НАЗЕМНОЕ БИТУМОХРАНИЛИЩЕ

Полезная модель относится к области строительства автомобильных дорог, в частности к хранению и нагреву битума.
Хранение битума осуществляется в подземных или наземных битумохранилищах.
Известны подземные битумохранилища ямного типа с различными видами нагревательных элементов (см. Дубровин Е.Н. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1975, 351 с., с.86), в которых догрев и забор битума осуществляют в приямке, заполняемом через донную течку, а обезвоживают битум в котлах выпаривания.
3
Известно наземное битумохранилище (см. ж. Наука и техника в дорожной отрасли, М: Дороги, №3, 2000, с.36 / Низиков В.И. Стальные битумохранилища), в котором догрев и забор битума осуществляют в скоростном донном догревателе с мощностью нагревателей до 650-1200 кВт при объеме хранилища 1000 м.
Наиболее близким техническим решением является наземное битумохранилище (пат. RU 2198256), в котором догрев и забор битума осуществляют в сферическом или усеченно-пирамидальном металлическом кожухе установленном на днище наземного битумохранилища.
Недостатками данного нагрева и забора битума являются:
- значительные энергозатраты на нагрев битума особенно при большом объеме битумохранилища и площади его основания, то есть - большом объеме битума под кожухом;
- только донный забор битума с некоторым количеством влаги и необходимость обезвоживания откачиваемого битума.
Металлический кожух, накрывающий донные нагреватели, локализует объем догреваемого битума, за счет чего разогрев и забор из него битума происходит значительно быстрее. Однако, при большой площади основания хранилища, объем битума под кожухом весьма значительный, что требует для его разогрева использования нагревателей большой мощности, а значит - значительных энергозатрат. При этом локально разогретый битум нагревает все днище битумохранилища, что обуславливает огромные потери тепла в окружающую среду.
Обводнение битума в наземных битумохранилищах происходит за счет конденсата пара при разогреве и сливе битума из железнодорожных цистерн, а также конденсата влаги из воздуха при значительных перепадах температуры, особенно в осенне-зимне-весенний период, когда производиться наполнение хранилищ. Влага тяжелее битума и со временем концентрируется в его нижних слоях в области забора, что обуславливает некоторую обводненность откачиваемого битума.
Битум должен быть обезвожен при приготовлении асфальтобетонной смеси, и при традиционной технологии его выпаривают в котлах с температурой поверхности электронагревателей 300-350°С, а жаровых труб порядка 600-800°С и выше. Вязкость поступающего из хранилища в котел битума достаточно велика, а его теплопроводность мала (0,13-0,14 Вт/м*°С), поэтому вокруг нагревателей образуются зоны локального перегрева битума, в которых его качество ухудшается. Так как температура битума при традиционных технологиях обезвоживания достаточно высока (115-130°С) и процесс обезвоживания весьма длителен, то в течение всего этого времени из битума активно улетучиваются углеводороды, оксиды углерода, азота,
серы, что также приводит к ухудшению качества битума и отрицательному влиянию на окружающую среду.
Задачей полезной модели является минимизация энергозатрат на догрев битума при заборе из наземных битумохранилищ и сохранение качества откачиваемого битума при его обезвоживании СВЧ-энергией.
Сущность полезной модели заключается в том, что наземное битумохранилище, содержащее емкость битумохранилища со средним проходным и нижними заборными патрубками, нагревателями накрытыми кожухом, битумом, локальным устройством поверхностного догрева и забора битума, содержащим каркас устройства на котором установлены в нижней части оребренные неподвижные, а выше их, оребренные подвижные секции нагревателей, соединенных с вибратором, датчики уровня и температуры, битумный насос и СВЧ - установку обезвоживания битума, при этом устройство локального поверхностного догрева и забора битума подвешено внутри емкости на подвижной тали с автоматически регулируемой по уровню системой подвеса, а выход заборного патрубка локального устройства поверхностного догрева и забора битума и вход среднего проходного патрубка, находящегося примерно на высоте равной половине высоты емкости битумохранилища, соединены гибким электрообогреваемым битумопроводом, расположенным вдоль стенки емкости битумохранилища по части витка спирали, а выход пропускного патрубка подключен к первому входу трехходового крана переключения забора битума, выход которого через битумный насос соединен со входом СВЧ - установки обезвоживания битума, причем нагреватели в емкости битумохранилища установлены на дне тремя секциями радиально под углом 120°, при этом каждая из секций накрыта отдельным кожухом с течками в нижней части, и под каждый кожух введен нижний заборный патрубок, выходы которых через краны
подключены к общему нижнему заборному битумопроводу, выход которого соединен со вторым входом трехходового крана переключения забора битума.
Указанная задача достигается:
- быстрым и без перегрева догревом битума в поверхностном слое за счет локализации требуемого объема нагреваемого битума и увеличения коэффициента теплоотдачи от вибрирующих оребренных нагревателей к битуму в 3,5-5 раз;
- сокращением длительности процесса обезвоживания за счет забора большей части нагретого и наименее обводного битума в поверхностном слое, что в дальнейшем значительно снижает энергозатраты на выпаривание и обеспечивает сохранение качества битума;
- снижением температуры до 95-100°С процесса непрерывного обезвоживания забираемого битума СВЧ-энергией, что позволяет сохранить качество битума, а так же минимизировать потери тепла и выбросы летучих углеводородов и оксидов в окружающую среду;
- при малом (0,10-0,15 высоты битумохранилища) уровне битума, возможностью независимого включения каждой из секций донных оребренных нагревателей, установленных радиально под углом 120°, что позволяет быстро и равномерно разогревать и производить забор из нижнего слоя только требуемого объема битума.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 - Вертикальный разрез битумохранилища, фиг.2 - Сечение А-А.
