С параллельной подачей материала:

1 - каменный материалы; 2 - продукт сгорания топлива горелки;

3 - битум; 4 - готовая асфальтобетонная смесь.

Несмотря на различные конструкции, все расположенные внутри сушильно-смесительных агрегатов лопасти имеют одно назначение:

обеспечение нагрева заполнителя в горячих газах горелки без приведения заполнителя в контакт с пламенем;

обеспечение сушки заполнителя;

перемешивание заполнителя с битумом;

обеспечение нагрева готовой смеси до требуемой температуры.

В целях улучшения теплообмена внутри сушильно-смесительного барабана и уменьшения количества вредных выбросов в атмосферу на ряде асфальтосмесительных установок используется противопоточная подача материала (рис. 3.23).

В этих установках материал поступает в верхнюю часть барабана, тогда как горелка расположена в его нижней части (как на асфальтосмесительных установках циклического действия), материал подается вниз, навстречу потоку горячего газа, при этом подача битума - не в главной секции сушильно-смесительного барабана.

Для смешения нагретых материалов с битумом предназначена дополнительная секция. Смешение происходит за горелкой в отдельной изолированной камере, защищенной от воздействия горячих газов.

Рис. 3.23. Агрегаты асфальтосмесительной установки

С противоточным движением материала:

1 - битум; 2 - воздух; 3 - горячая асфальтобетонная смесь;

4 - старый асфальтобетон; 5 - продукты сгорания топлива горелки;

6 - каменные материалы.

Определенный интерес представляет модернизация производства приготовления асфальтобетонных смесей в установках непрерывного действия типа М-Раск фирмы «Astec» США за счет использования конструкции сушильно-смесительного барабана (рис. 3.24а (цв.)) по технологии «двойной барабан» (DOUBLE BARREL).

Конструкция сушильно-смесительного барабана DOUBLE BARREL (рис. 3.24б (цв.)) предусматривает четкое разделение сушильного барабана с камерой смешения, что позволило обеспечить эффективную сушку и нагрев материалов для обеспечения паспортной производительности асфальтосмесительной установки.

Сушильный барабан разделен на 4 зоны (рис. 3.24в (цв.)): зона загрузки; зона первичной сушки и обработки; зона интенсивной сушки; зона горения.

Конструкция лопаток в зоне загрузки обеспечивает формирование потока материала по сушильному барабану. Лопасти зоны первичной обработки и сушки обеспечивают интенсивное удаление влаги из каменных материалов, а также прогрев и разрушение комков в песчаных фракциях перед поступлением в зону интенсивной сушки.

В зоне интенсивной сушки лопатки обеспечивают эффективный нагрев материала в потоке разогретых материалов.

Конструкция лопаток обеспечивает равномерное разделение материала по диаметральному сечению сушильной камеры и повышает эффективность теплоотдачи горелки.

Разность температур на диаметрально противоположных сторонах сушильного барабана не превышает 40-50 °С.

В зоне горения материал стекает под лопатки зоны, тем самым исключается попадание материала в факел горелки и обеспечивается защита раковин барабана от термического воздействия горелки.

По окончанию сушки материал под воздействием гравитации перетекает в камеру смешения (рис. 3.25 (цв.)). Контроль температуры горячих инертных материалов осуществляется ИК-датчиком, который связан с контролером горелки сушильного барабана, для обеспечения автоматического поддержания заданной температуры материалов.

Камера смешивания разделена (условно) на несколько зон:

• зона загрузки горячих материалов;

• зона сухого перемешивания (используется для ввода регенерируемого асфальтобетонного покрытия и его разогрева или для ввода стабилизирующей целлюлозной добавки и её распределения среди инертных материалов);

• зона ввода битума (битум подается из 8 форсунок);

• зона ввода минеральных наполнителей (минеральный порошок и собственный минеральный наполнитель);

• зона интенсивного перемешивания и зона выгрузки готовой смеси;

Камера смешивания имеет масляный обогрев зоны смешивания материалов и тепловую изоляцию толщиной 76 мм. Смешивание компонентов асфальтобетонной смеси осуществляется под воздействием специальных лопаток, схема расположения которых приведена на рис. 3.26 (цв.).

Сушильно-смесительный барабан асфальтосмесительной установки М-Раск выполнен коаксиальным (два барабана один внутри другого). При этом внутренний барабан является сушильным барабаном с противоточным обогревом.

Внешний барабан, который не полностью охватывает внутренний, снабжен внутри лопатками и является смесителем. Лопатками также оснащена и внутри соответствующая наружная сторона внутреннего барабана. Внешний барабан имеет теплоизоляции и не вращается. Процесс смешения смеси происходит в кольцевом пространстве между двумя сушильными барабанами.

Преимущество конструкции сушильно-смесительного барабана DOUBLE BARREL состоит в обеспечении возможности лучшего просушивания каменных материалов за счет их перемещения по всей длине барабана и меньшего изменения свойств битума за счет его впрыскивания во внешний барабан, изолированный от непосредственного воздействия горелки и топочных газов.

Топливные системы

Требования к топливным системам современных сушильных агрегатов асфальтосмесительных установок очень высоки. Полнота сгорания топлива, высокая термическая стойкость, большой срок службы и высокая надежность, взрывобезопасность и экономичность, возможность автоматического контроля работы и дистанционного управления - основные качества, которыми должны обладать топливные системы.

