СПОСОБ ПОДГОТОВКИ БИТУМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
METHOD OF PREPARING BITUMEN FOR PREPARING ASPHALT-CONCRETE MIXTURES

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, а именно к подготовке битума для приготовления асфальтобетонных смесей.
Производство асфальтобетонных смесей осуществляется на асфальтобетонных заводах.
При использовании фасованного битума, то есть хранимого в брикетах, контейнерах, кловертейнерах, биг бэгах, евро бочках и другой подобной таре, осуществляют двухсменную подготовку битума. В течение первой смены битум в таре периодически загружают в битумоплавильню, где происходит его плавление, расплавленный битум стекает в накопительную полость битумоплавильни, где дополнительными нагревательными элементами разогревается до температуры перекачки (110-120°C), по мере заполнения накопительной полости, битум перекачивают насосом в штатную емкость (резервный котел) АБЗ до ее полного заполнения, т.е. до достижения объема, равного сменной потребности завода в битуме, в резервной емкости осуществляют догрев сменной потребности в битуме до рабочей температуры (см. Плавление фасованного битума / А.В. Баженов, В.В. Сорокин // Автомобильные дороги - январь 2014 - №1 (986) - с. 64-69); битум с рабочей температурой из резервного котла перекачивают в рабочий котел (расходная емкость). В течение второй смены осуществляют расходование битума из рабочего котла, непрерывной циркуляцией битума и отбором в каждом технологическом цикле массы битума на один замес (см. Пережиток прошлого / С.С. Саенко, Ю.Я. Никулин // Автомобильные дороги - июль 2011 - №7 (956) - С. 84-85). Время высокотемпературной (≥140°C) обработки битума при данном способе подготовки составляет в целом от 17 до 24 часов, общее время температурной обработки около 40 часов.
Наиболее близким техническим решением является способ подготовки битума (Саенко С.С. Ресурсосбережение при подготовке битума // Интернет-журнал «Науковедение». 2012 №4 (13) [Электронный ресурс]. - М. 2012. - Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/50trgsu412.pdf, свободный - Загл. с экрана), включающий в течение первой смены подготовки предварительный нагрев вяжущего в объеме, равном суточной потребности в битуме для производства асфальтобетонных смесей в битумном хранилище до температуры, при которой возможна перекачка битума насосом; перекачку в резервную емкость, объем которой равен суточной потребности в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей; догрев битума в резервной емкости до температуры не более 110-120°C. В течение следующей смены осуществляется поддержание температуры битума в резервном котле на уровне не выше 110-120°C; битум в объеме, не превышающем часовой потребности в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей, из резервного котла перекачивается один раз в час в емкость интенсивного нагрева, где производится разогрев битума до рабочей температуры в течение не более одного часа и, при необходимости, смешение с добавками; битум с рабочей температурой в объеме, равном часовой потребности в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей, один раз в час из емкости интенсивного нагрева перекачивается в рабочий котел, откуда осуществляется его расходование (отбор в каждом технологическом цикле массы битума на один замес). Время высокотемпературной (≥140°C) обработки битума при данном способе подготовки составляет не более 2 часов.
Однако известный способ имеет ряд недостатков:
- ухудшение свойств битума вследствие длительного срока температурной обработки битума (более 30 часов): предварительного нагрева битума в объеме, равном сменной потребности в битуме, до температуры перекачки в битумохранилище и до температуры 110-120°C в резервном котле в течение около суток и, в течение рабочей смены, в резервном котле в процессе расходования при приготовлении асфальтобетонных смесей;
- увеличение срока температурной обработки битума в случае непредвиденного прекращения работ по выпуску смесей, так как битум необходимо поддерживать в нагретом состоянии в большом объеме в битумохранилище и резервном котле.
- значительные потери тепла в окружающую среду ввиду большой поверхности резервного котла (не менее сменной потребности в битуме) и битумного хранилища, а также длительного нахождения битума на данных этапах подготовки (в течение двух рабочих смен, в вечерние и ночные часы).
