Технологические процессы, выбор машин и оборудования

Назначение и классификация баз. Для приема, хранения и подготовки органических вяжущих к использованию при строительстве автомобильных дорог создают битумные базы. Различают базы-склады централизованного снабжения вяжущими круп­ных узлов строящихся дорог; приобъектные базы, обслуживающие одну дорогу или ее отдельные участки. Кроме битумных баз, на АБЗ и заводах дорожных эмульсий организуют битумные цехи.

По способу доставки вяжущего различают базы прирельсовые, притрассовые, береговые (прибрежные, расположенные близ судоходных рек). Как правило, организуют прирельсовые базы-склады близ железной дороги, устраивая к ней подъездные железнодорожные ветки и тупики.

Технология некоторых баз такова, что на них можно производить прием, хранение, нагрев битума до рабочей температуры, приготовление дорожных эмульсий, паст и разжиженного битума; другие базы— специализированные, приспособленные только для приема, хранения и нагрева битума до рабочей температуры.

Одни базы-склады осуществляют только прием и хранение битума с поддержанием его температуры вприямках до жидкотекучего состояния; другие — универсальные, специализированные по типу притрассовых (приобъектных) баз.

Преимущества за универсальными складами и базами, так как на них сокращается число перегрузочных операций, улучшаются усло­вия хранения и нагрева битума до рабочей температуры, имеются боль­шие возможности для комплексной механизации и автоматизации.

Производственными процессами, определяющими технологическую схему базы, являются выгрузка и подача вяжущего в хранилища, по­догрев его в хранилище до жидкотекучего состояния (60—86—100° С), нагрев до рабочей температуры и отпуск потребителям или подача по трубам на АБЗ, если база (цех) размещена близ него.

На универсальных базах, базах-складах технологическую схему меняют в зависимости от того, что на них приготовляют: разжиженный битум, пасту или дорожную эмульсию.

Доставка и разгрузка битума. Битум от заводов по перегонке нефти доставляют на базы по железной дороге (главный поставщик), автомобильным или водным транспортом (реже) при воз­можности создания базы у пристани и наличии специализированных судов.

В качестве транспортных средств применяют железнодорожные цис­терны-термосы грузоподъемностью 50, 60 и 80 т, бункерные полуваго­ны 40—60 т из четырех-шести секций (бункеров), автобитумовозы гру­зоподъемностью 7,14, 22, 40 т и более. Все виды транспортных средств имеют теплоизоляцию и устройство для разогрева битума паром или острым паром (нежелательно), горячим минеральным маслом и электри­чеством.

В бункерных полувагонах сделаны двойные стенки, между ними пропускают пар при разогреве. Каждый бункер полувагона опроки­дывают лебедкой на широкий лоток, по которому скатывается ком би­тума или стекает (в зависимости от степени нагрева). Из автобитумово­зов битум сливают самотеком через патрубок по гибкому шлангу или перекачивают насосом. Цистерны оборудованы сливным патрубком-клапаном, к нему присоединяют шланг или подставляют лоток для слива битума в хранилище. Имеются цистерны-термосы, в которых би­тум не застывает и из которых он сливается самотеком или принуди­тельно с использованием насоса. В результате снижаются потери, а приемная площадка не загрязняется. Жидкие битумы и сырые дегти при температуре воздуха 10° С сливают без подогрева. В холодное вре­мя необходим подогрев до 40—50°С. По нормам МПС на дне цистерны после разгрузки не должно быть более I см битума, а время разгрузки не больше 2 ч.

Выбор машин и оборудования. Для хранения больших масс битума создают крытые ямные битумохранилища. При доставке битума по железной дороге (прирельсовые) или автомобиль­ным транспортом (приобъектные, притрассовые) битумохранилища имеют форму прямоугольника для удобства слива, вытянутого вдоль фронта разгрузки.

Как правило, битум в хранилищах нагревают до жидкотекучего со­стояния, при котором его легко перекачивают шестеренным насосом по трубам. В качестве нагревательных устройств в хранилищах при­меняют донные змеевики. Дну хранилища придают небольшой уклон, что способствует поступлению битума самотеком в приямок. Здесь ус­танавливают насос, которым качают битум к установкам для его на­грева до рабочей температуры. В качестве теплоносителя применяется преимущественно насыщенный водяной пар. Битумохранилища с дон­ными змеевиками трудно перебазировать, нагревательные устройства очень металлоемки, много расходуется тепла из-за необходимости на­грева такого количества битума, которое значительно превышает по­требность производства. Происходят потери тепла при охлаждении би­тума в хранилищах. В таких хранилищах сложен ремонт донных зме­евиков.

