5.2. 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—25е, 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).