установку, втопленную в нижнюю часть бокового приямка или подвесное заборное оборудование, перемещающееся по стенкам хранилища, по его длине, с забором битума из его средней части, куда битум постоянно стекает.

3.3. Разогрев битума в хранилище

Общий подогрев основных отсеков паровой, реже – масляный. Для местного нагрева битума применяют паровой, огневой и электрический нагрев. Обогрев инвентарных хранилищ осуществляется посредством масляного, реже – парового и электрического нагрева.

Электронагреватели. Электрические нагреватели применяют

только для поддержания рабочей температуры битума [17]. При малой площади нагрева и высокой температуреИнагревателей в битуме

образуются смолоподобные соединения. Электронагреватели приме-

няют открытого типа. Они состоят изДнесущего элемента – асбоце-

ментной трубы с навитой по наружной поверхности нихромовой спи-

ралью из ленты. Перед работой нагреватель должен быть погружен в

водимостью из стальной проволокиАдиаметром 5 – 6 мм представляют собой спираль, вставленнуюбв ас оцементную трубу; концы проволоки пропущены через стенку тру ы и закреплены.

битум, а при работе не должен оголяться. Нагреватели с высокой про-

вой гофрированной жести. Коаксиальные (соосные) пакетные нагреватели состоятСиз отдельных элементов, собранных в ряд по 40 – 50 шт. и соединенных последовательно.

Пластинчатыеи(пакетные) нагреватели изготавливают из листо-

Трубчатые электронагреватели (ТЭН) представляют собой трубку из мягкой стали, реже красной меди или латуни, внутри которой находится спираль из нихрома. Пространство между спиралью и трубкой заполнено тонкомолотым электроизоляционным материалом.

Затраты на энергию при электрическом нагреве битума больше, чем затраты на огневой нагрев. Электронагреватели просты по конструкции, имеют низкую стоимость, надежны, но ухудшают качество битума при длительном нагреве.

Системы огневого нагрева битума. Системы огневого нагрева битума применяют в битумохранилищах для нагрева битума до температуры перекачивания, в битумонагревательных котлах – для обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры, а также в автобитумовозах и автогудронаторах для поддержания рабочей темпера-

74

туры битума. Системы огневого нагрева битума просты по конструкции, надежны в эксплуатации, имеют малый расход металла.

Система состоит из горизонтальной жаровой трубы, вертикальных труб – воздухоподводящей и вытяжной, пропущенных через кровлю битумохранилища (см. рис. 3.4). Нагрев битума производится подачей газов от сжигания дизельного топлива по трубам диаметром 400...500 мм, уложенным по днищу битумохранилища. Этот способ применяют для нагрева битума в основных отсеках битумохранилищ до температуры перекачивания (95 °С).

Топливная система состоит из бака для топлива с регулировочным краном, малого топливопровода, воронки с нижним топливопроводом. Воздухоподводящая труба должна быть выше кров-

ние между малым топливопроводом и воронкой 0,4...0,5 м, расстоя-

ли битумохранилища на 1,5...2 м, воронка должна быть расположена на 1,5...2 м ниже верхнего края воздухоподводящейИтрубы. Расстоя-

рения 0,5...1 м. Топливо самотеком стекает из малого топливопровода в воронку и по нижнему топливопроводу – в зону горения [17].

ние между нижним топливопроводомДи кирпичной кладкой зоны го-

зоне падения капель днище жаровойАтрубы должно быть выполнено из кирпича. Теплопроизвод тельность ограничивается подачей воз-

Скорость подачи топлива регулируют по числу падения капель

из малого топливопровода в воронку. Для нормальной работы систе-

духа, осуществляемой естественнойб тягой дымовой трубы. По способу регулированияСподачи топлива систему называют капельницей.

мы разогрева битума достаточно 60...100 капель топлива в минуту. В

При достаточном уровне б тума над жаровой трубой капельница работает надежно и безопасно. Хотя температура дымовых газов и стенок дымовой трубы не очень велика, однако для исключения возгорания битума от стенок дымовой трубы ее выполняют двойной в зоне от жаровой трубы и высотой 1–1,5 м над самым верхним уровнем битума.

татками систем огневого нагрева битума являются высокая пожароопасность возгорания битума и топлива, применяемого для работы топки.

