Объем выхлопных газов при различных процентах влажности

Компонент 1 2 10 15 Пар и водяные испарения 2440 12200 24390 36580 Продукты горения 10140 16900 26190 35480 Избыток воздуха 1800 3000 4640 6280 Подсос воздуха из атмосферы 760 1690 2910 4120 Полный объем газа в системе 15140 33790 58130 82460

Для уменьшения стоимости изготовления тонны (909 кг) горячей АБС, оператор завода должен концентрироваться на факторах влияющих на энергозатраты. Эти факторы включают в себя: содержание влаги в заполнителе и подсос воздуха из атмосферы, который позволяют избытку холодного воздуха проникать в поток выхлопных газов в любом месте между рукавным фильтром и горелкой. Типичные места подсоса это навесная заслонка, где горячая смесь выходит из смесителя, швы между различными элементами смесителя, крышки в верхней части рукавного фильтра, точка загрузки материала в барабан из бункеров холодной загрузки. Подсос в любом из этих мест плохо сказываются на производительности, так как проникающий воздух занимает часть объема потока доступного выхлопным газам. Он должен быть нагрет, прежде чем сможет участвовать в производстве горячей АБС.

Для экономичного изготовления горячей асфальтовой смеси горелки должны эксплуатироваться очень эффективно. Все горелки имеют автоматическое управление, которое поддерживает постоянную температуру смеси после впрыскивания топлива. Если появились изменения в потреблении топлива, с помощью газоанализатора можно исследовать исходящие потоки выхлопных газов и если появилась необходимость, сделать соответствующие регулировки соотношения топливо/воздух или провести ремонтные работы.

Данные основаны на производительности 250 тонн в час, 6% асфальт, температура выхлопных газов 154 °С, утечка 5 %, 25 % избыток воздуха, эксплуатация на уровне моря, 1 кубический фут = 28.3 литра.

Сушка и Нагрев. На кончике пламени горелки температура превышает 1371°С и в стандартном оборудовании барабанного типа в процессе подачи воздуха в район горения, его температура резко увеличивается до 760 °С. Именно этот выхлопной газ температурой в 760 °С нагревает и высушивает заполнитель. Иллюстрации 6-4 показывает температурный профиль выхлопных газов и заполнителя в процессе их продвижения вдоль типичного барабанного смесителя. Температурный профиль заполнителя имеет три четко выраженных зоны. Первая зона это начальная подготовка, заполнитель нагревается примерно до 38 °С, но в это время горячие выхлопные газы начинают выпаривать влагу с поверхности заполнителя. Вторая зона, постоянное высушивание, это зона где происходит большая часть выпаривания влаги и в которой заполнитель нагревается до температуры 82–93 °С. Третья зона, где заполнитель нагревается, это зона в которой заполнитель нагревается до температуры горячей асфальтобетонной смеси. Недалеко от конца третьей зоны битум подается в барабан для смешивания с нагретым заполнителем.

Температурный профиль выхлопных газов показан на иллюстрации 6-4. Температура воздуха поднимается очень быстро примерно до 760 °С и затем стабильно уменьшается в процессе передачи тепла для нагрева барабана, выпаривания влаги и поднятии температуры заполнителя до температуры выходящей смеси. В зоне смешивания, температура заполнителя и выхлопных газов отличаются не более 6–17 °С, а в высокоэффективном смесителе разница между температурой выгружаемой смесью и выхлопными градусами должна быть не более 14 °С.

Рис. 6-4.

Иллюстрации 6-5 показывает температурный профиль сушильно-смесительного барабана, который был модифицирован для добавления материалов RAP. Отметьте, что температурный профиль выхлопных газов не имеет существенного отличия от такого же в иллюстрации 6-4. Однако температурный профиль заполнителя достаточно отличается сильно, с более короткими зонами постоянного высыхания. Чистый заполнитель задерживается в горячей зоне барабана и нагревается до температуры 260 °С. Толкающие пластины или демпферные кольца установлены в середине барабана, для увеличения времени пребывания заполнителя в первой половине барабана. Сверхнагрев заполнителя используется для нагрева 50 процентов материала RAP и создания температурного профиля как на иллюстрации 6-5. Отметьте, что средняя температура заполнителя в иллюстрации 6-5 падает во время нагрева материала RAP и влага выпаривается в «зоне нагрева и высушивания RAP». Смесь доводится до температуры выгрузки в последней части барабана.

Рис. 6-5.