Техническими задачами изобретения являются:
- сохранение качества битума за счет сокращения срока температурной обработки битума до максимум трех часов путем использования фасованного битума в технологическом процессе и сокращения объема битума на каждом технологическом этапе до объема, не превышающего часовой потребности в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей, сокращения числа этапов технологического цикла путем замены этапов подготовки в битумохранилище и резервном котле этапом плавления и первоначального нагрева битума в битумоплавильне;
- предотвращение увеличения срока температурной обработки битума в случае непредвиденного прекращения работ по выпуску смесей за счет увеличения гибкости производства (уменьшения объема единовременно подготавливаемого битума в технологическом процессе до объема, равного максимум трем часовым потребностям в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей), появления возможности вновь затарировать и охладить битум;
- снижение тепловых потерь в окружающую среду за счет уменьшения поверхности технологического оборудования (замены этапов подготовки битума в битумохранилище и резервном котле этапом подготовки в битумоплавильне) и исключения подготовки битума в вечерние и ночные часы.
Сущность изобретения заключается в том, что способ подготовки битума для приготовления асфальтобетонных смесей включает плавление и первоначальный нагрев до состояния, при котором возможна перекачка насосом, основной нагрев в емкости интенсивного нагрева до рабочей температуры и смешение с добавками при необходимости, расходование из рабочего котла, при этом в технологическом процессе используется фасованный битум, плавление и первоначальный нагрев которого осуществляют в битумоплавильне, а подготовка битума осуществляется в период приготовления асфальтобетонной смеси последовательно на каждом этапе отдельными порциями, объем которых кратен объему тары, но не превышает часовой потребности в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей, в течение времени, равного на каждом этапе времени расходования текущей порции битума из рабочего котла, а процесс перекачивания порций битума осуществляется после расходования текущей порции из рабочего котла в следующей последовательности: перекачивание битума из емкости интенсивного нагрева в рабочий котел, перекачивание битума из битумоплавильни в емкость интенсивного нагрева, извлечение порожней тары и загрузка новой порции в битумоплавильню выполняется параллельно с перекачиванием битума из емкости интенсивного нагрева и/или с перекачиванием битума из битумоплавильни.
Технический результат
Использование в технологическом процессе фасованного битума позволяет исключить этапы предварительного нагрева битума в битумохранилище и резервном котле, характеризуемые высокими поверхностями, обуславливающими значительные потери тепла в атмосферу.
Подготовка битума на каждом технологическом этапе в объеме, не превышающем часовой потребности в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей, позволяет сократить время температурного воздействия на вяжущее до максимум трех часов, что обеспечит сохранение его качества в технологическом процессе.
Сокращение числа этапов подготовки и уменьшение объема единовременно подготавливаемого битума до максимум трех часовых потребностей в битуме для приготовления асфальтобетонных смесей исключает необходимость круглосуточного нагрева битума и/или поддержания его температуры, в том числе в периоды вынужденного простоя асфальтосмесительной установки.
Нагрев порций битума до требуемого состояния на каждом технологическом этапе в течение равного промежутка времени (равного времени расходования порции из рабочего котла) и осуществление перекачивания таким образом, что рабочий котел всегда заполнен битумом, обеспечивает непрерывность приготовления асфальтобетонных смесей.
Сокращение технологического цикла подготовки каждой порции битума до максимум трех часов и организация поточной подготовки позволяет быстро реагировать на непредвиденные случаи простоев асфальтобетонного завода путем прекращения подачи новых порций в технологический процесс, наличия возможности слива битума из технологического оборудования в тару и его охлаждения без существенных затрат для производства.
Сущность заявленного способа поясняется чертежом, где представлена его технологическая схема.
Технологическое оборудование для осуществления способа включает битумоплавильню 1, емкость интенсивного нагрева 2, емкость для добавки 3, рабочий котел 4.
Способ осуществляется следующим образом.
