5.14. Технологические схемы и компоновка складов органических вяжущих

Технологический процесс работы склада органических вяжущих состоит из следующих операций:

- выгрузка вяжущих из транспортных средств; - хранение вяжущих в специальных хранилищах;

- подготовка вяжущего для применения в том или ином технологическом процессе, включая приготовление составленных вяжущих за-

В связи с тем, чтоАодним из основных технологических процессов подготовки битума является его тепловаяДобработка, битумохранилища классифицируются по способу подогрева или по виду теплоносителя:

- с паровым разогревом; - масляным подогревом; - электрообогревом;

- газовым обогревом. И Собственно битумохранилища представляют собой специально обо-

рудованные емкости, в которых хранят и производят предварительный подогрев вяжущих.

Хранилища состоят из емкости-резервуара, приямка, систем подогрева и перекачки.

Стационарные битумохранилища имеют емкость до 3000 т и состоят из отдельных секций емкостью 250–600 т каждая, что позволяет хранить битумы различных марок.

Стационарные битумохранилища, как правило, закрытого типа, выполнены из бетона или железобетона. Дно хранилища имеет уклон 1–3‰ в сторону приямка.

126

Емкость временных хранилищ ямного, полуямного или наземного типов изменяется в широких пределах но, как правило, не превышает 500 т. Стенки и днища укрепляют сборными железобетонными плитами. Для предотвращения обводнения битума атмосферными осадками, засорения пылью емкости должны иметь кровлю.

Инвентарные передвижные хранилища представляют собой металлические цистерны различной емкости, оборудованные системой подогрева и поддерживания рабочей температуры битума. Характеристики битумных ц стерн пр ведены в табл. 5.10.

Все шире начинают применяться битумохранилища с центральным забором битума, они оборудуются передвижным плавающим нагреватель- но-заборным устройством. По этой схеме вяжущееИв месте нагрева всасы-

вается заборным устройством и перекачивается в битумоплавильные котлы.

Нагревательно-перекачивающий агрегат -592 представляет собой самоходную тележку с фермой типа мостового крана, на которой монтируют пульт управления 3 и механизмы: подъема, разогрева, передвижения, насосной установки, паробитумопроводной сети и гидропривод подъема.

Нагреватель состоит из пакета трубчатых регистров. Внутри его установлен битумный насос, откачивающий готовый битум в битумные котлы. Этот агрегат выгодно отличается от стационарных донных регистров, выполняющих роль разогревателей. Ремонт донных разогревателей можно выполнять только после полного спуска битума из хранилища. Агрегат

127

Д-592 является комплектующим оборудованием асфальтосмесительных установок Д-508 и Д-617.

Пароподогрев органических вяжущих остается пока наиболее распространенным способом разогрева. При этом способе по дну битумохранилища укладывают трубы на бетонных опорах, а в приямке устраивают систему паровых регистров (в виде змеевика, трубчатых цилиндров или

128

плоских батарей) (рис. 5.6). По трубам и регистрам пропускают насыщенный пар. Максимальная температура нагрева вяжущего достигает

тельная трубабс патру ком; 11 – подвод пара к нагревателю приямка; 12 – подвод пара к ши ерному за-

твору; 13 – подвод пара к донному нагревателю; 14 – паропровод

Д температуры (например, вязкие битумы до Т=170–180И°С). Этот способ

Иногда в качестве теплоносителя используют различные нефтяные масла. В этом случае вяжущие материалы можно подогревать до рабочей

экономичнее пароподогрева, однако коксование масел в трубах и батареях приводит к их загрязнению, необходимости чистки и сокращению срока

службы.

Газовый подогрев является достаточно экономичным способом и позволяет достигать высокой температуры вяжущего. В зависимости от способа получения газа при сжигании топлива и подачи его в систему нагрева возможны следующие три схемы:

1. Схема первая – вяжущие материалы подогреваются отходящими из плавильной установки или котлов горячими газами. Газы, образующиеся при сжигании топлива в плавильне, с помощью системы задвижек отводятся от вытяжной трубы и подаются в жаровые стальные трубы диаметром 10 дюймов, проложенные через приямок и по дну хранилища. От-

129

работанные охлажденные газы отводятся в атмосферу вентилятором через вытяжную трубу хранилища. Подогретые в приямке вяжущие материалы перекачиваются насосом в плавильню. При такой схеме подогрева хранилище совмещается с плавильней. Поскольку используются отходящие газы, коэффициент полезного действия плавильной установки повышается. По сравнению с пароподогревом в результате применения такой схемы снижается себестоимость приготовления органических вяжущих материалов примерно на 3–8%. Однако при этом способе повышается пожароопасность, в связи с чем необходимо разрабатывать специальные мероприятия по пожарной профилактике. Кроме того, эта схема не обес-

труб (до 0,9 атм). РассматриваемаяАсхема 2 обладает преимуществами и недос-

татками по сравнению со схемой 1, с ней несколько экономичнее, она имеет повышенную теплоотдачу, поэтому может применяться в районах с прохладным климатом.