Процесс передачи тепла происходит за счет трех отличительных процессов: 1) конвекции – нагрев от выхлопных газов; 2) теплопроводности – тепло от частичек более горячего заполнителя передается более холодным, через физическое соприкосновение между двумя поверхностями, и 3) теплового излучения – горячие металлические пластины и корпус барабана излучают тепловую энергию, которая воздействует на более холодный заполнитель в непосредственной близости от этих горячих металлических поверхностей, которые были нагреты горящими газами.

Подача асфальтового вяжущего. Как показано на иллюстрации 6-4 и 6-5 битумное вяжущее подается в барабан через трубу, которая входит в барабан с дальнего конца. Диаметр трубы зависит от производительности установки и обычно варьируется от двух до четырех дюймов. Обычно битумное  вяжущее вводится в барабанный смеситель без распыления форсункой в нижней его части. Действительное расположение места подачи распыляется битумного вяжущего широко разнится, но в общем имеет тенденцию располагаться за 2/3 частью барабана в сторону выгрузки смеси. В большинстве смесителей можно установить дополнительное оборудование, которое обеспечивает качественное смешивание компонентов смеси и, чтобы оно соответствало условиям просушки в барабане.

Один производитель удалил из некоторых моделей линию подачи битума в барабанном смесителе и добавил одновальный лопастной смеситель, который похож на конструкцию, используемую в лопастом смесителе непрерывного действия. Последующие изменения от того же производителя, это двойной барабанный смеситель, оборудованный двумя концентрическими барабанами, где смешение происходит в пространстве между внутренней поверхностью внешнего барабана и внешней поверхностью внутреннего, в лопастном смесителе барабанного типа.

Система подачи мелкого минерального наполнителя. Минеральный наполнитель доставляется на асфальтовый завод грузовиком-цистерной и через аэропровод транспортируется в вертикальный бункер для хранения. Под силой тяжести минеральный наполнитель высыпается из бункера на дозатор, расположенный в его нижней части. Некоторые бункеры для хранения минерального наполнителя оборудованы весовым дозатором, который устанавливается под бункером. Этот дозатор, выполненный по типу лопастного питателя, регулирует поток наполнителя, чтобы обеспечить его точное дозирование в зону смешивания барабанного смесителя. Дозатор имеет компьютерное управление с обратной связью и весовой контроль темпа дозирования. Обычно такие дозаторы оборудованы устройством для аэрирования, для поддержания равномерного поступления наполнителя в лопасти. Наполнитель из лопастей дозатора входит в нагнетательную трубу для транспортировки в барабанный смеситель и обычно перед тем как попасть на дно барабана он покрывается битумным вяжущим.

Минеральный наполнитель может выпускаться либо против потока, либо по потоку от точки подачи битумного вяжущего. Так как минеральный наполнитель очень мелкозернистый и сухой, материал может подниматься в воздух в высокоскоростной струе выхлопных газов, когда он подается против потока у точки подачи битумного вяжущего. При загрузке в барабан по потоку от точки подачи битумного вяжущего, большая часть минерального наполнителя покрывается битумным вяжущим перед тем как он сможет подняться в воздух и будет потерян. Некоторые вида наполнителя практически всегда теряются, если они не смешиваются с битумным вяжущим перед тем как опустятся на дно барабана. Некоторые установки барабанного типа оборудованы смесителями, которые предназначены для покрытия минерального наполнителя достаточным количеством битумного вяжущего, чтобы предотвратить его поднятие в воздух.

Если завод оборудован пылеуловителем с рукавными фильтрами, в дополнение к импортируемым минеральным наполнителям в барабан можно загружать отфильтрованную пыль (собственный минеральный наполнитель). Пылеуловитель оборудуется несколькими рядами тканевых фильтров, через которые проходят выхлопные газы, перед тем как выйти через вытяжную трубу. Мелкий материал, собранный в пылеуловителе, доступен для возвращения его обратно в барабан. В зависимости от гранулометрического состава загружаемого в барабан материала, весь или часть материала, собранного в пылеуловителе, поступает в бункер и отмеряется лопастным дозатором в подающую трубу. Если минеральный наполнитель и собранный в пылеуловителе материал одновременно подаются в барабан, возможно необходима общая или отдельная подающая труба для каждого наполнителя. Некоторые установки, для возвращения собранного в пылеуловителе материала используют винтовой конвейер вместо лопастного дозатора (ввод 100% собственного минерального наполнителя.