Получите бесплатную консультацию. У нас самые лучшие цены.

Горячая линия: 8(846)300-444-0

Часы работы: 9am-6pm пн.- пт.

Корзина

Ресурсосбережение при подготовке битума

Одним из самых неразвитых технологических участков современных асфальтобетонных заводов (АБЗ) является битумное хозяйство. Подготовка вяжущего осуществляется в металлических резервуарах с передачей тепла свободной конвекцией и теплопроводностью. Из известных способов интенсификации процесса теплопередачи широко применяются лишь увеличение теплоотдающей поверхности или поверхностной мощности нагревателя. Последний способ нередко приводит к ухудшению качества битума, коксованию на нагревательных элементах и снижению их теплоотдающей способности.
Технология подготовки, после предварительного нагрева в битумных хранилищах до 80-90 ºС, включает разогрев вяжущего в резервных котлах до рабочей температуры (от 140 до 160 ºС в зависимости от марки вяжущего); поддержание заданной температуры в расходной емкости, непрерывная подача вяжущего по контуру рециркуляции битумным насосом к дозатору; объемное или массовое дозирование битума и впрыск под высоким давлением в смесительную камеру асфальтосмесительной установки.
Процесс нагрева вяжущего в резервных котлах является весьма энергоемкой процедурой и в зависимости от поверхностной мощности и величины теплоотдающей поверхности, а также от типа и качества тепловой изоляции продолжается от 6-8 до 10-12 часов. Оставшееся время (порядка 12-16 часов) нагревательная система работает на компенсацию внешних потерь, величина которых определяется температурным градиентом между корпусом технологической емкости и окружающей средой, то есть, в первую очередь, качеством тепловой изоляции и требуемой величиной температуры вяжущего. Нагревательные элементы расходной емкости в течение всей рабочей смены также работают на компенсацию потерь.
Таким образом, для поддержания заданной температуры суточной нормы битума нагреватели вынуждены работать порядка 20-24 часов в режиме компенсации внешних потерь.
Средние часовые потери при наличии хорошей тепловой изоляции и высоких летних температурах окружающего воздуха составляют порядка 1-2 ºС. Таким образом, в процессе подготовки одной сменной порции битума нагревательным элементам приходится компенсировать 20-30-градусное остывание всей массы. Для этого, в случае использования емкостей объемом 30 тонн, требуется выделить порядка 240 000 ккал, что эквивалентно 280 кВт∙ч электрической энергии.
Другим недостатком традиционной технологии является неизбежное ухудшение свойств битума в результате длительного воздействия высокой технологической температуры и кислорода воздуха [1]. В результате 20-24 часового пребывания битума при высокой температуре в резервной и расходной емкостях, а также окисления вяжущего при сливе из контура рециркуляции происходит увеличение вязкости. Это связано с ростом числа асфальтенов и снижением мальтеновой составляющей, что отмечено в результате исследования проб битума методом электронного парамагнитного резонанса и количественной оценкой содержания асфальтенов в лабораторных условиях. За 8 часов (рабочая смена) количество свободных радикалов относительно исходного битума увеличилось в 1,2 раза. Зарегистрированный рост числа асфальтенов составил за то же время 10-12 %.
Эти структурные изменения отражаются на паспортных характеристиках вяжущего, понижая глубину проникания и увеличивая температуру размягчения (рис.1).
В результате экспериментальных исследований неоднократно отмечался выход качественных характеристик битума за пределы, установленные ГОСТ 22245-90 [2] и переходом в другую марку.