3. Схема третья – вяжущие материалы подогреваются от газовой горелки. Как и в двух первых схемах,Дпрокладывают жаровые трубы диаметром 8–10 дюймов в хранилище и 2–2,5 дюйма в приямке. В связи с высокой температурой газов устанавливают вентиляторы с давлением не менее 2–3 атм. Схема 3 обеспечивает более экономичный подогрев вяжущих по сравнению со схемами 1 и 2.

Для подогрева вяжущих в хранилище и приямкеИиспользуют различные электронагреватели (рис. 5.7).

Пластинчатый нагреватель состоит из 6 стальных листов размером 510x710 мм, толщиной 0,32–0,35 мм, которые разрезаются на 9 зигзагообразных полос шириной разреза 4 мм. Стальные листы изолированы между собой деревянными брусками размером 4х4х60 см, прокладками из листового асбеста толщиной 2 мм и стянуты болтами. В результате создается пакетный нагреватель общей длиной полосы 38 см. Поверхность нагрева такого нагревателя 4 м, напряжение 50–65 В, мощность 5,5 кВт, вес около

20 кг.

Нагреватели опускают в хранилище или приямок на подвесках. Лучшим является жесткое закрепление нагревателей, облегчающее их извлечение из вяжущих материалов для чистки и ремонта.

130

состояние баз, требует, однако, большогоДколичества энергии, вызывает трудности при эксплуатации, в частности, при подъеме нагревателей для их чистки и ремонта.

Подогрев инфракрасными лучами основан на использовании тепловой энергии электрических рефлекторов-излучателей. Четыре рефлектора помещены в герметически закрытый алюминиевый корпус. Корпус ребристый, что позволяет довести его площадь нагрева до 13 м на 1 т разогреваемого битума. Спираль электронагревателя из нихромовой проволоки монтируют на термоизоляционном конусе. При нагреве температура спирали повышается до 120 °С и создает мощность до 3,5 кВт на 1 м нагревательной поверхности. Размеры нагревателей от 32 до 74 см, производительность их от 100 до 1000 кг/ч при температуре нагрева материалов до 100 °С. Преимущества таких нагревателей: излучатель не контактирует с

131

поверхностью нагрева, при выходе из строя одного излучателя работа нагревателя не приостанавливается, ввиду небольших размеров и простоты конструкции нагреватели очень удобны при эксплуатации.

При использовании специальных нагревателей забор битума производится в хранилище, котловане или любой емкости, и за один цикл битум доводится до рабочей температуры 160 °С.

Конструкция такого нагревателя приведена на рис. 5.8. Под колпаком монтируют электронагреватель, представляющий собой соединенные керамическ ми планками-изоляторами секторы из стального листа толщиной 3 мм с з гзагообразными разрезами. Непосредственно над нагревателем расположен змеев к из стальных труб диаметром 2 дюйма, общей

Рис. 5.8. Комбинированный электронагреватель для бескотловогоИприготовления битума: а – разрез нагревателя; б – вид нагревательного элемента снизу; 1 – нагре-

вательный элемент; 2 – змеевик; 3 – планки керамического изолятора; 4 – теплоизоляция; 5 – электромотор; 6 – подвеска; 7 – шестеренчатый насос; 8 – выходное отверстие змеевика; 9 – входное отверстие шестеренчатого насоса; 10 – секторы из стального листа

При нагревании металлического сектора возникает инфракрасное излучение, направленное в сторону битума, находящегося в хранилище, и в сторону змеевика. При опускании нагревателя к поверхности битума по-

132

следний интенсивно нагревается. Температура нагревательного элемента достигает 400 °С. Битум, нагретый в тонком поверхностном слое, быстро засасывается насосом и подается в змеевик. Пройдя путь 80 м по змеевику, битум нагревается до температуры 160 °С и через выходное отверстие подается в автогудронаторы, смеситель или рабочую емкость. Битум с ниж-

ванном нагревателе это тепло используют для нагрева змеевика, что повышает КПД нагревателя. Электроспираль обычных рефлекторов нагревается до высокойбАтемпературы (1200 °С), это вызывает шлакование битума и быстро вывод т з строя спираль. При использовании такого нагревателя температура сравн тельно невысока и нагреватель можно приближать к поверхности вяжущего ез риска вызвать шлакование, срок службы нагревателя увел ч вается.

Производительность одного нагревателя 1–1,2 т/ч, мощность 120 кВт. В хранилище может ыть установлено несколько нагревателей.