Паровой нагрев. Производится подачей по змеевикам и трубам пара давлением 0,6...1,2 МПа. Достоинство этого теплоносителя – мягкий режим нагрева (максимальная температура теплоносителя

75

270 °С). Недостатки – большая площадь змеевиков, возможность обводнения битума теплоносителем при нарушении герметичности змеевиков [16].

Масляный нагрев. При масляном (жидкостном) нагреве теплоносителем служат различные минеральные масла с высокой температурой вспышки или специальные высокотемпературные теплоносители. Первые безвредны, но пожароопасны; вторые менее пожароопасны, но очень токсичны. Нагрев теплоносителя производится горячим газом в котлах экранного типа и реже электрическими нагревателями. Недостаток масляного нагрева – возможность коксования масла в теплогенераторе, пожароопасность, необходимость установки дополнительного насоса для принудительной циркуляции масла. Достоинства

Рис. 3.5. Схема основных этапов нагрева битума в битумохранилище:

1 – основной отсек; 2 – дополнительный отсек; 3 – жаровые трубы битумонагревательного агрегата; 4 – битумонагревательный агрегат; 5 – змеевики нагрева битума в дополнительном отсеке; 6 – змеевики нагрева битума в основном отсеке; t1= 10 °С; t2 = 50 – 60 °С;

t3 = 80 – 95 °С; t4= 140 – 150 °С

76

Преимущество масляного и парового нагрева битума состоит в благоприятном режиме разогрева битума. Максимальная температура теплоносителя редко превышает 320 °С, а чаще составляет 270...300 °С, и битум при разогреве и хранении не теряет своих свойств, но ввиду небольшого перепада температур между теплоносителем и битумом (200...150 °С) площадь нагревателей (труб) должна быть 0,5...1 м2 на 1 м3 битума. Битум представляет собой аморфное вещество с плавным изменением вязкости от твердого состояния при t1= 5 °С до жидкотекучего при t4 = 160 °С. В основном отсеке происходит нагрев донными нагревателями битума до состояния текучести при t2= 50 – 60 °С и в дополнительном отсеке нагрева до температуры перекачивания t3= 80 – 100 °С. В битумонагревательном агрегате происходит разогрев до температуры t4= 140 – 150 °С.

3.4. Битумонагревательное оборудование

Битумохранилища с местным подогревом оборудуют нагрева-

тема битумопроводов 2. бРазогревательАимеет набор трубчатых регистров 3, по которымипоследовательно проходит теплоноситель – воздушный пар. На раме агрегата установлен также битумный насос для перекачиванияСбитума [4].

На многих асфальтосмесительных установках вместо битумохранилищ используют битумные цистерны. Цистерна 1 (рис. 3.7) вместимостью до 30 м3 имеет систему донных горизонтальных змеевиков 8 для общего подогрева битума и двойную систему спиральных змеевиков 4, расположенных в зоне отбора битума.

Для перекачивания битума служит шестеренный битумный насос с паровой рубашкой. Обогрев битума производится паром под давлением 0,8 МПа. Пар подводится к теплообменникам по трубопроводам 5. Разогретый битум отводится из цистерны по трубе 6. Внутри вертикального теплообменника установлен фильтр 7, выполненный из металлической решетки.

Цистерны оборудованы площадками с ограждениями, площадки соединены переходным мостиком. Работой битумного насоса управляют с пульта управления, расположенного рядом с насосом. Битум-

77

ные коммуникации можно обогревать паром, электричеством и высокотемпературным органическим теплоносителем.

Уровень битума в цистерне контролируют с помощью поплавковых указателей. Для загрузки битума служит патрубок 3 с проходным краном. Если имеется битумохранилище, то подающий битумопровод присоединяют к резервному патрубку 2. Для монтажных и ремонтных работ предусмотрены горловины 10 с крышками и люк 9 в задней стенке цистерны. В крышках люков имеются патрубки для визуального наблюдения за состоянием битума, а в отдельных случаях и для загрузки цистерны битумом.

Для использования в битумных системах высокотемпературных органических теплоносителей (нефтяных масел и дитолилметана) служат нагреватели, в состав которых входят котел, топливная система, насос для перекачивания теплоносителя, расширительный бак и пульт управления. Котел состоит из плотно навитых внутреннего и наружного змеевиков, соединяемых последовательно. Нижняя камера котла является топкой. Она оборудована форсункой для солярового

Рис. 3.6. Нагревательно-перекачивающий агрегат

Для подачи теплоносителя к месту использования служит шестеренный насос. Этот же насос заполняет органическим теплоносителем змеевики и нижнюю часть расширительного бака.