Первая порция фасованного битума (П1) объемом, не превышающим часовой потребности в битуме для производства смесей, загружается со склада в битумоплавильню 1 до начала работы асфальтосмесительной установки (АСУ) за период времени, равный двум периодам расходования данной порции (Трасх) для приготовления асфальтобетонных смесей. В течение времени, равного времени расходования данной порции, но не превышающего одного часа, битум плавится до состояния, при котором возможна его перекачка. При достижении требуемого состояния порция (П1) битума из битумоплавильни 1 перекачивается в емкость интенсивного нагрева 2, одновременно с этим в битумоплавильню 1 загружают вторую порцию битума (П2), при необходимости в емкость интенсивного нагрева 2 вводят добавки из емкости для добавки 3. Выполняют нагрев порции битума (П1) в емкости интенсивного нагрева 2 и, при применении добавки, их перемешивание. Параллельно в битумоплавильне 1 осуществляется плавление и первичный нагрев второй порции битума (П2). По окончании периода времени, равного времени расходования порции битума для приготовления асфальтобетонных смесей, но не превышающего одного часа, осуществляют перекачку порции битума из емкости интенсивного нагрева 2 в рабочий котел 4, затем из битумоплавильни 1 - в емкость интенсивного нагрева 2, параллельно с этим осуществляют новую загрузку битума в битумоплавильню 1 (третья порция П3). Загрузка третьей порции совпадает с началом работы асфальтосмесительной установки. С данного момента работа осуществляется в штатном режиме: после расходования текущей порции из рабочего котла 4 в него перекачивается битум из емкости интенсивного нагрева 2, затем в емкость интенсивного нагрева 2 закачивается битум из битумоплавильни 1 и, при необходимости добавка из емкости для добавки 3, при этом в битумоплавильню 1 загружается новая порция битума, объемом не превышающая часовой потребности в битуме для приготовления смесей. Осуществляется одновременный процесс нагрева в емкости интенсивного нагрева 2, плавления и первоначального нагрева в битумоплавильне 1 в течение времени, равного времени расходования текущей порции битума из рабочего котла 4.
Перед окончанием работы асфальтосмесительной установки, за период времени, равный трем периодам расходования порции битума, загрузку новых порций в битумоплавильню 1 прекращают. Последняя порция битума (N) плавится и нагревается до температуры, при которой возможна перекачка насосом в течение времени, равного времени расходования текущей порции битума из рабочего котла 4. Предпоследняя порция битума (N-1) перекачивается в рабочий котел 4, затем последняя порция (N) перекачивается в емкость интенсивного нагрева 2, при необходимости туда вводится добавка из емкости для добавки 3, осуществляется нагрев и, при использовании добавки, перемешивание битума с добавкой в емкости интенсивного нагрева 2 в течение времени расходования предпоследней порции битума (N-1) из рабочего котла 4. Далее последняя порция битума (N) перекачивается в рабочий котел 4 и осуществляется ее расходование.
В случае небольших простоев в работе асфальтосмесительной установки нагрев и поддержание битума в заданных режимах на каждом технологическом этапе не прекращают. При значительных перерывах битум из емкости интенсивного нагрева 2 и рабочего котла 4 сливают в свободную тару и охлаждают. Битум из битумоплавильни 1 не сливают, при возобновлении производства данная порция разогревается нагревательными элементами битумоплавильни 1.
Предлагаемый способ позволяет сохранить качество битума в технологическом процессе за счет уменьшения температурной обработки битума до максимум трех часов путем последовательной трехстадийной подготовки в течение не более часа на каждом этапе; снизить потери тепла и улучшить экологическую обстановку за счет уменьшения поверхности технологического оборудования путем уменьшения объема подготавливаемого на каждом этапе битума до максимум часовой потребности в битуме для производства смесей.
Также при непредвиденном прекращении работ длительность температурной обработки битума не увеличивается за счет его малого объема в технологическом процессе (не более трех часовых потребностей в битуме) и высокой гибкости производства (наличия возможности быстрого прекращения/запуска подачи битума в технологический процесс за счет использования фасованного битума). Битум может быть слит в контейнеры и другую тару и возвращен на склад.