Недостатком нагревателя является его высокая мощность, что требует большого расхода электроэнергии.

Для обезвоживания вяжущих материалов и нагрева их до рабочей температуры служат плавильные установкиД, в которых также разжижают и приготовливают составленные вяжущие. Плавильни состоят из нескольких (2 –5) котлов, соединенных между собой.

Технологический процесс работы плавильных установок состоит из следующих операций: перекачки подогретого до температуры 80–100 °С вяжущего из хранилища в котлы; обезвоживанияИего при нагреве до температуры 110–120 °С; нагрева до рабочей температуры и выдачи вяжущего.

Для перекачки вяжущих материалов из хранилища в плавильню применяют битумные насосы.

Органические вяжущие перекачивают по металлическим трубам диаметром 3–4 дюйма. Для уменьшения теплопотерь трубопроводы изолируют с поверхности различными материалами малой теплопроводимости: шлаковатой, асбестом и др. Более эффективная изоляция битумопроводов достигается, когда их помещают в трубе (рубашке), по которой циркулирует утеплитель (газ, пар). В некоторых случаях используют электроподогрев трубопроводов.

133

Технология обезвоживания и нагрева вяжущих сводится к следующему. После загрузки котла вяжущим в количестве не менее 50–60% его емкости начинают подогрев, медленно повышая температуру.

Затем котел догружают до 75–80% объема.

Для ускорения подогрева и предотвращения вспенивания применяют Смеханическое перемешивание или циркуляцию материала с помощью насоса. Пенообразование обводненного битума может вызвать выплески и пожар. Весьма эффективно применять противопенные химические добавки, напр мер, н зкомолекулярный синтетический каучук СКТН-1 (2–3 ка-

пли на 10 т вяжущего) ли МКТ-1 (4–6 капель на 10 т вяжущего). обходимоПосле выпар ван я влаги вяжущий материал перекачивают в рабочий котел, где его продолжают нагревать до рабочей температуры

(130–170 ° ), предусмотренной технологическим процессом. При этом неметь в в ду, что перегрев вяжущих значительно ухудшает их

ремешиваютбАдо однородного состояния. ля разжижения битумов класса МГ применяют по этой же технологи тяжелые разжижители: нефть, мазут, жидкие битумы, каменноугольное масло и др.

физико-механ ческ е свойства.

Если в процессе ра оты возникают перерывы при заборе вяжущих продолж тельностью олее 5 ч, то температура нагрева за это время может

понизиться по отношен ю к нормальной на 25–30 °С.

Общая продолж тельность нагрева зависит от марки вяжущего, рабочей температуры, типа плавильни, температуры воздуха и колеблется от

5 до 12 ч.

В котлах плавильни также разжижают битумы и дегти. Для разжижения битума класса СГ в о езвоженный и подогретый до температуры 90–100°С битум вводят легкие разжижители (лигроин, керосин и др.) и пе-

меньшей вязкостью в котел с битумомДбольшей вязкости. При перекачке битумов топки котлов по соображениям противопожарной безопасности выключают.

Если необходимо приготовить составленный битум, то составные

части нагревают до рабочей температуры и смешивают, вливая битум с И

Бескотловой способ нагрева органических вяжущих материалов был предложен В.И. Колышевым и К.Т. Бессоновым. Принципиальная схема предложенной ими установки состоит в следующем. з двух специально построенных печей горячие газы поступают в жаровые трубы диаметром 10 дюймов, установленные в хранилище и приямке на бетонных подставках. Битум предварительно подогревают в хранилище, он самотеком поступает в приямок, где дополнительно системой жаровых труб его подогревают до рабочей температуры и сливают в автогудронатор.

Впоследствии эта идея получила более глубокое развитие. Было предложено нагревать битум в тонком слое с использованием элек-

134

троэнергии и газа, что послужило основой для разработки бескотлового способа приготовления органических вяжущих материалов. Бескотловая установка для приготовления битума (рис. 5.9) разработана Ростовским-на- Дону инженерно-строительным институтом. Из хранилища битум подается насосом в напорный бак, где подогревается с помощью электроспирали до температуры 80–85 °С. Из бака битум самотеком поступает на первый и второй лотки, на дне которых смонтированы электроспирали. Проходя эти лотки, нагретый битум в тонком слое обезвоживается и далее поступает на третий лоток, на дне которого также есть электроспираль, и здесь нагревается до рабочей температуры 160–170 °С. Приготовленный битум сливают

А Д И Рис. 5.9. Установка для бескотлового электропоточного обезвоживания и подогрева

битума: 1 – напорный бак; 2 – лотки из асбоцементных труб; 3 – расходный бак; 4 – защитная решетка; 5 – приямок для битумного насоса; 6 – битумный насос

135