Технология производства битумных материалов и дорожных эмульсий

Псковский Государственный Университет

 

 

 

 

 

Реферат

 

Технология и организация работ на предприятиях

дорожного строительства.

На тему: «Технология производства битумных материалов и дорожных эмульсий»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                   Преподаватель: Бугаева Т.Н.

                Студент: Иванов В.И.

                                                                   Группа: 0045-05

 

 

 

 

 

 

Псков 2014

1. Классификация баз

Для приёма, 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 н 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 в приямках 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—80—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 оттого, что на них приготовляют; разжиженный битум, пасту или дорожную эмульсию.

 

2. Доставка битума. Хранение. Нагрев до состояния текучести. Нагрев до рабочей температуры.

 

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 1 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 автомобиль-ным 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 80° С битума с влажностью 5% Агрегат в виде моста передвигается по рельсам; на нем имеется разогреватель, система би тумопроводов, 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.

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 ис-пользовать'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.

 

3. Технико-экономическое обоснование размещения базы

Главными условиями, определяющими экономическую целесообразность и техническую необходимость организации или реконструкции и расширения производственных предприятий дорожного строительства. являются планы строительства автомобильных дорог в данном районе и объемы капиталовложений. Кроме того, учитываются возможности получения необходимых материалов, изделий и конструкций с действующих предприятий, величина транспортных затрат, а также техническая обусловленность, ограничивающая дальность транспоргирования отдельных видои материалов, например горячих асфальтобетонных смесей, цементобетенных смесей, в условиях конкретного строительства.

'Все вопросы размещения  предприятий решаются по сбалансированному  обеспечению строительства всем  необходимым по общей схеме  развития и размещения материально-технической  базы строительства исходя из  поедполагаемых объемов дорожно-строительных работ в данных районах При этом учитывается, что схемы развития и размещения производственных предприятий должны быть разработаны с перспективой на пятилетний или десятилетний период.

Основной особенностью развития и размещения предприятий является максимальное приближение их к районам потребления (АБЗ, ЦБЗ). а также к источникам сырья (КДЗ).

При выборе площадки для строительства предприятия учитываются географические и гидрогеологические условия района строительства, существующая транспортная сеть, обеспеченность района электроэнергией, водой, а также имеющейся жилищный и культурно-бытовой фонды. К общим требованиям, учитываемым при выборе площадки для размещения нового предприятия, относятся противопожарные и санитарно-технические требования.

 

4. Способы обезвоживания и нагрев битума

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.

 

5. График работы битумной базы

Компактная база, в функции которой входит приемка, хранение, отгрузка дорожных битумов, приготовление, хранение и отгрузка битумных эмульсий и модифицированных битумов. Система автоматизации таким объектом выполняет задачи контроля, управления операциями разогрева, перекачки и отгрузки битума и его технологического учета.

Система автоматизации должна обеспечивать круглосуточный режим работы базы в различных режимах управления: ручном, автоматическом, полуавтоматическом и наладочном. Контроль параметров процесса, задание режимов работы, запуск и остановка выполнения технологических программ, подготовка и вывод отчетов должен осуществляться с использованием АРМ оператора с установленной системой визуализации.

 

 

 

 

 

6. Транспортировка горячего битума

 

Для перевозки битума широко используются специализированные транспортные средства – битумовозы. Такой автомобиль представляет собой полуприцеп-цистерну. Цистерна оснащена двойными стенками, между которыми прокладывается слой теплоизолятора. Необходимость в использовании цистерны-термоса обусловлена тем, что дорожный битум остается в жидком агрегатном состоянии только в горячем виде. После остывания он преобразуется в твердый застывший материал. Загрузка продукции в битумовоз производится при исходной температуре, составляющей примерно +180 градусов.  
 
 
Как загрузка, так и выгрузка битума из цистерны проводятся самотеком. Дополнительные вакуумирующие и нагнетающие насосы тут не применяются. Если целостность теплоизоляции цистерны битумовоза при транспортировке не будет нарушена, то процесс перевозки может длиться до 2-х суток. В течение этого срока будет поддерживаться температура битума, требуемая для сохранения его подвижности. Если нужно перевезти такой груз на большое расстояние, то в работу вступают нагревательные элементы, которыми бывают оснащены битумовозы. Как и в случае с перевозкой железнодорожным транспортом, битум следует нагревать перед его разгрузкой. Для этого через нагревательные элементы прогоняют пар, создаваемый парогенератором. Подогрев при температуре воздуха снаружи ниже нуля градусов осуществляется при помощи стационарной горелки, работающей на дизельном топливе, и жаровых труб.  
 
 
В качестве теплоизолятора в битумовозе используется слой минеральной ваты. В задней части цистерны-термоса находится труба, предназначенная для слива битума. В резервуаре имеется поплавок, за счет которого можно получить информацию об уровне жидкости в цистерне. Шкала со стрелкой располагается на передней стенке резервуара. Гашение гидроударов обеспечивается благодаря наличию внутренних перегородок. Кроме того, цистерны комплектуются противопожарным оборудованием, лестницей, площадкой с поручнями и т.д. 

 

7. Решение генплана 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.