Технологічне обладнання

Устаткування для зберігання і переробки бітуму на спеціальних базах органічних матеріалів складається з бітумосховища, бітумно-плавильних агрегатів, насосів, бітумопроводів для транспортування бітумів від бітумосховища до бітумно-плавильних агрегатів і від останніх до складів готової продукції (бітумосховища).

Бітумосщовище. Бітум поставляють до споживача цілорічно, тоді як бази бітумних матеріалів працюють, як правило, в літній період часу. Тому потрібні бітумосховища, місткість яких може у ряді випадків перевищувати нормативний запас. Згідно нормам на АБЗ встановлюється кілько-денний запас бітуму, в залежності від потужності виробництва.

Бітумосховища будують тільки закритого типу, оскільки в бітумосховищах відкритого типа бітум інтенсивно обводнюється. Це приводить до різкого збільшення витрати тепла на його нагрів і обезводнення, скороченню продуктивності бітумно-плавильних агрегатів і погіршенню властивостей бітуму. За принципом розташування бітумосховища можуть бути прирейкові, коли бітум прибуває по залізниці в бункерах або цистернах, і притрасові, коли бітум з нафтопереробного заводу або з прирейкового бітумосховища доставляють в сховище, розташоване поблизу дороги, берегові (прибережні, розташовані поблизу судноплавних річок). Бітумосховища можуть бути стаціонарними місткістю від 500 до 3000 т і пересувними - металеві цистерни із змійовиками для нагріву бітуму місткістю 25-50 т, вживані звичне на тимчасових АБЗ або АБЗ, розташованих поблизу нафтопереробного заводу. Окрім бітумосховищ місткістю 500 і 1000 т, влаштовують прирейкові бітумосховища місткістю 250-300 т і притрасові місткістю 250 т. Для крупних стаціонарних баз бітумних матеріалів, головним чином в містах, влаштовують бітумосховища місткістю до 3000 т, розділені на відсіки місткістю до 1000 т.

За видом вживаного теплоносія бітумосховища підрозділяють на - парові, коли бітум розігрівається системою труб, укладених по дну, і електричні - розігрівається набором електропакетів із захищеною дротяною спіраллю або пластинчастими электронагрівачами; з газовим обігрівом, коли бітум розігрівається гарячими димовими газами, одержуваними від спалювання палива, які проходять по парових трубах діаметром-150-200 мм; з рідким теплоносієм, коли бітум розігрівається нагрітими рідинами (маслами, спиртами і т. п.), які проходять по трубах. Залежно від пристрою системи підігріву бітумосховища можуть бути із загальним або місцевим підігрівом. У бітумосховищах із загальним підігрівом бітум розігрівається до температури текучості за допомогою донних змійовиків. Розігрітий бітум стікає по дну, що має ухил 2-3% в приямок, який розташовується, як правило, у середині однієї із сторін. Для місцевого підігріву використовують нагрівально-перекачуючи агрегати. Ці агрегати пересуваються по рейкових шляхах на самохідному візку, що має форму козлиного крана. Візок переміщається уздовж всієї довжини бітумосховища при підведеному над поверхнею бітуму нагрівачу. Нагрівач складається з пакету трубчастих регістрів, усередині якого знаходиться бітумний насос. Нагрівач, опускаючись і підіймаючись, може змінювати висотне положення. У приямке, в якому розташовується паронагрівач, у вигляді змійовика, відбувається нагрів бітуму до температури 80-90о. При цій температурі забезпечується перекачування бітуму по трубопроводах.

У бітумосховищах з місцевим підігрівом (рис. 2.9) нагрівальні елементи забезпечують лише підігрів бітуму, що знаходиться в зоні дії нагрівального пристрою. При цьому найбільш доцільно застосовувати поверхневі нагрівачі, які швидко розігрівають верхні шари бітуму, після чого його можна подавати в бітумно-плавильний агрегат, не чекаючи повного розігрівання бітуму на всю товщину. Перевагою такого способу підігріву є подача з сховища бітуму без жодних механічних домішок, оскільки ці домішки і вода важчі за бітум і при розігріванні опускаються вниз. Розташування нагрівальних елементів і огорожного устаткування на поверхні створюють умови для зручнішого виробництва ремонту (відсутня необхідність звільнення сховища від бітуму).

Проектування бітумосховищ включає рішення питань по вибору конструкції споруди і його місткості. Конструкція споруди залежить від типу асфальтобетонного заводу, тобто чи є він стаціонарним або тимчасовим. Останніми роками на стаціонарних асфальтобетонних заводах найбільш поширені бітумосховища з місцевим підігрівом. Загальний вид бітумосховища з паровим підігрівом приведений на рис. 2.10. При підігріві за допомогою пари важко забезпечити щільне з'єднання змійовиків. Високий тиск пари приводить у ряді випадків до утворення конденсату і обводнення бітуму.

