Организация работ битумохранилища

 

Способы подготовки битума для использования

Подготовка битума и других вяжущих зависит от их вида и свойств. Жидкие вяжущие с температурой подогрева ниже 100" С, которые по условиям производства не требуется обезвоживать, разогревают в хранилищах, имеющих приямки с зоной обогрева. Вяжущие, которые необходимо нагревать выше 100° С или обязательно обезвоживать по условиям производства, разогревают в котлах и установках. В одном агрегате, как правило, устанавливают по нескольку котлов. Во время нагрева вяжущее перемешивают мешалкой с приводом от двигателя или циркуляцией по схеме котел — насос — битум — провод — котел. В настоящее время против вспенивания битума применяют СКТН-1, несколько капель которого достаточно, чтобы битум не обра­зовывал пены. Длительный нагрев ухудшает качество вяжущего, поэ­тому продолжительность выдерживания его в котле не должна превы­шать 3—7 ч.(Хранить вяжущее в подогретом состоянии более длитель­ное время можно, но при температуре на 10—15°С ниже рабочей тем­пературы. В ряде случаев битумохранилища можно заменить цистер­нами с подогревом. Такие цистерны снабжают термоизоляцией. Обо­грев может быть жидкостным и электрическим.

Правильный режим нагрева битума состоит в том, чтобы не допустить перегрева, вызывающего изменение его химического состава и физи­ческих свойств. Различают прямой и косвенный нагрев битума. При­мером прямого нагрева являются битумные котлы с тонкостенными жаровыми трубами, обогреваемые горячими газами, полученными от сжигания жидкого или газообразного топлива. Нагрев битума проис­ходит быстро до любой нужной температуры, но является несовершен­ным из-за опасности коксования вяжущего на жаровых трубах. Нель­зя допускать понижения уровня вяжущего ниже жаровых труб, что небезопасно в пожарном отношении. Избежать этого можно только при автоматизации контроля уровня, когда при оголении жаровых труб форсунки выключаются автоматически.

При электрообогреве значительно упрощается конструкция тепло­обменника, исключается необходимость в промежуточном теплоноси­теле, не нужно устройство для его разогрева. Системе с прямым элек­трообогревом присущи недостатки газового нагревателя: нагрев битума жесткий, возможно коксование. В пожарном отношении электронагрев малонадежен.

Более удобна система косвенного обогрева вяжущего, например, паром. Достоинство пара как теплоносителя состоит в его высокой теплоте парообразования, легком нагреве битума; исключаются перег­рев, опасность коксования и потери качества, невозможно воспламене­ние вяжущего. Недостатки паровых нагревателей — необходимость применения систем высокой температуры (200° С) и давления 15 кгс/см², что требует больших капиталовложений. Практически используют пар с температурой 165° Си давлением 7 кгс/см².При такой температуре пар можно применять для разогрева застывшего битума, но для нагре­ва до рабочей температуры    он не годится. Кроме того, приходится иметь специальные установки для подготовки воды и ее смягчения.

 Эффективно использовать электричество для косвенного подогрева жидких минеральных масел с низкой вязкостью и высокой точкой кипе­ния, не разлагающихся при высоких температурах и не вызывающих коррозии. Низкая вязкость масла обеспечивает хороший теплообмен, а высокая точка кипения — работу системы практически без избыточного давления. Минеральные масла обладают достаточной термической  стойкостью, под действием высоких температур не разлагаются, что в конечном счете не влечет за собой выход из строя оборудования, взрывы и пожары. Однако эти теплоносители обладают чрезвычайно большой способностью проникать через уплотнения и соединения. Трубо­проводы, за исключением мест установки арматуры, следует выполнять только сварными электродуговой сваркой. Для уплотнения фланцевых соединений применяют парониты УВ и УВ-10 толщиной не более 2 мм.  В качестве запорной аппаратуры используют стальные фланцевые вентили, рассчитанные на давление 16 кгс/см².Цветные металлы для изго­товления арматуры не допускаются. Наиболее надежными являются вентили с силофонным уплотнением. Соляровое масло в качестве теплоносителя применять нельзя, так как оно имеет низкую температуру вспышки и в процессе разложения из него выделяются легкие летучие фракции метанового ряда, что может привести к взрыву.

