||||||
бинном способе |
оттаивания применяются паровые иглы инж. |
Б. А. Бодянского |
(рис. 30). Игла состоит из трех частей: наконеч |
ника, корпуса и патрубка. Наконечник, имеющий 4—5 отверстий диаметром 2—3 мм для выхода пара, соединен с корпусом посред
ством винтовой нарезки. Корпус |
паровой иглы изготовляется |
из цельнотянутой толстостенной |
трубы диаметром 25—50 мм. |
Игла соединяется с общей системой разводки пара гибким
резиновым шлангом при помощи патрубка. Общая длина иглы
обычно составляет |
1,5—2,5 м. |
|
|
|
|
|
^7 |
|
Во избежание больших потерь пара в |
||||
окружающую среду при поверхностном от |
||||||
|
таивании гребенки следует укрывать соло |
|||||
|
менными или камышитовыми матами с по |
|||||
|
следующим |
поверхностным дополнитель |
||||
|
ным укрытием брезентом или толем. Па |
|||||
|
ровые и водяные |
иглы при |
глубинном от |
|||
|
таивании |
прикрываются |
специальными |
|||
|
колпаками во избежание излишней утечки |
|||||
|
пара: при этом глубина скважин |
не долж |
||||
|
на |
доходить |
до |
талого |
грунта |
на 10— |
|
15 |
см. |
|
|
|
|
Соединение отдельных паровых игл
всекции осуществляется при помощи труб
игибких шлангов; при этом каждая игла должна иметь вентиль, позволяющий вклю
чать а выключать ее из общей сети паро вой установки. Количество одновременно
|
|
действующих паровых |
игл |
зависит |
от ско |
||||
|
|
рости подвигания забоя, |
объема |
мерзлой |
|||||
|
|
поверхности, подлежащей оттаиванию, вре |
|||||||
Рис. 30. |
Установка |
мени, потребного на оттаивание |
и паро- |
||||||
паровой иглы для от |
производительности |
котельной |
установки. |
||||||
таивания грунта |
Указанное может быть выражено зависи |
||||||||
1—пробка; |
2—рукоять; |
||||||||
3—паровой шланг; 4— |
мостью |
|
|
|
|
|
|
||
тройник; |
5—изоляция; |
|
|
|
|
|
|
|
|
6—колпак для предот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вращения |
утечки пара; |
|
|
*= 4- ’ |
|
|
(56) |
||
7—труба с |
отверстиями; |
|
|
|
|
||||
8—наконечник иглы |
|
|
|
* к |
|
|
|
|
|
где t — время, потребное |
на оттаивание |
расчетного |
количества |
||||||
мерзлого грунта в час.; |
отогреваемого |
грунта |
или глины |
||||||
q — расход пара |
на |
1 м3 |
|||||||
в кг; |
|
|
или грунта, |
оттаиваемого одной |
|||||
h — условный объем |
глины |
||||||||
паровой иглой, в м3; |
|
|
|
|
|
|
|||
Рк—паропроизводительность котла в кг/час.
Зависимость между количеством паровых игл и поверхностью нагрева котельной установки может быть выражена уравнением
"=>• |
(57) |
120
где П—количество паровых игл;
FK — поверхность нагрева котла в л2;
1,3— условная поверхность нагрева котла, потребная для об служивания одной паровой иглы, в м2.
Продолжительность выдерживания иглы под паром в сква
жине следует принимать: в тяжелых глинах 4—6 час., в средних
суглинках — 3—4 час. |
и в песчаных грунтах 2—3 час. Пуск пара |
|
в грунт следует производить интервалами через 1—2 |
часа; после |
|
того как иглы будут |
вынуты, отверстия скважин |
на отогретых |
участках необходимо прикрывать соломенными или другими ма
тами для дальнейшего распространения тепла в грунтовой массе.
При глинах с повышенной влажностью пар не выпускается из игл, а только циркулирует в системе. Для питания паровых игл сле дует принимать пар с давлением не свыше 1,5—2 ат. Повышение
давления .пара, сверх указанных пределов, усиливает эффект от
таивания, |
но |
значительно |
увеличивает потери |
пара |
и |
создает |
||
угрозу 'разрыва шлангов. При глубине промерзания до |
1,2 |
м дав |
||||||
ление пара следует принимать не более 0,5—0,7 ат. |
|
|
||||||
Расход пара на отогрев паровыми иглами 1 м3 грунта при |
||||||||
прогреве |
его |
на глубину |
1 м, температуре наружного воздуха |
|||||
—20° |
и |
температуре |
отогретого |
грунта |
+10° |
приведен |
||
в табл. |
31. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 31 |
||
|
|
|
Расход пара на отогрев 1 м3 грунта |
|
|
|||
Характеристика грунта |
Влажность |
Расход пара |
Примечание |
|||||
грунта в % |
в кг |
|||||||
Растительный................................ |
|
75-85 |
При оставлении мер |
|||||
20-30 |
злых глыб применять |
|||||||
Песчаный ................................... |
5-15 |
60-70 |
понижающий коэффи |
|||||
Суглинистый ................................ |
15-25 |
70-90 |
циент расхода пара: |
|||||
Глинистый .................................... |
20-30 |
80-100 |
для песчаных грунтов |
|||||
|
|
|
|
|
|
0,5 и |
для |
глини |
|
|
|
|
|
|
стых 0,6 |
|
|
Стоимость оттаивания |
1 м3 мерзлого грунта водяными цирку |
|||||||
ляционными иглами по данным б. ВНИИОМСа составляет 10 руб., а паровыми иглами— 12—15 руб.