Рисунок 2.9 - Бітумосховища з місцевим підігрівом:

1- нагрівач; 2- візок на рейках; 3- пульт управління; 4- гідропривід механізму підйому; 5- механізм підйому нагрівача; 6- трьохшарнірний бітумопровід, що обігрівається; 7- паробітумопровід; 8- магістральний бітумопровід; 9- гнучкий металевий рукав; 10- лінія відведення конденсату; 11- гідропривід механізму пересування; 12- насосна установка.

У бітумосховищах з рідинним підігрівом як теплоносій використовують нафтові масла, що мають високу температуру спалаху (біля 300°). Масло поступає в змійовики бітумосховища з батарей нагрівальної печі. При виборі масляного теплоносія перевага слідує віддавати маслам з відносно низькою в'язкістю і високою точкою кипіння, що не розкладається при високих температурах і не викликає корозії. При цьому низька в'язкість масла забезпечує хороший теплообмін, а висока точка кипіння - роботу системи, практично без надмірного тиску. Як теплоносій можна використовувати воду. Вода із спеціальної місткості самоплив поступає в труби нагрівальної системи, яка вмонтована в топки казана. Труби послідовно сполучені між собою. Вода в трубах нагрівається і перекачується в змійовики, розташовані як в приямку, так і в бітумосховище. Підігрітий бітум стікає в бітумно-плавильню.

Газовий підігрів бітуму застосовують в сховищах, об'єднаних з бітумно-плавильними казанами. В цьому випадку теплоносієм є димові гази, що утворюються при згоранні палива. Недоліком газового підігріву є його підвищена пожежна небезпека, що обмежує його застосування.

Рисунок 2.10 - Бітумохраніліще з паровим підігрівом:

1- бітумосховище; 2- металеві труби; 3- приямок; 4- труби для розігрітого бітуму; 5- випуск конденсату;

Електророзігрівання бітуму останніми роками стали широко застосовувати на асфальтобетонних заводах. Всесоюзним науково-дослідним інститутом електротермічного устаткування (ВНІІЕТО) розроблений типовий електронагрівальний пристрій для донного розігрівання бітуму. У. комплект такого пристрою входять: электронагрівач днища бітумосховища, електронагрівачи приямку, а також електрична частина з щитом управління.

Електрична частина установки забезпечує як ручне, так до автоматичне регулювання температури. При цьому на будь-якій фазі нагрівача підтримується напруга 220 В (навіть у разі перегорання однієї або двох фаз нагрівача). Захист від короткого замикання здійснюється індивідуальними і загальним повітряними автоматичними вимикачами, а магнітні пускачі забезпечують включення, блокування і автоматичне регулювання температури. У автоматичному режимі здійснюється двох-позиційне регулювання (включення і відключення повної потужності) за допомогою термометрів електроконтактів і проміжних реле, що управляють роботою магнітних пускачів. Схема передбачає сигналізацію про включення ланцюгів управління і нагрівачів кожної зони. Блокування здійснюється за допомогою кінцевого вимикача (пов'язаного з дверима, що закривають вхід на робочий майданчик), який відключає напругу на включених нагрівачах при відкритті дверей бітумосховища.

Для визначення місткості бітумосховища заздалегідь слід встановити потребу в бітумі для випуску продукції на асфальтобетонному заводі. Враховуючи режим роботи асфальтобетонного заводу, а також нерівномірність надходження бітуму для забезпечення безперебійної роботи заводу, встановлюють перехідний запас бітуму не менше ніж на 1 місяць роботи заводу. Відповідно призначають і місткість бітумосховища.

Бітумосховище доцільно будувати секційного типа, наприклад, що складається з трьох-чотирьох самостійних секцій. Це дозволяє одночасно зберігати декілька видів або мазкий бітуму, забезпечує незалежну роботу сховища по прийому і видачі бітуму, а також створює можливість ізольованого ремонту кожної секції бітумосховища.

Бітумно-плавильні агрегати. Бітумно-плавильні агрегати призначені для плавлення, обезводнення і нагрівання бітуму до робочої температура. Нижче приведені робочі температури бітумів різних марок.

