Асфальтобетонный завод циклического действия

Асфальтобетонный завод циклического действия производит горячую асфальтобетонную смесь партиями, вместо постоянного изготовления как на заводе непрерывного действия. Объем партии АБС определяется объемом  смесительной камеры где смешиваются нагретый заполнитель и асфальтовое вяжущее. Типично размер партии варьируется от 1364кг до 4545кг (3000 – 10000 фунтов).

До 1970-х завод цикличного действия был главным типом асфальтовых заводов, используемых для производства горячих асфальтовых смесей в США. Увеличивающаяся мощность и транспортабельность барабанных смесителей, введенных в 1970-х, остановила на них выбор подрядчиков. В настоящее время около 95 % производимых асфальтовых заводов - это заводы непрерывного действия. Однако, около 70% работающих заводов в США все еще цикличного действия. Очевидно, что асфальтобетонные заводы цикличного действия отходят и постепенно заменяются заводы непрерывного действия.

Некоторые элементы включенные в описание барабанных смесителей также располагаются в схеме расположения компонентов асфальтобетонного завода циклического действия. Например, система подачи холодного заполнителя и система снижения токсичности отработавших газов, оба выполняют одинаковые функции в на заводах различного типа. Поэтому дальнейшее описание концентрируется на тех аспектах завода циклического действия, которые отличаются от смесителя барабанного типа.

Сушильный агрегат барабанного типа. Типичный сушильный агрегат барабанного типа для заполнителя на асфальтобетонном заводе циклического действия имеет противоточный дизайн, т.е. заполнитель из системы холодной загрузки поступает в сушилку с конца противоположного горелке и перемещается против направления движения выхлопных газов. Так как холодный и влажный заполнитель попадает в сушилку переде тем как выхлопные газы покинут сушилку, температура выхлопных газов на выходе из сушилки обычно ниже, чем в смесителе барабанного типа. В действительности, главный фактор влияющий на температуру выхлопных газов, это температура конденсации газового потока. Температура выхлопных газов должна быть выше, чем температура конденсации, если в пылеуловителе установлена система контроля токсичности отработавших газов. Температура выше точки конденсации предотвращает конденсацию влаги от влажного пара на пыльных отложениях, которые собираются на ткани рукавного фильтра. Если происходит конденсация, она превращает пыльные отложения в грязь. Для предотвращения этого, большинство производителей рукавных пылеуловителей рекомендуют, чтобы температура выходящих выхлопных газов оставалась выше 121°С. Точка конденсации редко бывает выше 93°С. Температура выходящих выхлопных газов сушилки противоточного типа может быть на 28 – 33 °С холоднее выходящих выхлопных газов в сушилки прямоточного типа барабанного смесителя. Увеличенная эффективность передачи тепловой энергии в противоточной системе не только нагревает заполнитель за меньшую стоимость, но и понижает температуру выходящих выхлопных газов, что позитивно отражается на рукавных пылеуловителях.

Горелки. Горелки для валковой установки такие же, как и у барабанного смесителя, который описывался ранее.

Грохот и бункер горячих материалов. Схематическое изображение горячего вирогрохота показано в иллюстрации 6-6. Горячий заполнитель подается с левой стороны на горячие сетки виброгрохота. На первом сите, слишком большой по размеру материал отделяется и передвигается вправо по скошенным, вибрирующим сито. Негабаритный материал завышенного размера попадает в раздаточный желоб и обычно падает на землю. Крупный заполнитель задерживается между верхнем и вторым ситом и отправляется в бункер №4 дальше вправо. Материал, задержавшийся между вторым и третьим сито, это средний по размеру заполнитель, который по наклонной поверхности отправляется в бункер № 3. Бункер № 2 содержит более мелкий заполнитель, который задерживается между 3 и 4 ситом. В бункер № 1 попадает самый мелкий материал. Материал из этих четырех бункеров должны смешиваться в пропорции, которая воспроизводит заданный состав асфальтобетонной смеси. Для воспроизведения заданного состава, в дополнение к заполнителю через специальные бункеры могут добавляться два дополнительных компонента заполнителя, минеральный наполнитель и материал RAP.

Рис 6-6 Схематическте изображение горячего просеивающего устройства асфальтового завода циклическогодействия (2).