78

Нагреватель снабжен системой автоматики, отключающей подачу топлива и подающей световой сигнал на пульт управления при отклонении выходных параметров от заданных.

Нагреватели битума (битумоплавильни) служат для плавления, обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры 130 180 ºС. При этом битум очищается от механических примесей (песка, гравия и т.п.), которые в расплавленном битуме выпадают в осадок [4]. Присутствие в битуме влаги понижает его вяжущие свойства, а наличие механических примесей вызывает изнашивание битумных насосов, кранов и сочленений битумопроводов.

Битумоплавильные агрегаты могут быть стационарными и передвижными, периодического и непрерывного действия. Широкое распространение получили битумоплавильные агрегаты периодического действия, состоящие из трех битумных цилиндрических котлов, сваренных из листовой восьмимиллиметровой стали.

Котлы заключены в общую кирпичную кладку. Каждый котел имеет индивидуальную топку из огнеупорного кирпича и нагревательные каналы, по которым проходят продукты сгорания, омывая стенки котла. Дымоход выполняют общим для трех котлов с одной дымовой трубой. Обогрев котлов производится газами, получаемыми от сгорания в топке мазута, нефти или газа.

Котлы битумоплавильных агрегатов могут быть дополнительно оборудованы жаровыми трубами, вваренными внутрь котла. Это ус-

79

коряет разогрев битума, но затрудняет перемешивание его в котле, а также чистку последнего.

Котлы загружают через верхние горловины, а разогретый битум сливается (выдается) через сливную трубу в задней стенке котла.

При нагреве сильно обводненного битума происходит обильное пенообразование. Пена заполняет все свободное пространство котла и выливается через край загрузочного отверстия. Для предотвращения этого все три котла в верхней части (в загрузочных горловинах) соединены между собой трубой большого диаметра. Пена, дойдя до уровня трубы, переливается по ней в соседний котел.

Часто для борьбы с пеной устанавливают на котлах специальные мешалки – пеногасители, представляющие собой проходящий

поперек всех котлов вал с насаженными лопастями, которые, вращаясь, гасят пену (рис. 3.8). Кроме этого, мешалки способствуют более равномерному нагреву битума, уменьшают перегрев возле нагревательных элементов.

Рис. 3.8. Битумная цистерна, оборудованная лопастной мешалкой:

1 – корпус цистерны;

2 – жаровые трубы; 3 – лопастная мешалка

Для сокращения трудоемкости подогрева и обезвоживания применяют битумоплавильные агрегаты непрерывного действия, работающие на жидком топливе или на электрической энергии.

Битумоплавильный агрегат непрерывного действия (рис. 3.9) состоит из котла, выносной топки 17 с форсунками, вентилятора и двух шестеренных битумных насосов 24 и 25. Битумный насос, уста-

80

новленный в битумохранилище или у битумных цистерн, по битумопроводу подает битум к агрегату [17].

При открытом кране 4 и закрытых кранах 23 и 22 битум через теплообменник 5 и влагоотделитель 9 заполняет котел до минимального допустимого уровня, т.е. несколько выше верхней жаровой трубы 20. Во избежание остывания битума его откачивают из теплообменника и трубопроводов путем изменения направления вращения битумного насоса 27.

После продувки внутренней полости топки, жаровых труб, всех газоходов и дымовой трубы 16 топку разжигают. По достижении температуры 95 98 ºС открывают проходной кран 23, включив циркуляционный насос 25 для подачи битума в теплообменник 5.

Рис. 3.9. Битумоплавильный агрегат непрерывного действия:

1 битумохранилище; 2 возвратный битумопровод; 3 предохранительный клапан; 4, 22, 23 – краны; 5 теплообменник; 6 термометры; 7 трехходовой кран; 8 циркуляционный трубопровод; 9 влагоотделитель;

10 испарительная камера; 11 перегородка; 12 дно испарительной камеры; 13, 14 – указатели уровня; 15 выходное отверстие испарительной камеры; 16 дымовая труба; 17 топка; 18 рама; 19 поплавковый датчик уровня; 20 жаровые трубы; 21 выдающая труба; 24, 25 и 27 – битумные насосы; 26 загрузочный битумопровод

Битум, проходя через влагоотделитель 9 и разливаясь тонким слоем по дну 12 испарительной камеры 10, постепенно обезвоживается. После достижения температуры 135 140 ºС и полного обезвоживания битума, находящегося в котле, приступают к непрерывному

81

обезвоживанию, нагреву до рабочей температуры битума, поступающего из битумохранилища. Для этого включают подающий битумный насос 27 и через открытый кран 4 начинают подавать обводненный битум из битумохранилища.

