Тема 4.3 « Оборудование для транспортирования, хранения и подогрева битума»

Оборудование для хранения и переработки битума включает битумохранилища, битумоплавильные агрегаты, насосы и битумопроводы для подачи битума к смесителям.

Битумохранилища имеют емкости для приема битума и устройства для разогрева и перекачки по трубам. По назначению и конструкции битумохранилища бывают временного и стационарного типов, закрытыми и откры,-тыми. Открытые хранилища в настоящее время практически не применяют.

Стационарное бит у мо хранилище (рис. 134, а) представляет собой бетонный резервуар, устроенный в земле так, чтобы в него можно было сливать битум самотеком из железнодорожных цистерн. Дно резервуара выполняют с уклоном к центру для стока битума к центральному приемнику. Для подогрева битума до температуры текучести (90—110 °С) служат змеевики, уложенные по дну хранилища. В центре хранилища находятся змеевики, разогревающие битум до температуры текучести (160—180 °С) . Расплавленный битум стекает в приямок, откуда перекачивается насосом по трубам. В качестве теплоносителя обычно используют пар. От главного коллектора отходит змеевик для разогрева битума в цистерне при сливе его в хранилище. В битумо-хранилище с местным подогревом (см. рис. 134, б) нагревательные элементы обеспечивают лишь подогрев битума, непосредственно прилегающего к нагревательному устройству. Нагревательные элементы могут быть легко установлены в любой точке поверхности с помощью моста.

Битумохранилища а — с общим подогревом; б — с местным подогревом

Поверхностные нагреватели более эффективны, так как они быстро разогревают верхние слои битума, после чего его можно перекачивать, не дожидаясь полного разогрева всей массы,, находящейся в котловане. Качество битума при этом повышается, так как вода и механические примеси тяжелее битума и при разогреве опускаются вниз или выпадают в виде осадка. Расположение нагревательных элементов и заборного оборудования на поверхности позволяет также быстро производить ремонтные и профилактические работы, что при расположении подогревающих устройств по дну хранилища невозможно без освобождения от битума всей емкости.

При строительстве путей и дорог в ряде случаев строят временные хранилища, не требующие больших капитальных затрат. Временные битумохранилища обычно делают ямного типа глубиной от 0,5 до 2,5 м, но не ниже горизонта грунтовых вод. Дно и стенки хранилища облицовывают кирпичом, цементным или глиняным раствором, чтобы битум не проникал в грунт. Дно хранилища делают с уклоном 2—3% в сторону зоны разогрева, а стенки устраивают с откосом 1 : 1,5. Сверху хранилище должно иметь легкую кровлю.

В зависимости от вида теплоносителя различают битумохранилища с паровым, масляным, газовым и электрическим подогревом. В битумохранилищах с паровым подогревом теплоносителем является пар, подаваемый в змеевики под давлением 1 МПа (10 кгс/см2) от парообразователя котла или локомобиля. Установки такого вида не опасны в пожарном отношении, но из-за больших потерь пара являются экономически нецелесообразными.

В битумохранилищах с масляным подогревом в качестве теплоносителя используют масло с высокой температурой вспышки (около 300 °С). Из нагревательной печи масло поступает в змеевики битумохранилища, которые и нагревают битум до рабочей температуры 150— 160 °С. Газовый подогрев осуществляется дымовыми газами, образующимися при сгорании топлива в топке котла и направляемыми в жаровые трубы битумохранилища. Недостатком газового подогрева является его пожарная опасность.

Электрический подогрев является наиболее экономически целесообразным, так как отпадает необходимость в создании паровых котельных, водопроводных и канализационных сетей, обеспечивает возможность с помощью простых средств автоматизировать процесс нагрева при одном операторе. Электронагреватели изготовляют трубчатыми и пластинчатыми. Устанавливают их в зоне забора битума, так как они очень быстро разогревают битум до температуры 110—115 °С. Температура на поверхности нагревателей не должна превышать 200° С, так как более высокая температура приводит к коксованию битума, а при оголении нагревателей возникают пожары.