Этих недостатков нет у крытых хранилищ, оборудованных нагрева­тельно-перекачивающим агрегатом с выработкой 3—6 т/ч при нагреве от 10 до 90° С битума с влажностью 5%. Агрегат в виде моста передви­гается по рельсам; на нем имеется разогреватель, система битумопроводов, устройство для подъема разогревателя и пульт управления. На­гревательно-перекачивающий агрегат обеспечивают паром от передвиж­ного парообразователя или стационарных котельных установок. За ру­бежом, как правило, не применяют битумохранилища ямного типа, считая, что хранить большие запасы битума невыгодно, трудно обеспе­чить условия для его хранения. Распространено хранение в бочках и металлических круглых или прямоугольных обогреваемых цистернах.

В последние годы и в СССР также начинают получать распространение цистерны, в которых держат битум.

Для хранения битума можно использовать горизонтально или вер­тикально расположенные стальные цистерны, в которые битум загру­жают из автобитумовозов. Цистерны имеют огневой (газовый), элект­рический, жидкостный или комбинированный обогрев. Цистерны с электрическим обогревом используют преимущественно для хранения горячего битума, а с жидкостным и огневым (газовым) — для его нагрева до рабочей температуры. Цистерны с жидкостным обогревом име­ют трубчатые теплообменники. Комбинированный обогрев осуществ­ляют за счет тепла, выделяемого топкой, или тепла, циркулирующего по теплообменным устройствам цистерны. Большинство таких конст­рукций оборудуется автоматической аппаратурой, контролирующей температуру битума и жидкого теплоносителя, а также устройствами, прекращающими подачу топлива в форсунку при остановке циркуляци­онного насоса.

Нагрев битума до рабочей температуры. При нагреве битума до рабочей температуры (150—170° С) следует учи­тывать, что непрерывно меняются теплофизические свойства и парамет­ры битума, в частности его вязкость. Для восполнения тепловых потерь в окружающую среду, а также для нагрева битума до требуемой тем­пературы применяют специальные теплообменники, которые встраива­ют в емкости или устанавливают отдельно и соединяют с обогреваемым оборудованием системой трубопроводов. Теплообменники можно ис­пользовать также для обогрева битумных коммуникаций, насосов, дозаторов, смесителей. Теплообменники бывают паровые, огневые (газовые), электрические, жидкостные и комбинированные.

Конструкция электрического теплообменника проста, не нужны промежуточный теплоноситель и устройство для его разогрева. Недо­статок способа — возможность коксования и пожароопасность.

Оригинален электрический агрегат для обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры. Агрегат работает по принципу нагре­ва битума жидким теплоносителем — маслом, аккумулирующим теп­ловую энергию от расположенных в этом же масле серийно выпускае­мых электрических нагревательных элементов. При использовании па­ровых нагревателей основной недостаток — потребность в паре высо­кого давления, что связано с большими капиталовложениями и сложно­стью эксплуатации, поэтому используют пар с давлением 7 МПа и тем­пературой 165°С. Такая температура пригодна для разогрева застыв­шего битума до жидкотекучего состояния, но не пригодна для доведе­ния его до рабочего состояния. Кроме того, вода для образования пара должна быть мягкой или умягченной, что требует дополнительного обо­рудования.

Прогрессивен жидкостный обогрев горячими минеральными мас­лами с низкой вязкостью и высокой точкой кипения, не разлагающими­ся при высокой температуре и не вызывающими коррозию металлических частей. Низкая вязкость масла обеспечивает хороший теплообмен, а высокая точка кипения надежную работу системы практически без избыточного давления. После длительной работы применяемое масло должно сохранять химические и физические свойства и не выделять осадки.

Как показывает опыт, системы с косвенным обогревом позволяют нагревать битум при любом его уровне в емкости, полностью исключа­ется опасность коксования, происходит полная выработка емкости. Продолжительность нагрева битума в емкости с косвенным нагревом значительно больше, чем в системах с прямым обогревом. При косвен­ном обогреве имеется широкая возможность обеспечить автоматизацию работы установок для нагрева битума до рабочей температуры. От правильного выбора теплоносителя и температурного режима зависит эффективность, долговечность и безопасность работы жидкостного на­грева.

Эффективен автоматизированный нагреватель (рис. 163). Выработ­ка при подаче обводненного битума с температурой 90°С — 5,3 и 2 т/ч в зависимости от массовой доли обводненности соответственно 1,5и 9%.