Марки бітуму	Робоча температура бітуму, град
БНД-200/300	110-120
БНД-130/200	120-130
БНД-90/130	130-150
БНД-60/90, БНД-40/60	140-160
МГ-25/40 СГ-25/40	60-80
МГ-40/70, СГ-40/70	80-100
МГ-130/200, СГ-130/200	100-120

Для інтенсифікації процесу обезводнення бітуму використовують низькотемпературний кремнійорганічний полімер (СКТН-1). Введення двох-трьох крапель СКТН-1 в казан з об'ємом приготованого бітуму 10т швидко усуває спінювання бітуму при підігріві до температури, близької до 100°, перешкоджає його «відходу» з казана. СКТН-1 - це майже безбарвна злегка каламутна рідина без видимих домішок, питома вага її 0,965-1,000, молекулярна вага - 15-100, в'язкість по стандартному віськозиметру С205-120-180 С. При зберіганні СКТН-1 треба захищати від сонячного проміння, не піддавати атмосферним діям або змішувати із залишками кислот і інших агресивних речовин. Термін зберігання його не більш два-трьох роки. Тривалість випаровування води з бітуму зменшується в два-три рази в порівнянні із звичайним способом обезводнення, полегшуються умови праці, скорочуються до мінімуму випадки травмування робітників, усувається пожежна небезпека. Розігрівання бітуму в казанах з жаровими трубами має ряд недоліків, головний з яких - це стикання бітуму з жаровими трубами, нагрітими до високої температури, що приводить до погіршення пластичних властивостей бітуму.

Бітумно-плавильні агрегати можуть бути стаціонарними і пересувними, періодичної і безперервної дії.

В даний час разом з бітумно-плавильнями періодичної дії стали застосовувати бітумно-плавильні агрегати безперервної дії у тому числі і безкотлові установки. Бітумно-плавильний агрегат безперервної дії складається з казана (декількох), виносної топки з форсунками, вентилятора і двох шестерінчастих насосів бітуму.

Спочатку казан до половини свого об'єму заповнюється бітумом, який випаровується і розігрівається до робочої температури. Після цього готовий бітум насосом через кран подається в теплообмінник. Потім в нього через кран починають подавати обводнюючий бітум з бітумосховища. У теплообміннику бітум, що має робочу температуру, змішується з обводнюючим бітумом і нагріває його до температури 140-150°, при якій відбувається інтенсивне паровиделення. З теплообмінника бітум через паровідділувач поступає у випарну камеру і по її лотках через отвір стікає в основний резервуар лотка. Тут він гарячими газами, що йдуть з топки по парових трубах, нагрівається до робочої температури і насосом через трубу і кран видається споживачу. Надлишок бітуму по трубі повертається в казан. Поступаючи у випарну камеру, бітум тонким шаром розтікається по її лотках, і що не встиг виділитися в теплообміннику пар легко виділяється в атмосферу. Щоб не допустити попадання в асфальтозмішувач не повністю зневодненого бітуму, що поступає в казан з випарної камери, в ньому встановлена перегородка. Контроль за температурою і рівнем бітуму здійснюється за допомогою термометрів і датчика-поплавця рівня

Топка складається з барабана циліндрової форми, футерованого всередині вогнетривкою цеглиною. На одній рамі з топкою встановлені вентилятор-повітрядувка з електродвигуном, паливний насос з двигуном, пускова апаратура і бак для палива. Повітря, що подається вентилятором у форсунку, заздалегідь підігрівається, проходячи під кожухом, яким оточена топка. Відпрацьовані гази відводяться по димарю.

На рис. 2.11 приведена технологічна схема приготування бітуму при безкотловом способі нагріву бітуму в тонкому шарі, розробленому в Ростовському інженерно-будівельному інституті.

Рисунок 2.11 - Технологічна схема приготування бітуму за безкотловим методом:

1- бітумосховище; 2- насосна установка; 3- напірний бак; 4- електронагрівальний елемент; 5- лотки з електронагрівальними елементами (3 шт); 6- витратна місткість; 7- сітка; 8- триходовий кран.

Бітум, нагрітий до 80-85°, з бітумосховища закачується насосом в напірний бак. З бака бітум самоплив потрапляє на лотки, протікаючи по яких, омиває поверхні електронагрівальних елементів, нагрівається до робочої температури, зневоднюється і стікає у витратну ємність. Тепловий режим регулюють включенням в схему живлення нагрівального теплового реле, яке автоматично включає в ланцюг додатковий опір. У напірному баку і витратній місткості теж розташовані нагрівальні елементи, які включаються у разі потреби. Продуктивність установки - 1 т/год, витрата електроенергії - близько 40 кВт-год. Для збільшення продуктивності використовують декілька установок. Ця установка має ряд переваг перед котельними: технологічний процес може бути автоматизований; температура дії на бітум знижується з 600 до 200-220°; час дії температури не перевищує 30 мін.

