КОТЕЛ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к области строительства автомобильных дорог и может быть использована при подготовке битума для приготовления горячей асфальтобетонной смеси, а также, обезвоживания гудрона и мазута.
3
Известны котлы обезвоживания БКЖ-15, ДС-6 и т.д. (В.Д.Портнягин. Особенности подготовки битумов и приготовление асфальтобетонных смесей. Учебное пособие. Министерство автомобильных дорог РСФСР. М.: 1988, 81 с. стр.40) представляющие собой сварные резервуары емкостью 10-30 м, в нижней части рабочего пространства которых расположены ТЭНы, масляные регистры или жаровые трубы, а в верхней части имеются люки для выхода пара и проведения регламента.
Наиболее близким техническим решением является котел обезвоживания СИ - 201 (В.Д.Портнягин. Особенности подготовки битумов и приготовление асфальтобетонных смесей. Учебное пособие. Министерство автомобильных дорог РСФСР. М.: 1988, 81 с. стр.40), имеющий теплоизолированный корпус и оборудованный электронагревателями.
Котел СИ - 201 работает на принципе свободной конвекции, что вследствие высокой вязкости (при 100°С≈4 Па·с) и малой теплопроводности (при 100°С≈0,14 Вт/м·°С) битума приводит к большой длительности процесса обезвоживания и значительным энергозатратам. При этом пар образующийся при кипении влаги в битуме удаляется из котла через открытый люк в атмосферу.
К недостаткам, котла СИ - 201 следует отнести:
- существенные энергозатраты на нагрев и обезвоживание битума, а также компенсацию тепловых потерь, вследствие большой длительности процесса обезвоживания;
- ухудшение качества битума за счет его перегрева и коксования в зоне нагревателей, а также окисления кислородом из-за свободного доступа воздуха в котел;
- отрицательное влияние на экологию рабочей зоны вследствие испарения в атмосферу вместе с влагой легколетучих углеводородов.
Задачей полезной модели является снижение энергетических затрат и сохранение качества вязких жидкостей при обезвоживании, а также снижение отрицательного влияния на окружающую среду за счет улавливания паров влаги и летучих углеводородов.
Сущность полезной модели заключается в том, что котел обезвоживания вязких жидкостей, содержащий теплоизолированную емкость с люком в верхней части, приемным и заборным патрубками, нагревательные элементы, датчик уровня, датчик температуры, битумный кран и кран для слива воды, вибратор, камеру сбора конденсата с холодильником, клапаном и продувным вентилятором, при этом в котел обезвоживания в локальную область нагрева битума и расположения нагревателей вводиться вибрирующая решетка, причем ее элементы располагаются вдоль поверхностей нагрева на расстоянии превышающем максимально возможную амплитуду колебания вибрирующей решетки, которая через шток жестко соединяется с вибратором, установленным на поверхности котла, а в верхние части торцов котла ввариваются дополнительные патрубки, один из которых через камеру сбора конденсата с холодильником, клапаном и продувным вентилятором соединяется трубопроводом с другим патрубком.
Технический результат достигается повышением коэффициента теплоотдачи от нагревателей за счет введения в котел в локальную область нагрева битума и расположения нагревателей вибрирующей решетки, обеспечивающей вынужденную конвекцию битума в области нагрева, а также принудительным отведением и улавливанием паров испаряющейся влаги и летучих углеводородов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показаны на фиг.1 - конструкция котла обезвоживания вязких жидкостей, фиг.2 - сечение А-А.
Котел обезвоживания вязких жидкостей содержит теплоизолированную емкость 1 с люком 2, приемный 3 и заборный 4 патрубки, нагревательные элементы 5, датчик уровня 6, датчик температуры 7, битумный кран 8 и кран 9 для слива воды, вибратор 10, камеру сбора конденсата 11 с холодильником 12, клапаном 13 и продувным вентилятором 14, вибрирующую решетку 15 со штоком 16, дополнительные патрубки 17 и 18, трубопровод 19.
Котел обезвоживания вязких жидкостей работает следующим образом. Через приемный патрубок 3 в емкость 1 котла обезвоживания, при закрытых кранах 8 и 9 и люке 2, заливается вязкая жидкость. При этом в емкости 1 создается повышенное давление и находящейся в ней избыток воздуха выходит через клапан 13 в камере сбора конденсата 11. При заполнении котла до рабочего уровня, определяемого датчиком 6, включаются нагреватели 5, вибратор 10 и продувной вентилятор 14. При этом колебания вибратора 10 через шток 16 передаются вибрирующей решетке 15 и вязкой жидкости, что приводит к ее вынужденному перемещению в области нагревателей и равномерному (без перегрева и коксования) нагреву. Вследствие создания вынужденной конвекции коэффициент теплоотдачи от нагревателе к вязкой жидкости возрастает в 1,5-2,5 раза, а время ее обезвоживания сокращается в 1,5-1,8 раз. Режим работы вибратора 10 может быть как непрерывным, так и дискретным и выбирается в зависимости от вида обезвоживаемой вязкой жидкости. Температура обезвоживаемой в котле вязкой жидкости определяется датчиком 7 и может поддерживаться в пределах заданных значений за счет управления работой нагревателей 5. Выделяющиеся при обезвоживании вязкой жидкости пары влаги и летучие углеводороды за счет работы продувного вентилятора 14 принудительно удаляются из емкости 1 через дополнительный патрубок 17 в камеру сбора конденсата 11. При этом из парогазовоздушной смеси влага конденсируется на холодильнике 12 и собирается в нижней части камеры сбора конденсата 11, а газовоздушная смесь возвращается через трубопровод 19 и дополнительный патрубок 18 в емкость 1. При удалении влаги из вязкой жидкости отсутствует контакт атмосферного воздуха с газовоздушной смесью внутри емкости 1 котла, что позволяет существенно замедлить реакции окисления вязкой жидкости кислородом воздуха, то есть сохранить ее качество, а также предотвратить улетучивание углеводородов в атмосферу, то есть улучшить экологическую обстановку в рабочей зоне. По окончанию процесса обезвоживания, о котором свидетельствует резкое повышение температуры вязкой жидкости в емкости 1, нагреватели 5, вибратор 10 и продувной вентилятор 14 выключаются и вязкая жидкость из емкости 1 через патрубок 4 и открытый битумный кран 8 выдается потребителю. При заборе вязкой жидкости в котле создается вакуумирование, при этом открывается клапан 13 и емкость 1 заполняется воздухом. Влага из камеры сбора конденсата удаляется через открытый кран 9 для слив воды. Краны 8 и 9 закрываются. Люк 2 в емкости 1 предназначен для проведения регламентных работ. Котел готов к следующему циклу обезвоживания.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обладает следующими достоинствами:
- позволяет снизить энергозатраты в 1,4-1,6 раз и сократить время обезвоживания вязких жидкостей в 1,5-1,8 раз;
- позволяет сохранить качество обезвоживаемой вязкой жидкости;
- позволяет улучшить экологию в рабочей зоне;
- может быть реализована, как в заводском исполнении, так и путем модернизации существующих котлов обезвоживания с различными системами нагрева (электрическими нагревателями, масляными или паровыми регистрами, жаровыми трубами);
- может быть полностью автоматизирована.