Необходимо отметить, что полноте сгорания топлива часто уделяется недостаточное внимание. При неполном сгорании частицы сажи и неразложившегося топлива обволакивают частицы пыли, тем самым, увеличивая ее парусность и ухудшая гидрофильность, что снижает эффективность инерционных и мокрых пылеулавливающих устройств. Кроме того, такие частицы вызывают «засаливание» тканевых фильтров, значительно повышая их сопротивление.

Использование для производства асфальтобетонных смесей пыли при наличии в ней продуктов неполного сгорания топлива может отрицательно отразиться на качестве приготовляемых смесей.

Основными элементами топливных систем являются опоры с тонкой стенкой, на которой смонтированы: горелка, запальник, фотодатчик контроля наличия запального факела и бак.

Горелки

Основной функцией горелки является смешение топлива с воздухом в требуемом соотношении для полного сгорания топлива. Недостаток воздуха приводит к потерям тепла из-за неполного сгорания и к загрязнению окружающей среды продуктами неполного сгорания. С увеличением избытка воздуха растут потери топлива с уходящими газами.

При неполном сгорании топлива также ухудшаются свойства готовой асфальтобетонной смеси. Остатки топлива могут уменьшить вязкость битума, а топливо может осаждаться на крупных частицах заполнителя, что предопределяет образование на этих частицах пленки и последующее недостаточное смачивание этих частиц битумом.

Горелки классифицируются по следующим критериям:

коэффициенту избытка воздуха; проценту утечки воздуха; относительным потерям в корпусе; температуре подаваемого вентилятором воздуха; проценту удаленной из заполнителя влаги; температуре приготовленной смеси; использованию топлива; степени нагрева заполнителя.

Большинство современных горелок представляют собой компактную конструкцию, предназначенную для работы на жидком, газообразном и твердом топливе. Причем переход с одного вида топлива на другой может производиться посредством незначительных регулировок.

Газообразное топливо включает в себя как природный газ, так и пары нефтяного топлива. К жидким топливам относятся сжиженные пропан, битум, мазут и другие переработки нефтяного топлива. Твердые топлива - это угольная пыль и различные углеводороды.

В сушильных и сушильно-смесительных агрегатах, как правило, используются горелки двух типов. Большинство асфальтосмесительных установок оснащены горелками, в которые нагнетающим вентилятором (расположенным на самой горелке) подается от 30 до 45 % воздуха необходимого для полного сгорания топлива. Подача в топочную зону вторичного потока воздуха (10-55 %) обеспечивается дымососом (рис. 3.27, 30 % воздуха подается нагнетающим вентилятором, 70 % воздуха подается дымососом).

Рис. 3.27. Горелка с раздельной подачей воздуха:

1 - нагнетающий вентилятор горелки; 2 - дымосос.

Отдельные горелки сконструированы так, что весь необходимый для сгорания топлива воздух подается в корень факела нагнетающим вентилятором. Горелки данного типа (рис. 3.28) называют горелками со 100-процентной подачей воздуха. Они намного эффективнее, чем горелки с раздельной подачей воздуха.

Рис. 3.28. Горелка с подачей всего воздуха в корень факела:

1 - топливо, 2 - нагнетающий вентилятор.

Для оснащения асфальтосмесительных установок фирмы «Веnninghoven» (Германия) используются горелки RAX JET TURBO дизельного топлива, газообразного топлива (природный газ, биогаз и др.), жидкого газа (пропан, бутан и др.), твердого топлива (уголь, биомасса, торф и др.). При использовании дизельного топлива его под высоким давлением (в сочетании со сжатым воздухом) через форсунку распыляют в головной части горелки, где оно перемешивается с потоком воздуха, идущего от вентилятора, и поджигается запальником устройства, работающего на пропане.

Стабильное чистое пламя способствует эффективному нагреву инертного материала, находящегося в районе сушки.

С помощью синхронизированного узла управления во всех диапазонах достигается оптимальное перемешивание топлива с воздухом, что обеспечивает эффективное сгорание топливной смеси.

Нагревательные аппараты обеспечивают предварительный нагрев вязких видов топлива (жиры, мазут и масляные отходы). Это способствует идеальной вязкости топлива, что обеспечивает эффективное сгорание, исключающее негативное влияние на окружающую среду.

При эксплуатации газовых горелок газ через газораспределительное устройство, оснащенное предохранительными и контрольными приборами, подается в головную часть горелки под давлением 300 мбар через газораспределительное кольцо, где он перемешивается с воздухом, подаваемым вентилятором. При этом обеспечиваются экономичность и экологически чистое сгорание топлива.

При использовании горелок жидкого газа пропан, бутан и другие смеси хранятся в специальных емкостях, откуда с помощью насоса высокого давления подаются под давлением 10 бар в горелку, на которой смонтировано газораспределительное устройство.

Посредством дозирующего вентиля топливо в заданном объеме через специальную форсунку впрыскивается в головную часть горелки, где поджигается и сгорает.

При эксплуатации горелок твердого топлива уголь, биомасса, торф и др. изначально доводятся до порошкообразного состояния, доставляются на АБЗ и хранятся в специальном силосе, защищенном от перепадов давления. На выходе из силоса смонтирована система дозирования, которая обеспечивает подачу порошкообразного топлива отмеренными дозами по пневматическому трубопроводу к горелке.

Установленная внутри горелки распределительная камера обеспечивает равномерное распределение топлива. В головной части горелки достигается оптимальное перемешивание топлива и воздуха с последующим чистым сгоранием данной топливной смеси. Допускается использование низкокачественной топливной пыли при условии примечания усиленного вторичного поддерживающего пламени.

Таблица 3.10.