Установка обезвоживания битума

 

Изобретение относится к области строительства автомобильных дорог и может быть использовано для приготовления горячей асфальтобетонной смеси. Установка обезвоживания битума содержит источник энергии СВЧ-генератор, испарительную камеру из трех герметичных прямоугольных лотков, последовательно соединенных по Z-образной схеме, с одинаковыми углами наклона к горизонтальной плоскости. Днище каждого из лотков имеет ступенчатую форму и закончено плоскими выступающими рассекателями треугольной формы. Нижняя выходная часть третьего лотка присоединена к выходному патрубку битума, а верхняя его часть через входной патрубок горячего воздуха к калориферу. К верхней части первого лотка подсоединен выходной патрубок горячего воздуха, а к нижней его части - входной патрубок битума, днище которого имеет веерообразно расходящиеся ребра. Технический результат: снижение энергозатрат, сохранение качества битума, улучшение экологии. 4 ил.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и может быть использовано для приготовления горячей асфальтобетонной смеси.

Известен битумоплавильный агрегат непрерывного действия Д-506 (см. Дубровин Е. Н. и др. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. Учебное пособие для ВУЗов.- М.: Высшая школа, 1975, 351с., с. 105), предназначенный для выпаривания влаги из битума. Он состоит из котла, оборудованного жаровыми трубами, двумя насосами для внутренней циркуляции и выдачи битума, теплообменника, испарительной камеры для выпаривания влаги из битума и пароотделителя.

Недостатками данного устройства являются: 1. Обезвоживание осуществляется при высокой температуре и протекает достаточно длительное время.

2. Теплоносителем для обезвоживания битума, поступающего из битумохранилища с температурой 80-90^oС в теплообменник, является также битум, предварительно обезвоженный и нагретый в собственно котле до температуры 200-220^oС.

3. Наличие в установке жаровых труб с температурой поверхности, достигающей 500-600^oС, что приводит к сильному перегреву битума и его коксованию.

4. Наличие испарительной камеры с лотками, где битум с высокой температурой при многократной циркуляции протекает тонким слоем, что приводит к его окислению.

Вышеперечисленные недостатки создают при обезвоживании условия для активного выделения из битума легких фракций (масел), перехода смол в асфальтены, что существенно ухудшает его качество.

Следует отметить, что в настоящее время на большинстве АБЗ распространен более простой технологический прием обезвоживания битума, заключающийся в том, что установка обезвоживания представляет собой котел (техническую емкость от 10 до 30 т), на дне которого установлен электрический нагреватель с открытой спиралью мощностью от 30 до 70 кВт. В котел заливается обводненный битум. Процесс обезвоживания осуществляется при температуре 140-170^oС. Длительность обезвоживания зависит от процентного содержания влаги, объема битума, мощности нагревателя и продолжается 2-3 суток. Это объясняется сложностью выделения водяных паров из нижних слоев битума в котле.

Данной установке присущи все вышеперечисленные недостатки при значительном увеличении длительности обезвоживания, хотя поверхностный окислительный процесс проявляется слабее.

Наиболее близким техническим решением является установка для нагрева битумного материала (см. авт. св. 1030458, кл. Е 01 С 19/08, 23.07.1983 г.). Установка содержит источник энергии, испарительную камеру, лотки, последовательно расположенные под углом к горизонтальной плоскости, входной и выходной патрубки битума. Данная установка служит для утилизации тепла отходящих газов асфальтосмесителя.

Однако при обезвоживании битума установка имеет следующие недостатки: 1. Выпаривание производится при высокой температуре (180-200^oС); 2. Данная установка обезвоживает битум только при малой его обводненности и при повышенной обводненности битума необходима многократная циркуляция; 3. При выпаривании влаги в тонком слое битума на лотках, нагретых до высокой температуры, происходит активное его окисление.

Данная установка не получила применения на практике из-за низкой эффективности и существенного снижения качества битума за счет его окисления при высокой температуре.

При современной технологии приготовления горячей асфальтобетонной смеси обезвоженный битум хранится и используется по мере необходимости при той же рабочей температуре 140-150^oС. Этот процесс иногда бывает очень длительным. Однако известно, что битум при температуре 150^oС может храниться не более 5 часов, а при снижении температуры хранения до 100-110^oС время его хранения практически не ограничено (см. В.Д. Портнягин. Особенности подготовки и приготовления асфальтобетонных смесей. Учебное пособие. Министерство автомобильных дорог. - М., 1988, с. 5). Поэтому для сохранения качества битума следует производить процесс его обезвоживания и дальнейшего хранения до момента приготовления асфальтобетонной смеси при температуре 100-110^oС.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой установке обезвоживания битума осуществляется быстрое преобразование в пар водяной фазы битума, нагретого до температуры 105-110^oС, протекающего тонким слоем по наклонным лоткам, под воздействием СВЧ-потока, причем энергия СВЧ-потока полностью поглощается водяной фазой битума и не воздействует на битум, так как битум имеет малую диэлектрическую проницаемость и малое значение тангенса угла потерь.

Сущность изобретения заключается в том, что в установке обезвоживания битума, содержащей источник энергии, испарительную камеру, лотки, последовательно расположенные под углом к горизонтальной плоскости, входной и выходной патрубки битума, при этом источником энергии является СВЧ-генератор, испарительная камера выполнена из трех герметичных прямоугольных лотков, последовательно соединенных по Z-образной схеме, с одинаковыми углами наклона к горизонтальной плоскости, причем днище каждого из лотков имеет ступенчатую форму и закончено плоскими выступающими рассекателями треугольной формы, при этом нижняя выходная часть третьего лотка присоединена к выходному патрубку битума, а верхняя его часть через входной патрубок горячего воздуха к калориферу, к верхней части первого лотка подсоединен выходной патрубок горячего воздуха, а к нижней его части - входной патрубок битума, днище которого имеет веерообразно расходящиеся ребра.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид установки обезвоживания битума, на фиг.2 - разрез по А-А (днище лотка), на фиг.3 - вид Б (треугольный рассекатель сбоку), на фиг.4 - вид В (треугольный рассекатель сверху).

