УСТРОЙСТВО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ БИТУМА
DEVICE FOR BITUMEN DEHYDRATION

Устройство обезвоживания битума относится к области строительства автомобильных дорог и может быть использовано при подготовке битума для приготовления горячей асфальтобетонной смеси, а также для обезвоживания гудрона и мазута.
Известна установка для обезвоживания битума (пат. RU 2184186), в которой стекающий по лотку слой битума облучается СВЧ-энергией, в результате чего из него выделяется влага.
Наиболее близким техническим решением является низкотемпературный битумный вакуум-котел (пат. RU 52005), содержащий корпус с технологическими патрубками и нагревательными элементами, дополнительно содержащий размещенную над котлом и соединенную с ним испарительную камеру с последовательно расположенными в ней плоскими лотками, соединенными по Z-образной схеме, при этом верхняя часть испарительной камеры через левый патрубок и битумный циркуляционный насос соединяется с котлом, а через правый патрубок испарительной камеры, кран, конденсатор - с размещенным в нем трубчатым охладителем, и фильтр с вакуум-насосом.
При работе низкотемпературного вакуум-котла разогретый обводненный битум из котла перекачивается в верхнюю часть испарительной камеры, где он, стекая по Z-образному лотку, обезвоживается и сливается обратно в котел. Причем в испарительной камере и котле создается вакуумирование.
Низкотемпературный вакуум-котел имеет ряд недостатков, к которым следует отнести:
1. Паровыделение из обводненного битума в испарительной камере происходит лишь на верхних частях Z-образного лотка, так как тепловая энергия, накопленная битумом за счет его перегрева нагревателями в котле, расходуется на парообразование и не восполняется в процессе его стекания по лотку.
2. Обезвоженный в испарительной камере битум сливается с лотка в котел, где перемешивается с обводненным битумом, откуда он опять перекачивается циркуляционным насосом в испарительную камеру. Следовательно, отдельные порции битума могут многократно перегреваться и проходить стадию выпаривания, из-за чего качество битума существенно ухудшается, продолжительность процесса обезвоживания значительно увеличивается и момент, когда битум в котле полностью обезвожен, определить достаточно сложно.
3. Затруднен выход пара с нижней части испарительной камеры, так как составные части Z-образного лотка прикреплены своим верхним концом к ее боковым стенкам, образуя замкнутое сверху пространство, под которым влага скапливается, конденсируется и стекает обратно на лоток.
Вышеперечисленные недостатки можно устранить, подводя необходимое количество тепловой энергии к обводненному битуму на всем протяжении его движения по лотку, обеспечив тем самым полное выпаривание из него влаги. Кроме того, необходимо заменить Z-образный лоток, например, спиралевидным, со свободным пространством внутри витков «спирали», для обеспечения выхода с него пара.
Задачей данного устройства является сохранение качества битума в процессе его обезвоживания в связи с замедлением химических реакций конденсации, полимеризации и окисления за счет снижения температуры процесса обезвоживания, отсутствия контакта обезвоживаемого битума с кислородом воздуха и коротковременности теплового воздействия.
Это достигается обезвоживанием тонкого слоя битума, стекающего по спиралевидному лотку, при вакуумировании внутри устройства.
Учитывая невысокую температуру процесса вакуумного обезвоживания и его относительную коротковременность, следует отметить существенное уменьшение энергозатрат на компенсацию внешних потерь от поверхности котла и вредных выбросов летучих углеводородов в окружающую среду.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство обезвоживания битума, содержащее емкость обезвоживания, установленную вертикально, с люком в верхнем торце, накрытым крышкой, и герметично соединенную через пароотвод с конденсатором, имеющим охладитель, расходную и приемную емкости для битума, стабилизатор расхода и датчик уровня, битумный насос и вакуум-насос, запорную арматуру, нагреватели, при этом от входного патрубка, расположенного в верхней части, по спирали и перпендикулярно внутренней поверхности емкости обезвоживания на держателях установлен лоток с наружным и внутренним бортиками, собранный из составных частей с радиально закрепленными в них герметичными оребренными ТЭНами, причем каждая последующая часть лотка смещена вниз, образуя перепад, а в центре емкости обезвоживания установлена мачта с закрепленной на ней гирляндой ИК-нагревателей, расположенных по спирали.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где фиг.1 - вертикальный разрез устройства обезвоживания битума, фиг.2 - поперечный разрез емкости обезвоживания.
