Технологические процессы подготовки органических вяжущих

Назначение и размещение битумных баз

БИТУМНЫЕ И ЭМУЛЬСИОННЫЕ БАЗЫ

На строительстве автомобильных дорог расходуют большое количество органических вяжущих материалов, в основном битум. Для вяжущих материалов организуют базы, предназначенные для хранения вяжущих и подготовки к использованию. Битумные базы могут быть самостоятельными предприятиями или входить в состав асфальтобетонного или эмульсионного завода на правах цеха. При расположении базы (цеха) на территории асфальтобетонного завода обслуживающие и вспомогательные сооружения (лаборатория, РММ, душ и др.) могут быть общими.

Битумные базы подразделяют на прирельсовые, расположенные у железной дороги, и притрассовые. При проектировании баз назначают их производительность (производственную мощность), выбирают место, технологический процесс, машины и оборудование, способы производства работ, составляют генеральный план (рис. 7.1).

Базы располагают в середине обслуживаемого участка, так как это сократит путь доставки органического вяжущего к месту работы. Если строящаяся дорога значительно удалена от места получения вяжущего, целесообразно иметь две базы: одну вблизи места поступления вяжущего, а другую – у дороги. Вопросы размещения баз решают вариантно. База должна быть расположена в месте удобном для приема вяжущего, размещения машин и оборудования.

Экономически выгодная дальность транспортирования автобитумовозами вяжущего на дорогу составляет 20-30 км.

Рис. 7.1. Генеральный план по приготовлению дорожных эмульсий: 1 – битумохранилище;2 – установка для обезвоживания и нагрева битума; 3 – битумовозы; 4 – склад антраценового масла; 5 – склад песка; 6 – котельная и душ; 7 – туалет; 8 - лаборатория; 9 – склад едкого натра и поваренной соли; 10 – склад эмульгатора; 11 – склад топлива; 12 – цех подготовки воды; 13 – цех приготовления эмульсии; 14 – склад эмульсии; 15 – противопожарное оборудование

Доставка битума. На нефтеперерабатывающем заводе горячий битум из резервуаров самотеком сливают в бункерные полувагоны. После налива и непродолжительного отстоя, необходимого для образования пленки застывшего битума, препятствующей его расплескиванию, бункер закрывают крышкой. Кроме бункерных полувагонов, под погрузку поступают цистерны-термосы (только для дорожников). Они теплоизолированы и имеют внутри змеевики для подогрева битума до состояния текучести. Битум при доставке с нефтеперерабатывающего завода в цистерне сохраняется в жидко-текучем состоянии в течение 15 сут. при температуре воздуха –25 ºС. На месте разгрузки разогревают только сливной патрубок.

Нефтеперерабатывающие заводы вырабатывают примерно 85-90 % битума, потребляемого дорожниками, а остальное количество производят дорожные организации сами. Средняя дальность возки битума от нефтеперерабатывающих заводов до потребителей часто бывает 1,5 тыс. км, в связи с чем для транспортных расходов в себестоимости битума у потребителей достигает 40 %.

Прием и хранение битума. Так как битум может застывать в пути, для разгрузки полувагонов приходится его разогревать, пропуская пар через двойные стенки бункеров, для чего нужен парообразователь. Из опрокинутого бункера битум куском вылавливается в хранилище. Опрокидывание производят с использованием ручной лебедки. Можно автоматизировать выгрузку. Дорожники вынуждены хранить до 40-50 % годовой потребности битума, что требует больших площадей для битумохранилищ и отрицательно сказывается на финансовых возможностях дорожных организаций. Для этого создают прирельсовые разгрузочные склады, работающие по принципу хозрасчета и являющиеся самостоятельными производственными предприятиями, не зависящими от узаконенных норм хранения материалов.

Битумохранилища. Предназначены для долговременного или кратковременного хранения битума, нагрева его до состояния текучести и выдачи в установки обезвоживания и нагрева. Одно из основных требований хранения битума – исключить попадание в него атмосферной и грунтовой влаги. Влага усложняет нагрев и значительно увеличивает расход теплоносителей на его подготовку для использования.