Визначення кількості бітумно-плавильних установок виконують згідно добової потреби в бітумі асфальтобетонного заводу, яку встановлюють, виходячи з максимального випуску асфальтобетонних сумішей: Витрата тепла і електроенергії на обезводнення і нагрів 1 т бітуму залежить від вогкості органічного в’яжучого.

Бітумні насоси та бітумопроводи. Для перекачування бітуму на асфальтобетонних заводах і бітумних базах використовують об'ємні шестерінчасті із зовнішньо і внутрішньо зачіпляючим і ротаційно-плунжерні насоси. Найбільш поширені шестерінчасті бітумні насоси із зовнішнім зачепом. Основні переваги їх в порівнянні з іншими типами насосів полягають у тому, що вони прості по конструкції і обслуговуванню, володіють високою експлуатаційною надійністю і малою вагою.

Для підвищення ефективності роботи насосів робочу камеру обігрівають за допомогою пари, яка є хорошим теплоносієм, або електрики. Нагрівальними елементами при електричному обігріві служать спіралі з ніхромового дроту, ізольовані фарфоровими намистами. Бітум перекачується по металевих трубах. Для скорочення втрат тепла поверхню трубопроводу ізолюють такими матеріалами, як шлаковата, азбест, поролон і ін. Ефективна ізоляція трубопроводів досягається в тому випадку, якщо їх поміщають в трубі (сорочці), по якій циркулює теплоносій (газ, пара, рідина). Масляний (рідинний) обігрів бітумних комунікацій має ряд достоїнств: рідинні теплоносії можна нагрівати до температури 300° при атмосферному тиску; їх застосування дозволяє контролювати систему обігріву бітумних комунікацій з пульта управління і повністю автоматизувати регулювання нагріву теплоносія, що скрутне при паровому обігріві. Як рідинні теплоносії застосовують мінеральні масла з низькою в'язкістю і високою точкою кипіння, що не розкладаються при високій температурі і не зухвалі корозії в системі обігріву.

Є два конструктивні рішення бітумопровода з паровим підігрівом. У одному з варіантів зварної бітумопровод розміщують усередині паропроводу (рис. 2.12). Другий варіант відрізняється тим, що паропровід знаходиться усередині бітумопровода (рис. 2.13).

На асфальтобетонних заводах почали упроваджувати установки, що серійно випускаються, для підігріву рідини-теплоносія. У цих установках застосовували електричний метод підігріву теплоносія. Є також два конструктивні рішення бітумних комунікацій з електро-підігрівом: з внутрішнім електро-стрижньовим нагрівачем і зовнішнім електро-підігрівом (рис. 2.14).

Рисунок 2.12 - Бітумопровід із зовнішнім паро-підігрівом:

1- бітумопровід; 2- паропровід; 3- сполучні фланці.

Рисунок 2.13 - Бітумопровод з внутрішнім паро-підігрівом:

1- сполучні фланці; 2- паропровід; 3- бітумопровод.

У бітумопроводах з внутрішнім електро-стрижньовим нагрівачем сталевий стрижень з надітими на нього керамічними втулками введений всередину трубопроводу, який в свою чергу вставлений в бітумопровод. На стрижень подається напруга від електромережі. У бітумопровода із зовнішнім електро-підігрівом на трубу спочатку намотаний шнуровий азбест діаметром 5 мм, а потім діаметром 3 м. На два шари шнурового азбесту намотаний стрічковий ніхром, який служить нагрівачем. Поверх ніхрома намотаний шнуровий азбест діаметром 5 і 3 мм, потім накладений руберойд шириною 10 см і обмотаний шпагатом, просоченим антисептикою.

Рисунок 2.14. Бітумопровод з електрообігрівом:

а- стрижньовим нагрівачем; б- зовнішнім электро-нагрівачем; 1- трубопровід, що обігрівається; 2 і 8- захисні труби электро-нагрівача; 3- керамічні втулки; 4- стрижень з арматурної сталі; 5- руберойд; 6, 7, 9 і 11- азбест шнуровий; 10- ніхром стрічковий.

При транспортуванні бітуму з бітумосховищ в бітумно-плавільню і з бітумно-плавільні на склад готової продукції потрібно забезпечити необхідну швидкість перебігу розігрітого бітуму. Для забезпечення заданої швидкості руху бітуму і вибору діаметру трубопроводу важливо визначити втрати натиску в бітумопроводі, які залежать від характеру режиму руху.

Дата добавления: 2014-01-07