Для нагрева битума и топливных коммуникаций целесообразно применять: цилиндровое масло тяжелое марки 52 по ГОСТ 6411-52; ароматизированное масло — теплоноситель АМТ-300 с максимальной температурой нагрева до + 160° С и следующим режимом нагрева: предельная температура теплопередающей поверхности не выше + 250° С, тепловой поток не выше 13 000 ккал/ м²ч,температурный напор 20—25^е, скорость циркуляции 2,5—3,0 м/сек.

Общим достоинством систем с косвенным обогревом является воз­можность нагрева битума при любом его уровне в цистерне, полное исключение опасности коксования, возможность полной выработки резервуара. Однако косвенный нагрев значительно дольше, чем в системах с прямым нагреванием.

Системы с масляным теплоносителем позволяют автоматизировать работу нагревателей без надзора во время простоя АБЗ в ночное время, когда нужно нагреть вяжущее для работы в утреннюю смену.

Производственники используют также схему электромасляного нагрева, предложенную рационализаторами автомобильной дороги Ростов -Баку.

Обезвоживание и нагрев битума до рабо­чего состояния. Для нагрева в тонком слое промышленность изготавливает установку непрерывного действия Д-506. Она состоит из котла с насосами, выносной топки с форсунками и бака для жидкого топлива. Горячие газы из тонка проходят по жаровым трубам и нагревают находящийся в котле битум, температура которого поддерживается па заданном уровне. Соотношение количества битума, подаваемого из котла и поступающего в него, регулируется таким обра­зом, чтобы после смешивания со свежим битумом температура была J30-—140° С. Наблюдение за температурой битума в смесителе осу­ществляют по термометру. Из смесителя битум поступает в пароотделитель центробежного типа. Основная часть паров воды уходит из пароотделителя в атмосферу, а битум поступает на лоток, по которому тонким слоем стекает в котел. Битум в нем нагревается до рабочей температуры, после этого выдается из котла.

Электрический нагрев битума возможен пластинчатыми нагревате­лями — пакетными или спиральными при напряжении тока 65 в. Этот способ обеспечивает нагрев вяжущего до 160—180° С. Способ экономичнее паропрогрева в 3—5 раз, но пожароопасен.

Удобен способ нагрева битума в тонком слое. Оборудова­ние и схема процесса несложны, обеспечена пожаробезопасность. Битум нагревается в хранилище   до состояния текучести (85—95" С), допускающей его перекачку насосом   в напорный бак. Отсюда битум самотеком поступает на два параллельных лотка, с которых стекает на третий лоток. Лотки изготовлены из асбоцементных труб длиной 3 м.

Перемещаясь по лоткам тонким слоем, битум омывает нагреватель­ные элементы. Вначале наблюдается бурное выделение паров воды, затем образование малостойкой пены, во второй половине третьего (концевого) лотка нагревательный элемент омывает уже обезвожен­ный битум, температура которого повышается до заданной величины (160—170° С). Нагретый до рабочей температуры битум сливается в расходную емкость, откуда насосом подается потребителям. Про­изводительность установки 1 т/ч.Для управления процессом и соблю­дения заданной температуры на сливном конце третьего лотка имеется термопара, с помощью которой при повышении тем­пературы битума выше заданной включаются в цепь питания добавоч­ные сопротивления или полностью обесточиваются секции нагрева­тельных элементов.

Новый тип теплоносителя для косвенного нагрева битума — ин­фракрасный лучи. Из физики известно, что в спектре электромагнит­ных колебаний инфракрасные лучи занимают вполне определенное место между радиоволнами и видимым светом. Энергия инфракрасных лучей передается излучением и затрачивается на увеличение энергии облучаемого тела, т. е. превращается в тепло. Инфракрасные лучи час­тично проходят через облучаемый материал, частично отражаются от поверхности и, наконец, поглощаются в определенной толще мате­риала. Эта особенность с успехом и широко используется в различных отраслях производства. Источниками излучения инфракрасных лучей являются все нагретые тела. Инфракрасные лучи от нагретых тел распространяются подобно радиоволнам от антенны. Энергия излу­чения нагретых тел сильно зависит ОТ их температуры. Большой способ­ностью поглощать инфракрасные лучи обладают керамические мате­риалы, они же являются практически удобными излучателями. Ин­фракрасные излучатели делятся на две группы: газовые и электри­ческие. Газовые излучатели представляют собой металлические или керамические плоскости (панели), нагреваемые газовым пламенем. Электрические излучатели получили наибольшее распространение при разогреве битума. Они питаются током от сети 220 в, иногда 127 в.