Установка обезвоживания битума состоит из магнетронов требуемой мощности 1, облучателя 2 и рабочей камеры 3. Внутри рабочей камеры 3 располагается испарительная камера 4, состоящая из трех последовательно соединенных по Z-образной схеме герметичных лотков 5, закрепленных на стержневых опорах 6. Каждый герметично закрытый лоток состоит из днища 7, представляющего собой ступенчатую конструкцию 8, и крышки 9. Причем днище в конце каждого лотка заканчивается треугольными рассекателями 10. К нижней входной части первого лотка подсоединен входной патрубок битума 11, а к верхней его части - выходной патрубок горячего воздуха 12. Входной патрубок битума 11 имеет веерообразно расходящиеся ребра. Нижняя выходная часть третьего лотка присоединяется к выходному патрубку битума 13, а верхняя его часть через входной патрубок горячего воздуха 14 - к калориферу 15 и вентилятору 16.

Все элементы конструкции устанавливаются на раме, выполненной из стальных уголков, и закрываются защитным кожухом из листовой стали. Детали испарительной камеры (лотки, элементы соединения, опорные стойки) изготавливаются из термостойкой пластмассы - фторопласта. Толщина и размеры металлических деталей конструкции (стенок, элементов опорной рамы, основания) выбираются из условия обеспечения механической прочности с учетом массы магнетронов, источника питания и испарительной камеры.

Установка обезвоживания битума располагается перед резервным или рабочим котлом на АБЗ и работает следующим образом.

Обводненный битум, предварительно нагретый до температуры 105-110^oС, поступает через входной патрубок 11 в лотки 5 испарительной камеры 4. Одновременно с подачей битума автоматически включается калорифер 15 с вентилятором 16. Воздух, поступающий от вентилятора 16, нагревается в калорифере 15 до температуры 110-120^oС и через входной патрубок 14 поступает в верхнюю часть третьего лотка 5 герметичной испарительной камеры 4. Двигаясь противоточно потоку битума, горячий воздух прогревает испарительную камеру 4 с целью поддержания постоянной температуры поступающего в нее битума. В донной части входного патрубка битума 11 расположены веерообразно ребра, обеспечивающие на входе первого лотка равномерный слой битума толщиной 3-8 см. Толщина слоя определяется процентным содержанием влаги в битуме. После заполнения битумом донной части первого лотка 5 включается автоматически СВЧ-генератор 1, расположенный в верхней части установки. Поток СВЧ-энергии через облучатель 2 поступает в рабочую камеру 3, представляющую собой волновод прямоугольного сечения. Форма сечения рабочей камеры выбрана с учетом получения наибольшей напряженности СВЧ-поля в пространстве взаимодействия с движущимся по лоткам 5 потоком битума. Следует отметить, что конструкция лотка битума 5 прозрачна для электромагнитного поля. Наилучшими свойствами обладают полистирол и фторопласт, которые к тому же имеют высокую термическую стойкость и легки в механической обработке. Энергия СВЧ-потока, проходящая через протекающий слой битума, в основном поглощается водной фазой на первом лотке битума 5 за счет дипольной поляризации, что приводит к быстрому нагреву и испарению влаги из него. Оставшаяся часть СВЧ-энергии поглощается влагой на втором и третьем лотках 5. С целью более активной сепарации водяных паров из битума днище 8 каждого из лотков имеет ступенчатую форму, обеспечивая механическое перемешивание битума. Днище каждого из лотков заканчивается треугольными рассекателями 10, которые помимо активной сепарации влаги служат для разделения непрерывного потока битума на лотках на отдельные струи, легко пронизываемые горячим воздухом. При переходе из третьего во второй и из второго в первый лотки 5 горячий воздух пронизывает образовавшиеся с помощью треугольных рассекателей 10 струи битума и удаляет водяные пары через выходной патрубок 12. Противоточное движение горячего воздуха позволяет повысить эффективность сепарации и удаления влаги, а также компенсирует внешние тепловые потери нагретого потока битума.

Применение установки обезвоживания битума позволяет: сохранять качество битума при его обезвоживании за счет снижения температуры процесса до 105-110^oС; существенно снизить энергетические затраты; значительно улучшить экологию на АБЗ за счет меньшего выделения токсических газов из битума при его подготовке.

Предлагаемая установка проста по конструкции и в эксплуатации.

Формула изобретения

Установка обезвоживания битума, содержащая источник энергии, испарительную камеру, лотки, последовательно расположенные под углом к горизонтальной плоскости, входной и выходной патрубки битума, отличающаяся тем, что источником энергии является СВЧ-генератор, а испарительная камера выполнена из трех герметичных прямоугольных лотков, последовательно соединенных по Z-образной схеме, с одинаковыми углами наклона к горизонтальной плоскости, причем днище каждого из лотков имеет ступенчатую форму и закончено плоскими выступающими рассекателями треугольной формы, при этом нижняя выходная часть третьего лотка присоединена к выходному патрубку битума, а верхняя его часть через входной патрубок горячего воздуха к калориферу, к верхней части первого лотка подсоединен выходной патрубок горячего воздуха, а к нижней его части - входной патрубок битума, днище которого имеет веерообразно расходящиеся ребра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4