Все битумохранилища оборудуют системами подогрева битума до текучести, позволяющей перекачивать битум шестерными насосами.

Битумохранилища классифицируют: по вместимости резервуара и назначению, положению резервуара, наличию нагревателей и конструкции.

По вместимости резервуара до 100 т – битумохранилища временные, 500 т и более – постоянные. Такое разделение условно.

Рис. 7.2. Битумохранилище (нагревательно-перекачивающий агрегат): 1 – механизм передвижения; 2 – тележка; 3 – пульт управления; 4 – гидропривод; 5 – лебедка для подъема и опускания нагревателя (калорифера); 6 – паробитумопровод; 7 - магистральный битумопровод; 8 – гибкий металлорукав; 9 – отвод конденсата; 10 - трехшарнирный обогреваемый битумопровод; 11 – электродвигатель; 12 – подводящий паропровод; 13 – пакет трубчатых регистров калорифера; 14 - короб

По положению резервуара относительно земли битумохранилища бывают наземного и подземного типов. Применяют наземные резервуары стальные и сборных конструкций.

В битумохранилищах используют теплоносители для нагрева битума паром, электричеством, горячим минеральным маслом. Наиболее удобны для эксплуатации битумохранилища с заводским оборудованием для нагрева. В хранилищах ямного типа (подземные) используют нагревательно-перекачивающий агрегат (рис. 7.2), который послойно нагревает и перекачивает битум насосом в автобитумовозы, автогудронаторы, битумный цех АБЗ. Агрегат типа портального крана монтируют на стальном мосту и перемещают вдоль него по рельсам. К мосту на стальных канатах подвешивают нагреватель (калорифер). Для фиксации нагревателя в верхнем положении служит конечный выключатель, а в нерабочем положении его подвешивают на крюках. нагреватель имеет набор труб, соединенных между собой таким образом, что теплоноситель (пар) последовательно проходит все трубы. Битумный насос расположен среди труб в металлической коробке, обеспечивающей подтекание разогретого битума к насосу только из верхних слоев.

По мере послойного разогрева происходят опускание нагревателя, нагрев следующего слоя и перекачка его потребителям. Управление агрегатом дистанционное с пульта. В современных нагревательно-перекачивающих агрегатах нужно в качестве теплоносителя применять электроэнергию, инфракрасные лучи, горячее минеральное масло, это снижает расход энергоресурсов по сравнению с подогретым паром.

Битумные базы предназначены для изменения свойств битумов методом смешения для получения битумов с требуемыми свойствами. Битумы с требуемыми свойствами могут быть получены путем их смешения с другими смолистыми нефтепродуктами образующимися при переработке нефти. При этом необходимо чтобы смешиваемые компоненты по величине поверхностного натяжения были близки, т.е. чтобы их растяжимость была близка (растяжимость оценивается дуктилометром). Равномерность смешивания битума с добавками проверяют по температуре размягчения, которая должна соответствовать средневзвешенному значению температур размягчения составляющих компонентов. В качестве таких компонентов можно использовать керосин, …….. остатки (тяжелые остатки при получении бензина и керосина). При разжижении вязких битумов и получении жидких битумов следует соблюдать требования пожаробезопасности, при этом температура вязкого битума поступающего на разжижение не должна превышать 120 ºС. Подогрев жидких битумов безопаснее осуществлять с помощью пара.

Качественные вязкие битумы марок БНД приготавливают на нефтеперерабатывающих заводах. При необходимости дорожники организуют производство дорожных битумов путем окисления нефтяного сырья в специальных окислительных установках.

Остаточный продукт перегонки нефти – гудрон при температуре размягчения 32-40 ºС поступает в окислительную битумную установку, в которой производится его окисление кислородом с образованием высокомолекулярных соединений. Изменяя производительность и температуру окисления можно получить битум с различными свойствами. Процесс окисления производится от 40 до 60 часов. При повышении температуры окисления с 210 до 250 ºС увеличивается растяжимость и глубина проникновения иглы дуктилометра, а при температуре выше 250 ºС эти показатели снижаются.