Рис. 163. Технология автоматизиро­ванного нагрева битума с использова­нием нагретого минерального масла:

а — пуск нагревателя; 6 — непрерывный процесс работы; в —подогрев обезвожен­ного битума; г — отбор остатков битума;

1 —пароотделитель; 2 — сигнал о перегреве битума; 3 —сигнал отсутствия готового битума; 4— битумный бак; 5— расходный отсек битумного бака; 6 — насос подачи для налива автогудронаторов или в дозатор смесительного агрегата AG3; 7 —дутьeвой вентилятор; 8 — форсунка; 9 — труб­чатый нагреватель; 10 — насос обслуживания; 11 — вентилятор-дымосос; 12— регулируемый распределительный кран; 13 — на­сос, подающий битум из битумохранилища; 14 — предохранительный клапан; 15 —теплообменник; 16 — первый отсек битумного бака; 17 — выпаривающий лоток

Генеральный план битумной базы

Генеральный план битумной базы или базы-склада разрабатывают с целью решения вопросов расположения битумохранилища, устано­вок для обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры, складов добавок и ПАВ, топлива и масел, административно-хозяйствен­ных помещений, лаборатории, ремонтной мастерской, склада запас­ных частей и технических материалов, парокотельной, электростан­ции или трансформаторного киоска. Необходимо также установить положение и протяженность внутрибазовых дорог, битумных, паровых, воздушных и водяных коммуникаций, осветительных и силовых сетей электроснабжения.

Для битумных баз большой мощности, прирельсовых баз целесооб­разно разрабатывать два-три чертежа плана: генеральный план, план коммуникаций и дорог, план подземных коммуникаций.

При решении генерального плана следует учесть также перспекти­ву развития базы, потребность других дорожных и строительных орга­низаций, возможность приготовления эмульсий, составленных (ком­плексных) битумных материалов. Оформление генерального плана зависит от местных условий размещения базы и привязывается к гене­ральному плану строительства автомобильной дороги.

При размещении машин и оборудования в первую очередь отводят место на плане для битумохранилищ, поскольку они занимают на базе больше всего места. На прирельсовой базе, базе-складе битумохранилища располагают вдоль железнодорожного тупика, обеспечивая фронт разгрузки не менее пяти—десяти цистерн или бункерных вагонов. В центре отводимого участка обычно размещают установки для обезвоживания и нагрева битума с таким расчетом, чтобы битумные и паро­вые коммуникации были возможно короче. При этом между битумохранилищами и установками для обезвоживания и нагрева битума дол­жен быть противопожарный разрыв не менее 25—30 м.

Перед установкой для обезвоживания и цистернами для хранения обезвоженного битума предусматривают площадку размером 150— 200 м² для удобства подъезда автобитумовозов, автогудронаторов и загрузки их горячим битумом. Остальное оборудование и сооружения должны быть размещены с подветренной стороны от битумохранилищ и обезвоживающих установок.

Склад жидкого топлива на территории базы лучше не размещать, а вынести за ограду с тем, чтобы более надежно обеспечить противо­пожарные условия содержания базы и исключить ненужный заезд автомобилей и других потребителей топлива на заправку. К парокотельной и форсункам топливо подают по трубопроводам, проложенным под землей или на опорах, высота которых не долж­на препятствовать проезду автомо­билей.

Электростанцию, парокотельную, лабораторию размещают не­подалеку от установок для обезво­живания с соблюдением противо­пожарных разрывов. Из бытовых помещений на базе целесообразно иметь душ, туалет, гардероб, поме­щение сушки и обработки спец­одежды рабочих, площадку отдыха.

Жилые помещения и помеще­ния для культурно-бытового об­служивания рекомендуется устра­ивать за пределами базы на рас­стоянии санитарной зоны (400— 500 м) с подветренной стороны.

Следует предусмотреть ограж­дение базы забором, конструкция которого зависит от продолжитель­ности нахождения базы на одном месте, ее мощности: глубокая ка­нава, штакетник, сплошной забор из досок, сборного железобетона.

Охрана базы и контроль вывоза продукции должны быть при въезде и выезде, для чего у ворот строят помещение охраны базы и противо­пожарного обеспечения.

Площадь всей базы складывается из площадей, занимаемых маши­нами, оборудованием, сооружениями, дорогами, противопожарными разрывами, площадками-стоянками автогудронаторов, автобитумовозов и ремонтируемых машин. Коэффициент использования площади базы должен быть не менее 0,7—0,8.

На рис. 164 приведен генеральный план битумной базы.