В теплообменнике 5 битум, имеющий рабочую температуру, смешивается с обводненным битумом и нагревает его до температуры 140 150 ºС, при которой происходит интенсивное выделение пара. Из теплообменника битум через влагоотделитель 9 поступает в испарительную камеру и по ее дну через отверстие 15 стекает в основной резервуар котла. Здесь он нагревается горячими газами, идущими из топки 17 по жаровым трубам 20, до рабочей температуры и насосом 24 через трубу 21 и кран 22 выдается потребителю.

Излишек битума через трехходовой кран 7 и трубопровод 8 возвращается в котел. Чтобы не допускать Ипопадания в асфальтосме-

ситель не полностью обезвоженного битума, в котле установлена пе-

регородка 11. Контроль за температуройДи уровнем битума осуществ-

ляется с помощью термометров 6 и поплавкового датчика уровня 19.

Воздух, подаваемый вентиляторомАв форсунку, предварительно подогревается, проходяипод кожухом, которым окружена топка. Отрабо-

Топка 17 представляет собой барабан цилиндрической формы,

футерованный внутри огнеупорным кирпичом. На одной раме с топ-

кой установлены вентилятор-воздуходувка с электродвигателем, топливный насос с двигателемб, пусковая аппаратура и бак для топлива.

тавшие газы отводятся через дымовую трубу 16. С

Рис. 3.10. Нагреватель битума

82

Нагреватели битума часто комплектуют из нескольких агрегатов [4]. В состав нагревателя (рис. 3.10) входят: расходная битумная емкость 1, трубчатый нагреватель 2, резервуар обслуживания 3, топливный бак 4 с топливной системой, пульт управления и битумопроводы.

Резервуар 3 обслуживания предназначен для непрерывного выпаривания влаги из битума, подаваемого из битумохранилища и подогретого в трубчатом нагревателе.

Внутри котла резервуара обслуживания расположены теплообменник, испарительный лоток, пароотделитель, электронагреватели, а на раме – битумный насос с электроприводом.

Трубчатый нагреватель (рис. 3.11) предназначен для нагревания битума до рабочей температуры [2]. Он выполнен в виде цилиндрической емкости, между торцовыми внутренними стенками которой установлены битумные трубы. В переднюю торцовую стенку встроена

Рис. 3.11. Трубчатый нагреватель:

1 – форсунка; 2 – топка; 3, 10 – передняя и задняя торцовые стенки; 4 – дымовая труба; 5, 6, 12 – кожухи; 7 – вставка; 8 – трубы; 9 – кольцо; 11 – окно; 13 – рама; 14 – соединительный клапан;

15 – дутьевой вентилятор

Топочное пространство нагревателя образуется между торцовыми стенками и экраном из битумных труб. Для подачи воздуха к форсунке служит центробежный вентилятор. Расходная битумная ем-

83

кость предназначена для приема обезвоженного и нагретого до рабочей температуры битума.

Для хранения, подогрева, поддержания рабочей температуры жидкого топлива и для подачи его к форсункам трубчатого нагревателя предназначен топливный бак. Топливный бак имеет емкости для мазута и дизельного топлива, подогреватель, топливный насос.

Все битумопроводы имеют систему обогрева, предотвращающую возможное застывание битума. Обогрев обычно осуществляется циркуляцией пара по трубе, уложенной внутри битумопроводов. В последнее время все чаще стали применять наружный и внутренний электрический обогрев битумопроводов.

1.В чём заключается сложность храненияДбитумаИ?

2.От чего зависит кинематическая вязкость битума?

3.Какие типы нагревателей битумаАсуществуют?

4.Из-за чего происходят потери тепла в битумохранилище?

5.С какой целью производится тепловой расчёт битумохранилища?

6.По каким причинамбпроисходит обводнение битума?

7.Как производится о езвоживание битума?

8.По какому принципуивы ирается расположение битумной базы?С

84