Рабочая температура излучателей колеблется в широких преде­лах - от 100—150° С и выше. Использование инфракрасных лучей для разогрева битума позволяет довольно просто автоматизировать процесс его нагрева.

Установки могут быть но типу зонного обогрева, действующего на открытую поверхность битума, и трубчатого обогрева вяжущего, протекающего по битумопроподу.

При зонном обогреве источник излучения (генератор ИКЛ) опускают над поверхностью битума, лучи нагревают определенный слой, который непрерывно откачивается насосом, укрепленным на ге­нераторе. По мере откачивания нагретого слоя генератор опускают. При трубчатом нагреве битумопровод   проходит через генератор ИКЛ, нагревая обезвоженный битум ( электропровода).

Обогрев битумных коммуникаций может быть паровым (наиболее распространен), горячим минеральным маслом, электричеством, инфракрасными лучами. Для элсктрообогрева битум­ных коммуникаций используют серийно выпускаемые промышленностью трубчатые электронагреватели марки ТЭН. Это металлическая трубка, в которую запрессована в кварцевом песке или в кристалличе­ском порошке плавленой окиси магния (периклазе) спираль из нихроновой проволоки диаметром 0,2—1,6 мм.Песок или пернклаз обеспе­чивает электрическую изоляцию спирали и облегчает передачу тепла благодаря высокому коэффициенту теплопроводности. Форма нагре­вательного элемента возможна любая. Срок его службы шесть лет. Температуру нагрева ТЭН можно регулировать. Мощность электро­нагревателя 0,6—1,5 вт/см².

Приготовление поверхностно-активных веществ. На битумной базе, на АБЗ целесообразно иметь цех (отделе­ние) для приготовления поверхностно-активны:; веществ. ПАВ могут быть введены в битум в процессе его производства на нефтеперегонных заводах; на битумной базе или в цехах АБЗ; на поверхность материа­лов при приготовлении смесей на «АБЗ, при устройстве покрытий мето­дом смешения в установке или на дороге; на поверхность минераль­ного порошка при его приготовлении; на поверхность кварцевого песка в процессе его активизации (обдирки), прн использовании активных добавок - гпдратной извести и др.; в битум и на ми­неральный материал раздельно.

Применение ПАВ позволяет получить полное обволакивание по­верхности минеральных материалов при меньшем времени на смеше­ние смесей; в этом случае температура битума при приготовлении смесей должна быть снижена на 25—35%. Все типы добавок приготов­ляют в специальных установках Союздорнии на битумных базах или АБЗ,

Приготовление эмульсий. Предприятия для при­готовления дорожных эмульсий могут быть временными и постоян­ными, специализированными или в виде самостоятельного цеха на АБЗ. В этом случае для производства эмульсии используют цеха иоборудование завода.

Строительство эмульсионных цехов на АБЗ или битумных базах целесообразно, если эмульсия используется непосредственно на строя­щейся дороге. Производительность цехов определяют в соответствии с производительностью имеющегося оборудования, используемого для приготовления эмульсии. При этом следует учесть, что эмульсии и черные смеси на них можно изготовлять заранее.

Выбор машин. Технология приготовления эмульсии осно­вана на механическом и акустическом эмульгировании. В общем случае процесс эмульгирования включает в себя диспергирование (измельче­ние) дисперсной фазы и гомогенизацию (получение однородного

состава).

Наиболее распространено механическое эмульгирование в машинах порционного и непрерывного действия плунжерного, роторного или лопастного типов. В роторных машинах продавливание жидкости про­исходит через узкий зазор между статором и вращающимся со значи­тельной скоростью ротором. К лопастным относятся лопастные и шнековые мешалки, в которых эмульгирование осуществляется при тур­булентном движении жидкости (30 об/мин),

Основным технологиче­ским оборудованием являют­ся машины непрерывного действия — гомогенизаторы, диспергаторы, коллоидные мельницы. По сравнению с машинами порционного дей­ствия машины непрерывного действия обладают существен­ными достоинствами: непре­рывность эмульгирования, которая не только совер­шеннее, но и легче подается автоматизации; компактность и малогабаритность; в них можно регулировать дисперс­ность получаемой эмульсии.