Устройство обезвоживания битума содержит емкость обезвоживания 1, установленную вертикально, с люком 2 в верхнем торце, накрытым крышкой 3, датчиком уровня 4, нагревателями 5, герметично соединенную пароотводом 6 с конденсатором 7, имеющим охладитель 8 и сливной патрубок 9 с краном 10, и далее, через трубопровод 11, имеющий патрубок 12 с краном 13, с вакуум-насосом 14, дополнительно содержит расходную 15 со стабилизатором расхода 16 и приемную 17 емкости с нагревателями 18 и 19, соединенные патрубками 20 и 21, имеющими краны 22 и 23, с емкостью обезвоживания 1, причем от входного патрубка 20 по спирали и перпендикулярно внутренней поверхности емкости обезвоживания 1 на держателях 24 установлен лоток с наружным 25 и внутренним 26 бортиками, собранный из составных частей 27 с радиально закрепленными на них герметичными оребренными ТЭНами 28, при этом каждая последующая часть 27 лотка смещена вниз, образуя перепад, а в центре емкости обезвоживания 1 установлена мачта 29 с закрепленной на ней гирляндой ПК-нагревателей 30, расположенных по спирали.
Монтаж элементов конструкции емкости обезвоживания 1 осуществляется следующим образом: через открытый люк 2 в емкость обезвоживания 1 опускаются и устанавливаются на держатели 24 составные части 27 лотка с радиально расположенными на них оребренными ТЭНами 28. ТЭНы 28 подключаются к силовому питанию. Затем в центр емкости обезвоживания 1 через открытый люк 2 опускается и устанавливается мачта 29 с закрепленной на ней гирляндой ИК-нагревателей 30. Гирлянда ИК-нагревателей 30 подключается к силовому питанию. Люк 2 герметично закрывается крышкой 3. Устройство готово к эксплуатации.
Принцип работы устройства обезвоживания битума заключается в следующем.
Процесс обезвоживания производится циклически. Для чего из емкости обезвоживания 1 с помощью насоса 14 при закрытых кранах 10, 13, 22 и 23 откачивается воздух и в ней создается вакуумирование. Открывается кран 22 и из расходной емкости 15 разогретый до температуры 85-90°С обводненный битум под действием перепада давлений через патрубок 20 поступает на лоток. При этом стабилизатор расхода 16 изменяет входное сечение патрубка 20 обратнопропорционально уровню обводненного битума в расходной емкости 15, чем обеспечивается равномерность высоты слоя битума, движущегося по лотку. Так как точка кипения воды в емкости обезвоживания 1 понижена за счет вакуумирования, то обезвоживание происходит при температуре ниже 100°С. Причем температура движущегося по лотку обводненного битума поддерживается оребренными ТЭНами 28 и ИК-нагревателями 30, в результате чего за время протекания по лотку битум полностью обезвоживается.
Выход пузырьков пара на поверхность движущегося слоя битума активируется при его протекании между ребрами ТЭНов 28 за счет перемешивания, а также при его перетекании тонкой пленкой с части 27 лотка на нижележащую часть 27. Кроме того, процесс выхода пара из тонкого слоя движущегося битума интенсифицируется ИК-нагревателями 30. Образующаяся паровоздушная смесь по пароотводу 6 попадает в конденсатор 7, в котором влага улавливается и собирается на дне. Выпаренный битум с лотка сливается на дно емкости обезвоживания 1, где его объем контролируется датчиком уровня 4. При наполнении отведенного в емкости обезвоживания 1 объема выпаренным битумом оребренные ТЭНы 28, ИК-нагреватели 30 и вакуум-насос 14 отключаются, а кран 22 закрывается. Открывается кран 13, емкость обезвоживания наполняется воздухом и давление в ней нормализуется. Открывается кран 23 и обезвоженный битум через патрубок 21 перетекает в расходную емкость 17. Открывается кран 10 и из конденсатора 7 через патрубок 9 сливается скопившаяся в нем влага. Краны 10, 13 и 23 закрываются. Устройство обезвоживания битума готово к следующему циклу работы.
Таким образом, использование устройства обезвоживания позволяет:
- сохранить качество битума в процессе его обезвоживания, а значит, увеличить срок службы асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, уложенных из смесей на данном битуме;
- существенно уменьшить энергозатраты на компенсацию потерь тепла в атмосферу от поверхности котла;
- улучшить экологическую обстановку в рабочей зоне АБЗ.
Данное устройство просто по конструкции и в эксплуатации, а также при проведении регламентных работ.