Применение пара и горячей воды для оттаивания вызывает значительные технические трудности в эксплуатации и снабжении водой передвижных котельных установок в зимнее время; расход воды составляет 40—50 л на 1 м3 отогретого грунта. Учитывая из ложенное, способ 13 может быть рекомендован в особо благо приятных условиях при наличии на месте в 'достаточном количе стве дешевого топлива, а также там, где глубина промерзания не превышает 0,5—1,5 м или поддерживается искусственно на этом уровне.
Кроме электрической энергии, .пара и горячей воды, в каче стве источника тепла может быть использован газ. Инженеры
121
Н. Н. Стрельцов и Н. С. Жередин 'предложили способ оттаивания грунта путем сжигания газа в скважине. В производственных ус ловиях вначале были испытаны газовые иглы с нижним горением, которые позволили приблизить процесс выделения тепла из топ лива непосредственно к месту оттаивания грунта, т. е. к скважине, и избежать, таким образом, бесполезных потерь тепла, возникаю
щих обычно в промежуточных тепловых установках.
Игла с верхним горением представляет собой кожух из цель нотянутой трубы с внутренним диаметром 63 мм и длиной 1,5 м, в котором закреплена вторая труба диаметром 19 мм\ в верхнюю
|
часть иглы вмонтирована газовая горел |
||||||||||
|
ка. Процесс горения |
газа и |
выход |
про |
|||||||
|
дуктов горения показаны на рис. 31. Опы |
||||||||||
|
ты с такой иглой производились на нефтя |
||||||||||
|
ном газе, который был доставлен в бал |
||||||||||
|
лонах давлением 120—130 |
ат. |
Рабочее |
||||||||
|
давление |
горелки |
составляло' |
300 |
мм |
||||||
|
вод. ст. Давление снижалось обычным |
||||||||||
|
газовым редуктором. Как показали под |
||||||||||
|
счеты к. ц. д. |
такой |
установки |
составил |
|||||||
|
0,40—10,45. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Игла нижнего горения с центральной |
|||||||||
|
подачей газа состоит из внешнего кожуха |
||||||||||
|
с опущенной в него вертикальной горел |
||||||||||
|
кой, представляющей собой две вмонти |
||||||||||
|
рованные |
одна |
в |
другую |
трубки. |
По |
|||||
|
центральной |
трубке горелки |
подается |
||||||||
|
газ, а между этой трубкой и ее кожухом |
||||||||||
|
поступает воздух. Дальше газ и воздух |
||||||||||
|
благодаря системе концентрически рас |
||||||||||
|
положенных |
отверстий |
смешиваются |
и |
|||||||
|
воспламеняются. |
Зажженная |
горелка |
||||||||
|
вкладывается |
в |
кожух, |
заранее |
поме |
||||||
|
щенный |
в скважину, |
где |
происходит |
|||||||
|
процесс сжигания газа. |
Продукты |
горе- |
||||||||
Рис. 31. Газовая игла |
с ния |
нагревают внешнюю стенку кожуха |
|||||||||
верхним горением |
по |
всей |
высоте |
иглы |
и |
отводятся |
|||||
иглы. Тепло, таким |
через патрубок, помещенный в головке |
||||||||||
образом, передается |
грунту |
через |
ко |
||||||||
жух. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочая температура такой иглы составляет 800—900°. Для выраоотки газа в количестве 500 м?1час, что обеспечивает оттаи
вание 40—50 л«3 мерзлого грунта, была запроектирована газогене раторная установка, работающая на каменном угле. Установка размещена на автоприцепе и включает дутьевой вентилятор № 5 с электромотором 4,2 кет. В условиях, где отсутствует электриче ская энергия для вращения вентилятора, может быть установлен бензиновый двигатель внутреннего сгорания мощностью 3—5 л. с. Схема такой установки дана на рис. 32.
122