[发明专利]融冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种设在航道、码头和水电站的融冰装置。

背景技术

航道、码头和水电站冬季结冰影响正常运行，甚至停止运营，比如中国北方辽河上的营口港、黑龙江和松花江上的各港口，每年封港期3个月至半年不等，即使开港，码头前沿冰使船舶靠泊困难，船舶靠泊使冰对码头和船形成撞击破坏。

世界上许多国家都存在上述问题，有些国家为了冬季企业正常运行，不得不采取工程措施，比如北欧的芬兰和瑞典等国家的部分港口，冬季采取航道破冰、在港池内排放城市温热废水等工程措施来缩短封港期或维持冬季运营，中国北方部分水电站采取炸冰、抽取地下水等措施维持冬季运营。

现有的航道、码头和水电站融冰方案缺陷明显，破冰船破冰和排放城市温排水融冰投资和运行成本较大，尤其是排放城市温排水，需要将分散的城市温排水集中起来，工程浩大，如果航道较长或无法解决城市温水来源，解决港口冬季运营就很困难；水电站炸冰和抽取地下水除了耗费资金，还对水电站周边环境造成一定影响和破坏，因此，航道、码头和水电站经济有效的融冰办法成了世界上许多国家都在探索的课题。

现有技术，如中国专利申请200610151004.5“利用地下自然能源的路桥面冷却及融冰雪装置”和中国专利申请200810047366.9“地温热管融冰法”，存在运行时需外加动力、投资大、结构复杂、运行费用高等问题，难以在航道、码头和水电站融冰上得到普及和应用。

发明内容

为了克服上述缺陷和问题，本发明的目的是：利用冬季河岸地表一定深度以下地温大于河中水温、冬季河流和港池内水温上冷下热可自然对流的规律，使航道和港池内上表层水温大于结冰点温度，从而达到水面无动力自然融冰或稍加动力不结冰或降低冰强度的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

航道、码头和水电站融冰装置包括岸边建筑物和岸边建筑物一侧的水，还设有半环形循环水道、地热层、水平防冻层、竖直防冻层，半环形循环水道由出水口、进水口、中段组成，竖直防冻层设在岸边建筑物靠水一侧外部，半环形循环水道设在竖直防冻层内侧(靠岸边一侧)，出水口在半环形循环水道上部水面附近与中段紧密光滑连接，进水口在半环形循环水道下部水底附近与中段紧密光滑连接，地热层设在岸边建筑物靠岸边一侧和半环形循环水道附近，水平防冻层设在半环形循环水道上部，半环形循环水道上部设有水平隔热层，竖直防冻层和半环形循环水道之间的地热层中设有竖直隔热层，出水口和进水口的侧断面均为喇叭形状。

在水平防冻层、竖直防冻层、水平隔热层、竖直隔热层的隔热保护下，半环形循环水道内的水温受地热层的影响，温度较外部水温高密度小，河中或港池中的水受外部气候影响温度低密度大，于是半环形循环水道内部低密度水流上升，外部高密度水下降，进入半环形循环水道，形成循环水流，带动融冰装置外部底层高温水上升，表层低温水下降，使航道和港池内上表层水温大于结冰点温度，从而达到在半环形循环水道出口处附近的水面不结冰的目的。如果在码头连续设置多处上述融冰装置，形成“码头融冰装置组”，就可以大面积解决码头前沿固定冰融冰问题，使船舶顺利靠泊码头；如果在航道上或水电站供水渠道上，连续或按一定的间隔设置上述融冰装置，形成“航道融冰装置组”或“水电站融冰装置组”，就可以大面积消除或减少航道上或水电站供水渠道上的固定冰，或至少使航道上或水电站供水渠道上的固定冰不能在岸边生根或不能连片生成，冰的整体连片强度下降，有利于船舶航行碎冰，减少冰对船舶运动产生的阻力，或利于人工破冰。

有些港口，冬季气温很低，靠上述水自然循环的方式难以解决融冰问题时，此时，可在上面所述融冰装置的半环形循环水道中增设一个循环水泵，循环水泵与半环形循环水道截断连接，使半环形循环水道中的水强制循环，达到半环形循环水道出口处附近的水面不结冰，或使冰的强度降低，便于人工或机械破冰。

如果冬季气温特别低，在半环形循环水道内加一个泵强制循环也难以融冰，可采取将半环形循环水道周边土壤中的热量吸收到半环形循环水道水中的办法，从而提高码头或航道的融冰效果，具体做法是：在半环形循环水道内部设制冷剂冷凝器，在地热层内设有制冷剂流动管道、制冷剂压缩机、地热循环管道，在地热循环管道中设有地热循环水泵，地热循环水泵与地热循环管道截断连接，在地热循环管道内部设制冷剂蒸发器，制冷剂流动管道在制冷剂冷凝器和压缩机之间双回路连通制冷剂冷凝器和压缩机，制冷剂流动管道在压缩机和制冷剂蒸发器之间双回路连通压缩机和制冷剂蒸发器，在制冷剂流动管道、制冷剂冷凝器、制冷剂蒸发器和压缩机内充满制冷剂。