Рассеивающие поверхности горячего виброгрохота должна быть сбалансирована между мощностью сушильного барабана, пропорцией заполнителя из системы загрузки заполнителя и мощностью мешалки. Если материалы с холодной загрузки выходят за рамки загрузочной пропорции материала, необходимого для каждого бункера, тогда некоторые бункеры могут переполниться, а другие будут недостаточно заполнены. Такая проблема пропорционального заполнения может привести к тому, что вся смесь будет отвергнута из-за несоответствия спецификациям или выходная мощность завода уменьшиться из-за необходимости ожидания заполнения незаполненных бункеров. Таким образом, эффективность снижается из-за низкой производительности и необходимости в дополнительной обработке материала, который подается из бункеров, переполненных заполнителем определенного размера. Грохот может порваться или износиться, позволяя материалы большего размера попадать в бункер для материала меньшего размера. Если такая ситуация ухудшается, она приводят к тому, что изготовленная смесь будет иметь более грубую структуру чем в заданных параметрах и будет иметь недостаток мелкого наполнителя. Когда грохот забивается, мелкий материал не проходит через него в достаточном количестве, что приводит к тому, что мелкий заполнитель попадает в бункер более крупного. Это условие приводит к появлению более тонкой смеси, чем в заданно в спецификации, а также нехватку крупнозернистого материала в смеси, что в свою очередь может вызвать недостаточное покрытие частей заполнителя битумным вяжущим. Увеличение интенсивности загрузки материала в устройство уменьшает его отсеивающую способность и заканчивается в забивании сеток грохота и попадания мелкого материала в бункер для более грубого заполнителя. Это приводит к изготовлению смесей с более тонким гранулометрическим составом.

Бункер горячих материалов должен быть достаточно большим для хранения материала в количестве, достаточном для работы мешалки на заданной мощности. Так как бункер № 1 хранит мелкозернистый материал и большой его процент используется в типичных смесях, это самый большой бункер. Также должно быть установлено разделение между бункерами, для предотвращения смешивания заполнителей из соседних бункеров. На каждом бункере установлена перепускная труба, которая не дает им переполняться от излишка материала. Материал может пересыпаться в соседние бункеры или повлиять на работу грохота над бункером, что может привести к переполнению или поломке грохота. Каждый бункер должен иметь датчики, которые будут предупреждать оператора когда уровень заполнителя опустится ниже или выше заданного уровня.

Количество материала из каждого бункера, который будет использоваться для изготовления партии асфальтобетона можно рассчитать, умножив процент от партии которую нужно взять из этого бункера на вес заполнителя партии.

Весовой бункер-дозатор инертных материалов  и дозаторный ковш битума. Желаемый объем материала из каждого бункера взвешивается в весовом бункере-дозаторе. В то время когда взвешивается заполнитель, битумное вяжущее закачивается в дозаторный ковш перед его распылением в смесителе.

Весовой бункер-дозатор заполнителя и дозаторный ковш битумного вяжущего подвешиваются на весы. Как только полный объем взвешен, в смеситель сначала бросается заполнитель и за ним следует битумное вяжущее. Как весовой бункер-дозатор, так и дозаторный ковш необходимо регулярно проверять на калибровку, используя сертифицированные контрольные весы.

Порционный лопастной смеситель. Порционный смеситель это двухвальный смеситель, предназначенный для тщательного смешивания заполнителя, чтобы покрыть его битумным вяжущем. Так как смеситель на циклическом заводе это устройство, которое имеет определенный период времени, чтобы обеспечить равномерное покрытие битумом всех частичек заполнителя, время смешивания должно быть настолько коротким насколько это возможно. Долгое время смешивания приводит к ухудшению заполнителя и окислению битумного вяжущего. После попадания заполнителя в мешалку, наступает короткий период сухого смешивания, с последующим влажным смешиванием с битумным вяжущем, когда он распыляется в мешалке. Продолжительность времени смешивания можно установить, используя AASHTO T195 или ASTM D2489. В этой процедуре забирается образец горячей асфальтобетонной смеси и удаляется материал задержавшийся на 9,5 мм (3/8 дюйма) грохоте. Каждая из этих крупных частичек визуально полностью проверяется на предмет полного или частичного покрытыя. Время смешивания определяется как время необходимое, чтобы по крайней мере 95%покрытых частичек удерживались на 9,5 мм (3/8 дюйма) грохоте. Если покрыто менее 95% частичек время смешивания увеличивается, смешивается дополнительный материал и проводится другой расчет.

Смеситель порционного асфальтобетонного завода состоит из смесительной камеры со сдвоенными валами, вращающимся в противоположные стороны, которые оборудованы лопатками в конце каждого из нескольких лопаточных стержней (иллюстрация 6-7). Лопатки скомпонованы таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность смешивания и должны располагаться так, чтобы расстояние между концом лопатки и стенами смесительной камеры было не более чем половина максимального размера заполнителя. Иначе могут появиться мертвые зоны, где материал не будет смешиваться и покрываться асфальтовым вяжущим.

Чтобы убедиться, что все материалы находятся в рабочей зоне мешалки, объём партии должен соответствовать рабочей мощности мешалки. Следует избегать загрузки партии слишком малого объема, так как в таком случае происходит неадекватное движение материала. После смешивания, горячая асфальтовая смесь загружается в грузовик или временно храниться в промежуточном бункере или в бункере для хранения горячих материалов.