В последнее время для подогрева битума применяют установки инфракрасного излучения. Источники излучения располагают над разогреваемым битумом в герметическом колпаке, имеющем в центре заборное устройство, а сверху битумный насос с приводом. Применение инфракрасных излучателей позволяет снизить стоимость разогрева битума в 2 раза по сравнению с паронагревателями и на 75% по сравнению с электронагревателями. Органические вяжущие материалы от места их производства к асфальтобетонным заводам и битумным хранилищам перевозят железнодорожным транспортом в бункерных полувагонах, цистернах или автобитумовозами. Бункерный полувагон представляет собой железнодорожную платформу, на которой устанавливают 3—4 опрокидных бункера с двойными стенками и крышками. Перед разгрузкой в пространство между стенками в течение 20 мин пропускают пар, который расплавляет битум по всей поверхности соприкосновения, образуя тонкий жидкий смазочный слой. При опрокидывании бункера битум целым куском выпадает из бункера.

Из цистерн и .автобитумовозов битум разгружают после разогрева его до состояния, допускающего перекачку. Разогревают битум горячим паром, пропускаемым по змеевикам, уложенным по дну цистерны. В ряде случаев горячий битум перевозят в цистернах, имеющих термоизоляционный слой из войлока, шлаковой ваты или асбестового картона.

Для нагревания теплоносителя (пар, вода, масло), тепло которого расходуется для разогрева битума до рабочего состояния, применяют передвижные и стационарные котлы-парообразователи и нагреватели-циркуля-торы. Парообразователи и нагреватели-циркуляторы устанавливают на прицепных тележках, основной частью которых являются горизонтальные жаротрубные котлы. Жаровая и дымогарные трубы парового котла омываются водой, благодаря чему она нагревается и превращается в пар. Пар под давлением 0,8 МПа (8 кгс/см2) при температуре 175°С поступает к змеевикам, где отдает тепло битуму и конденсируется. Конденсат возвращается в котел по обратному трубопроводу.

В котле нагревателя-циркулятора вместо воды разогревается битум, который шестеренным насосом нагнетается в цистерну, откуда подогретый битум вновь возвращается в нагреватель-циркулятор, ускоряя процесс разогрева и разгрузки битума. Производительность котлов по нагреву битума в 2—4 раза больше, чем у парообразователей.

На асфальтобетонных заводах при приготовлении асфальтобетона используется только обезвоженный битум. Обезвоживание битума производится выпариванием из. него воды в битумоплавильных агрегатах, которые быают стационарными и передвижными, периодического и непрерывного действия.

Битумоплавильный агрегат непрерывного действия (рис. 136) состоит из котла, выносной топки с форсунками, подающими топливо, вентилятора и двух шестеренных битумных насосов. Топливо (мазут, нефть или газ) сжигается в топке, футерованной внутри огнеупорным кирпичом. Воздух, подаваемый в топку вентилятором, улучшает процесс сгорания топлива и интенсивность выхода продуктов сгорания в дымовую трубу. Вначале котел заполняется наполовину битумом, который разогревается до рабочей температуры, и из него выпаривается вода. Далее готовый битум насосом через вентиль подается в теплообменник. Одновременно в теплообменник через вентиль подается из битумохранилища обводненный битум, который в результате смешивания нагревается до температуры 140—150 °С и интенсивно выпаривается.

Из теплообменника битум через пароотделитель поступает в испарительную камеру и по лотку через отверстие стекает в основной резервуар котла. Горячие газы, омывая жаровые трубы, нагревают битум до рабочей температуры. Горячий битум насосом через трубу и вентиль выдается потребителю. Излишек битума по трубе возвращается в котел. Перегородка препятствует попаданию частично вспененного битума в меньший отсек, откуда готовый битум берут для нужд производства. Контроль за температурой и уровнем битума осуществляют с помощью термометров 9, 12 № поплавкового датчика уровня. В котел, объем которого составляет 14 м3, загружается 6—8,5 м3 битума. Агрегат способен выдавать до 3 т/ч обезвоженного битума.

. Схема передвижного битумоплавильного агрегата непрерывного действия ДС-17 (Д-506)

Чтобы предотвратить застывание битума в насосе, его подогревают горячим паром, подаваемым в рубашку. Обогрев насоса можно производить электрической энергией, для чего в рубашку устанавливают спираль мощностью до 1 кВт. Шестеренный битумный насос может развивать Давление до 0,6 МПа (6 кгс/см2) и перекачивать 0,5— 0,54 м3/мин битума.