На чертеже изображены емкость 1 битумохранилища со средним проходным 2 и нижними заборными 3, 4, 5 патрубками, нагревателями 6 накрытыми кожухами 7 с течками 8, битумом 9, локальным устройством 10 поверхностного догрева и забора битума 9, содержащим каркас 11 устройства 10 на котором установлены в нижней части оребренные неподвижные 12, а выше их, оребренные подвижные 13 секции
нагревателей, соединенных с вибратором 14, датчики уровня 15, 16 и температуры 17, битумный насос 18 и СВЧ - установку 19 обезвоживания битума 9, при этом устройство 10 локального поверхностного догрева и забора битума 9 подвешено на подвижной тали 20 с автоматически регулируемой по уровню системой подвеса 21, причем выход заборного 22 патрубка локального устройства 10 поверхностного догрева и забора битума 9 и вход среднего проходного патрубка 2, находящегося примерно на высоте равной половине высоты емкости 1 битумохранилища, соединены гибким электрообогреваемым битумопроводом 23, расположенным по части витка спирали вдоль стенки емкости 1 битумохранилища, а выход пропускного патрубка 2 подключен к первому входу трехходового крана 24 переключения забора битума 9, выход которого через битумный насос 18 соединен со входом СВЧ - установки 19 обезвоживания битума 9, причем выходы нижних заборных патрубков 3, 4, 5 через краны 25, 26, 27 подключены к общему нижнему заборному битумопроводу 28, выход которого соединен со вторым входом трехходового крана 24 переключения забора битума 9.
Полезная модель работает следующим образом.
Емкость 1 битумохранилища наполняется битумом 9. На поверхность битума 9 находящегося в вязко-пластичном состоянии, на тали 20, опускают локальное заборное устройство 10. Включают неподвижные секции 12 оребренных герметичных нагревателей, и заборное устройство 10 под собственным весом погружается в битум 9 до рабочей глубины определяемой наружным датчиком уровня 15 битума 9 и автоматически регулируемой за счет управления системой подвеса 21 тали 20. Затем неподвижные секции 12 нагревателей отключают и включают подвижные секции 13 оребренных герметичных нагревателей, а также вибратор 14, и догревают требуемый объем
битума 9, локализованный корпусом устройства 10, до температуры забора. После включения вибратора 14 коэффициент теплоотдачи от подвижных секций 13 нагревателей к битуму 9, за счет возникновения вынужденной конвекции внутри локального устройства 10, увеличивается в 3,5-5 раз, а время нагрева битума 9 уменьшается в 2-3 раза. Температура битума 9 внутри устройства 10 определяется датчиком температуры 17, и регулируется путем включения и отключения подвижных 13 секций нагревателей. Забор битума 9 из устройства 10 производят битумным насосом 18 через гибкий подвесной обогреваемый битумопровод 23, пропускной патрубок 2 в стенке емкости 1 битумохранилища и первый вход трехходового крана 24 переключения забора битума 9. Гибкий битумопровод 23 обогревается ленточными ТЭНами, намотанным на его поверхность, и располагается вдоль стенки емкости 1 битумохранилища по спирали, обеспечивая свободное перемещение подвесного заборного устройства 10 по вертикали. При этом рабочий уровень битума 9 внутри локального устройства 10 определяется внутренним датчиком уровня 16 битума 9. При снижении уровня битума 9 внутри локального устройства 10 ниже рабочего, битумный насос 18 отключают, включают неподвижные секции 12 оребренных герметичных нагревателей и устройство 10 снова заполняется битумом 9. Затем процесс догрева битума 9 внутри устройства 10 повторяется. Во время забора, откачиваемый из локального устройства 10 битум 9, при необходимости обезвоживают путем его пропускания по лотку через СВЧ-установку 19 и подают в расходную емкость на АБЗ или в автогудронатор. При снижении уровня битума 9 в емкости 1 битумохранилища до отметки (0,10-0,15 высоты битумохранилища), когда забор локальным поверхностным устройством 10 невозможен, разогрев битума осуществляют секциями донных нагревателей 6, собранных из оребренных ТЭНов и расположенных под
кожухами 7. Предусмотрена возможность раздельного включения каждой из секций нагревателей 6, что позволяет быстро разогревать и забирать только требуемое количество битума 9 из под одного или нескольких кожухов 7.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обладает следующими достоинствами:
- снижает энергозатраты на догрев битума в поверхностном слое за счет локализации объема догреваемого битума, а также увеличения коэффициента теплоотдачи от вибрирующих оребренных нагревателей к битуму в 3,5-5 раз;
- сохраняет качество битума при обезвоживании, за счет снижения температуры процесса до 95-100°С, а значит позволяет увеличить срок службы асфальтобетона из смесей на данном битуме;
- позволяет использовать битум непосредственно из хранилища, исключая операцию обезвоживания из технологии подготовки битума на АБЗ;
- уменьшает потери тепла от поверхности емкости битумохранилища и выбросы летучих углеводородов в атмосферу при обезвоживании, что улучшит экологию на АБЗ.
Данная полезная модель проста в эксплуатации и может быть полностью автоматизирована.