(а) Типичная компоновка лопаток

 (б) Рабочая зона сдвоенных валов с противо-вращением в асфальтобетоносмесителе

Рис 6-7. Элементы порционного смесителя (2)

Система очистки воздуха

Сушильная установки в на заводах непрерывного и циклического действия содержат небольшое количество пыли в потоках выхлопных газов. Количество пыли взвешенной в воздухе зависит от размера и весы материала на просушке, скорости потока воздуха в сушилке и, в некоторых барабанных смесителях, присутствия битумного вяжущего для покрытия более мелких частичек, чтобы оставить их в барабане а не в потоке выхлопных газов. Из-за того, что некоторая часть очень мелкого материала поднимается в воздух, должно быть установлено оборудование для контроля за загрязнением воздуха, чтобы улавливать эту пыль, перед тем как она попадет в атмосферу. Эти выбросы не должны превышать государственные и региональные ограничения по выбросу вредных газов в атмосферу. Движение воздуха, это главный фактор, определяющий диаметр барабана. Так как общепринятый промышленный стандарт для скорости потока воздуха через барабан составляет 305м в минуту (1000 футов в минуту), необходимо измерить вытяжной вентилятор, чтобы убедиться в обеспечении соответствующей скорость движения воздуха. Когда асфальтобетонные заводы непрерывного действия только вводились в эксплуатацию, скорость потока выхлопных газов составляла 183 – 224 м в минуту (600 – 800 футов в минуту). Однако выяснилось, что этого недостаточно в местах где требовалось высокая производительность с заполнителем со среднем или высоким содержанием влаги. Максимальные объемы выхлопных газов, приведенные в таблицах 6-1 и 6-2, основаны на скорости потока выхлопных газов 305м в минуту (1000 футов в минуту).

Скорость потока выхлопных газов, это главный фактор влияющий на потенциальное количество поднятого в воздух материала для заполнителя с заданным гранулометрический составом. Количество взвешенной пыли увеличивается с квадратом скорости газа.

Другой фактор влияющий на количество пыли, входящей в систему для очистки воздуха в барабанном смесителе это расположение точки подачи битумного вяжущего. Чем ближе к пламени точка подачи битумного вяжущего, тем большее количество взвешенной пыли будет поймано битумным вяжущим и задержано от попадания в систему сбора пыли. Однако, передвижение точки подачи битумного вяжущего ближе к пламени, создает две проблемы. Первая, битумное вяжущее может окислиться или лишится своих низко летучих компонентов, которые производят голубой дым в массе готовой асфальтобетонной смеси. Вторая, перед покрытием, заполнитель высушивается не так хорошо как раньше. Поэтому оператор установки должен оптимизировать расположение точки подачи битумного  вяжущего в барабане, снизить до минимума объем пыли и дыма в системе очистки воздуха и в тоже время выполнить требования специфицирующих компаний по содержанию влажности в горячих асфальтовых смесях.

На большинстве асфальтовых заводах, система очистки воздуха оборудована одним или более из следующих пылеуловителей: (1) системы сухой очистки: циклонные и инерционные пылеуловители и пылеуловительные камеры с рукавными фильтрами (2) системы влажной очистки. Каждый тип будет обсуждается в следующих разделах.

Главные сухие пылеуловители. На сегодняшний день, большей частью на асфальтобетонных заводах цикличного действия типа используются два основных типа первичных пылеуловителей инерционный и циклонный уловители. Сухие пылеуловители размещаются сразу за задней частью сушилки, где горячие выхлопные газы входят в систему труб между сушилкой и дымовой трубой.

 Инерционный пылеуловитель, это просто расширяющаяся камера, где площадь поперечного сечения значительно увеличивается и таким образом уменьшает скорость выхлопных газов. При меньшей скорости потока газа, более крупные частицы выпадают из воздушного потока и оседают на дне коллектора, дно которого обычно достаточно покатое, чтобы позволить этим частицам собираться в центральной точке. Этот материал может быть или выкинут или загружен обратно в производство.

Циклонный уловитель имеет тангенциальный вход, который заставляет более тяжелые частицы прижиматься к противоположной стене, где они замедляются и падают на дно, и далее или выкидываются или загружаются обратно в производство. Очищенный отработанный воздух проходит дальше через транзитный внутренний цилиндр к вторичному оборудованию очистки воздуха. Эти первичные пылеуловители  эффективны на 60 –85 процентов и когда используются вместе с влажным газоочистителем, уменьшают объем грязи, требующей удаления.

Система влажной очистки. Система влажной очистки работает по принципу, когда взвешенную пыль можно утяжелить обрызгивая ее водой, и так заставить выпасть из воздушного потока. Чтобы уменьшить рабочий объем воды и увеличить концентрацию частичек пыли в месте разбрызгивания, площадь поперечного сечения трубопровода уменьшается, как показано в иллюстрации 6-8. Форсунки для распыления воды размещаются сразу перед соплом трубки Вентури (иллюстрация 6-8а) и предназначены для уменьшения поперечного сечения трубопровода. Выхлопные газы с утяжеленными частицами пыли направляется в цилиндрический сепаратор. Там утяжеленные частицы пыли, упираясь в стену сепаратора от центробежной силы, по спиральной траектории опускаются на дно сепаратора. На дне сепаратора частицы пыли останавливаются лопаткой для сбора пыли и отправляются в отстойник (иллюстрация 6-8б). Частичный разрез типичного мокрого уловителя показан в иллюстрация 6-9.