Рис.1. Изменения физико-механических свойств битума в течение рабочей смены

Оставляя без внимания недостатки существующей технологии подготовки битума, дорожники намеренно не стремятся к обеспечению качества выпускаемой продукции.
Возможным вариантом решения отмеченных недостатков является изменение режимов работы, геометрических параметров технологического оборудования и циклограммы подготовки битума.
В рамках обеспечения ресурсосбережения предлагается [3; 4]:
- уменьшить размеры расходной емкости до объема, равного часовой потребности в битуме. Изменение геометрических параметров позволит сократить площадь теплоотдающей поверхности и значительно снизить потери в окружающую среду. Емкость следует располагать на асфальтосмесительной установке над битумным дозатором для исключения из технологической цепочки дополнительного оборудования (битумного насоса), так как в этом случае битум сможет поступать в дозатор самотеком;
- изменить режим работы резервной емкости, ограничив максимальную температуру нагрева в ней значениями 110-120 ºС. Этот шаг обеспечит уменьшение высокотемпературного воздействия на вяжущее и стабилизацию его качественных характеристик. Кроме того, уменьшение максимальной температуры позволит значительно сократить требуемое количество энергии на компенсацию внешних потерь, вследствие уменьшения температурного градиента между средой и объектом;
- включить в технологическую цепочку емкость интенсивного нагрева, целью которой является быстрый (в течение не более 1 часа) нагрев вяжущего от 110-120 ºС (максимальная температура битума в резервной емкости) до 140-160 ºС (требуемая для смешения с каменными материалами температура). Объем емкости не должен превышать часовой потребности в битуме, что обеспечит сокращение времени пребывания битума при высокой технологической температуре до максимум 2 часов: один час на разогрев битума в емкости интенсивного нагрева, один – на поддержание заданной температуры в расходной емкости при приготовлении асфальтобетонных смесей.
Факультативно емкость интенсивного нагрева может служить местом смешения битума с адгезионными или другими добавками.
В целом предлагаемая технология включает следующие этапы:
- предварительный нагрев вяжущего до 80-90 ºС в битумном хранилище (традиционный этап подготовки);
- нагрев битума в резервной емкости до температуры не более 110-120 ºС (изменен температурный режим);
- подача вяжущего в объеме, не превышающем часовой потребности, в емкость интенсивного нагрева;
- подача добавок (при их применении) в емкость интенсивного нагрева;
- нагрев битума в емкости интенсивного нагрева и перемешивание до однородного состава с добавками;
- подача битума в расходную ёмкость;
- поддержание битума в расходной ёмкости при заданной температуре и дозирование.
Циклограмма подготовки битума представлена на рис. 2.

Одним из простых вариантов реализации технологии является конструкция с резервной емкостью и емкостью интенсивного нагрева в едином корпусе и с битумным насосом в качестве перемешивающего устройства (рис.3). Емкость для добавки также может находиться в общем корпусе с резервной и емкостью интенсивного нагрева.
В данной конструкции, благодаря вертикальному размещению заполнение емкости интенсивного нагрева битумом из резервного котла и адгезионными добавками осуществляется самотеком. Операции по интенсификации нагрева, перемешиванию битума с добавками и транспортированию битума в расходную емкость осуществляет один битумный насос.
Применение предложенной технологии обеспечит сохранение таких ресурсов как:
- тепловая энергия (выделяемая любыми системами нагрева), за счет уменьшения теплоотдающих поверхностей наиболее нагретого технологического оборудования (расходной емкости), а также снижения температурного градиента между поверхностью резервного котла и окружающей средой. Кроме того, ввиду передачи тепла вынужденной конвекцией, за счет перемешивания битума насосом при нагреве в емкости интенсивного нагрева, затраты энергии на подготовку также должны уменьшиться;
- качество битума, за счет сокращения высокотемпературного воздействия до 2 часов (1 час в емкости интенсивного нагрева и 1 час в расходной емкости), уменьшения площади контакта битума (зеркала битума) с кислородом в технологических емкостях, посредством их вертикальной установки.

Рис.3. Оборудование для ресурсосберегающей подготовки битума


1 – резервная емкость, 2 – тепловая изоляция, 3 – нагревательные элементы, 4 – емкость для добавки, 5 – кран, 6 – емкость интенсивного нагрева, 7 – битумный насос

Комментариев еще нет.

Оставить комментарий

*

Политика конфиденциальности

Наш сайт использует файлы cookies, чтобы улучшить работу и повысить эффективность сайта. Продолжая работу с сайтом, вы соглашаетесь с использованием нами cookies и политикой конфиденциальности.

Принять