Сырье поступает на переработку при температуре 170-210 ºС в секции реелеторов в которых установлены фиксаторы. Диспергаторы работают при 480-960 об/мин и производят смешение с кислородом. Добавление к сырью 20 % окислительного битума ускоряет процесс окисления на 30-40 %. В качестве добавок к битуму для улучшения их свойств могут быть применены: олигомеры, сера и др. Резиновая крошка, резина, отходы каучука и др. Так резиновая крошка в присутствии пластифицирующих материалов при температуре 225-235 ºС и выдерживании в битуме от 30 мин. до 3-4 час. довулканизируются и шестеренчатыми насосами перекачиваются в емкости при этом получают более пластифицированный битум. Но для этого кроме битумохранилища и битумоплавильни необходимо иметь дополнительное оборудование: машины для предварительной подготовки резиновой крошки, ее измельчения и нагрева, дозаторы, смесительные установки и т.д.

Битумопроводный транспорт. К установке для обезвоживания и нагревания битума, для налива в цистерны, не имеющие износа, в смесительный цех асфальтобетонного завода, на эмульсионные базы битум перекачивают по трубам шестеренными насосами, которые устанавливают на фундамент или передвижную тележку.

Битумопроводы монтируют из отдельных секций бесшовных стальных труб диаметром не менее 76 мм, длиной 3,5 м. Их кладут на поверхность земли, на железобетонные стойки, на стойки из старых труб на высоте 3 м от земли по металлическим инвентарным стойкам. В месте проезда транспортных средств битумопровод подвешивают на высоте 4,5-5 м.

Битумопровод, насосы, краны должны иметь теплоизоляцию. Обогревают насос паром, горячим минеральным маслом или электричеством. При электрическом способе в паровую рубашку насоса вставляют высокоомную спираль мощностью от 0,5 до 1,0 кВт. Электрический подогрев битумопроводов может быть наружным, т.е. при помощи полосок стали, уложенных на битумопровод и прикрытых асбестом, и внутренним (электростержни).

При перекачке битума с дозированием применяют специальные насосы-расходомеры.

Обезвоживание и нагрев битума Нефтеперегонные заводы поставляют битум с содержанием влаги более допускаемых – 2,5 %. Часть битума прибывает с обводнением до 10-15 %. Для обезвоживания и нагрева его до рабочей температуры применяют различные установки – нагреватели битума. Длительность нагрева существенно влияет на изменение свойств битума, нередко ухудшая их, что требует строгого контроля, автоматизации процесса обезвоживания и нагрева. Цикличные способы нагрева, например в битумоплавильных котлах, должны быть категорически запрещены повсюду. Правильный режим нагрева битума, без перегрева – важное условие получения качественных асфальтобетонных и других смесей.

Нагрев горячим минеральным маслом – наиболее прогрессивный экономичный способ. используют минеральные масла с низкой вязкостью и высокой температурой кипения, не разлагающиеся при высоких температурах и не вызывающие коррозии металлических частей. Низкая вязкость масла обеспечивает хороший теплообмен, а высокая точка кипения – работу нагревательной системы без избыточного давления.

Для нагрева минерального масла используют специальные агрегаты, который обеспечивают нагрев битума до рабочей температуры и поддерживают необходимую температуру в обогреваемой цистерне.

Нагрев производят форсунками, работающими на дизельном топливе в автоматическом режиме. Система автоматики позволяет вести контроль за температурой и давлением теплоносителя. В топке расположены теплообменники из труб, через которые прокачивают битум.

Хранение обезвоженного битума. Обезвоженный и нагретый битум хранят в цистернах с паровым, электрическим и масляным обогревом. Наиболее экономичны цистерны с жидкостным обогревом. Цистерны с электрическим обогревом применяют преимущественно только для хранения битума, а с жидкостным, огневым, комбинированным обогревом используют для хранения битума и его нагрева до рабочей температуры.

Дата добавления: 2014-01-07