Помимо этого, машины непрерывного действия допускают некоторые отклонения в температурном режиме и не требуют высокой точности в дозировании битума и водного раствора эмульгатора.

Лопастные мешалки следует использовать в основном только для приготовления высокококонцентрированных эмульсии прямого и обрат­ного типов. Большой интерес представляет акустическое эмульгиро­вание с использованием звуковых и ультразвуковых колебаний, соз­даваемых вибратором.

В комплект установки для акустического эмульгирования Ленфнлиала Союздорнии входят: бак емкостью 1,25 м³с мешалкой пропел­лерного типа для размешивания эмульгатора, дозаторный бачок (100 л ) для битума, эмульсионный бачок (200 л ) с вибрирующим уст­ройством, вихревой насос и система трубопроводов с кранами. Ос­новным рабочим элементом установки, осуществляющим диспергиро­вание и эмульгирование битума, является вибрирующее устройство. Оно представляет собой сопло с узкой прямоугольной щелью и консольно закрепленной пластинойс острой передней гранью. Смесь битума и водного раствора эмульгатора, вытекающая из сопла под давлением 5—6 кгс/см², встречает на пути пластину и заставляет ее вибрировать. Под влиянием вибрации пла­стины происходит эмульгиро­вание битума. Технология процесса показана на рис. 105.

Барботажный способ (с помощью сжатого воздуха) находит применение для при­готовления прямых и обратных эмульсий. Этот способ основан на свойствах вяжущих хорошо эмульгироваться. В битумный котел подается подогретый би­тум из битумохраннлища, автобитумовоза или автогудронатора. В него добавляют кубовые остатки синтетических жирных кислот из цистерны   через дозатор   и пе­ремешивают их с битумом сжатым воздухом в течение 3—5 мин.В другом котле  готовят водный раствор NaOH, перемешивая ком­поненты сжатым воздухом от компрессора. Затем битум из котла   насосом   перекачивают в котел, где находится водный раствор ще­лочи, одновременно перемешивая его сжатым воздухом. Оборудова­ние для приготовления эмульсин мобильное и может располагаться на битумной базе или вблизи участка строящейся или ремонтируе­мой дороги. Время на приготовление эмульсии 20—25 мин. Дозирова­ние— объемное (дозатор).Температурный режим применяется сле­дующий: раствор щелочи — 60—80 С, битум необезвоженный 90—

100° С.

Производительность установки до 60 т/смену. Рекомендуется внутри цистерн устанавливать для подачи сжатого воздуха перфори­рованные трубки, чем улучшается процесс перемешивания.

 Показана схема реконструированной Ростовским облдоруправлением установки для приготовления эмульсий с использо­ванием различных эмульгаторов — модель ЦКБ-9169. На ней приготовляют обратную эмульсию в шнеколопастнон мешалке. Прямую эмульсию приготовляют в трехступенчатом днепергаторе Хотунцева — Пушкина.

Приготовление прямой эмульсии идет в следующем порядке. В диспергатор  поступает подготовленный вяжущий материал через доза­тор   и водный раствор эмульгатора через дозатор. В дозатор   этот раствор поступает из бака для хранения  или непосредственно из мыловарочного котла, в который подают через дозатор  жидкий или вязкий эмульгатор из резервуаров  и   через дозатор  раст­вор едкого натра из бака, а также воду из резервуара, предварительно подготовленную в водоумягчительной установке. Готовая эмульсия из днепергатора поступает в промежуточный бак, из которого насосом направляется для хранения в резервуар  .

Приготовление обратной эмульсии происходит в шнеколопастной мешалке. В мешалку  через дозатор  поступают подготовленный битум, деготь или другие вяжущие материалы, нагретые до требуемой температуры, через дозатор  водный раствор едкого натра и поварен­ной соли из установки, состоящей из трех агрегатов. Через доза­тор  при необходимости керосиновый контакт или высокомолекуляр­ные фенолы подаются из специальных резервуаров. Производитель­ность установки до 35 т в смену. Количество резервуаров для хранения эмульсии подбирается в соответствии с местными условиями.