Расчет максимального запаса материалов.

 

Щебень 20-40 VMAX=12846*0,3*1,01 = 3893, м3: VMIN= 2184,м3

Щебень 10-20 VMAX=36367*0,3*1,01 =11020, м3: VMIN= 3648,м3

Щебень 5-10 VMAX=43214*0,3*1,01 =13094, м3: VMIN= 5856,м3

Песок      VMAX=65893*0,5*1,02 =33606, м3: VMIN= 2528,м3

МП          VMAX=10108*0,25*1,03= 2603, т: VMIN= 2138,т

Битум      VMAX=13164*0,3*1,01 = 3989, т: VMIN= 2693,т

 

 

Полезная площадь складирования

 

Щебень 20-40 S1= 3893/5= 779,м2

Щебень 10-20 S2=11020/5=2204,м2

Щебень 5-10   S3=13094/5=2619,м2

      Песок             S4=33606/5=6722,м2

Sn=1.2*S1+1.2*S2+1.2*S3+1.2*S4=1.2*779+1.2*2204+1.2*2619+1.2*6722=12324~12500,м2

So=Sn*a =12500*1.7=21250,м2

Полезная площадь закрытого склада для минерального порошка при хранении в силосах

Sn=2603 / 20=130.15,м2

Количество силосов

n = 130.15 / 20=6.5 ~ 6шт - так как при смесителях имеются ёмкости для минерального порошка.

Расчет площади битумохранилища:

 

S б = (V_m *L*K)/(h*y)                                    (3.3)

 

V_m – максимальный запас битума, подлежащий хранению

L – коэффициент запаса площади 1,25

К – коэффициент потери вяжущего 1,013

h – глубина битумохранилища 1,5-4 м

y – плотность битума 1 т/м³

Длинна полувагона L пв=14,2,м

значит длина секции хранилища Lс=15,м

Общая длина хранилища Lб =6* Lс=6*15=90, м

 

Ширина: B = S б / L б =1263 / 90=14, м ~ 15 м                                                  (3.4)

            

Вместимость одной секции >500т

Площадь битумохранилища Sб=(3989*1,25*1,013)/(4*1)=1263,м2

Длина одного битумохранилища Lб=2*15=30,м

Ширина B=15,м

Битумохранилища имеют размеры 30х15х4

Количество битумохранилищ 3шт.

 

Внутризаводской транспорт и расчет потребности энергоресурсов.

 

На АБЗ выполняются следующие транспортные операции:

Транспортирование щебня, песка, минерального порошка и вяжущего от мест заготовки продукции к месту временного хранения, подачу материалов со складов к смесительному отделению. Щебень и песок удобно перемещать ленточными транспортерами, бульдозерами и погрузчиками. Минеральный порошок ковшовыми элеваторами, аэрожелобами. Органическое вяжущее подается по битумопроводу с помощью битумных насосов. При этом виде транспорта следует стремиться к сокращению длины перемещения материалов. Производительность внутризаводского транспорта подбирается из условия бесперебойной работы смесителя. Производительность транспортных машин можно определить расчетом. Эффективность транспортирования материалов зависит от их свойств: зернового состава, угла естественного откоса, насыпной массы, коэффициента трения материала и поверхности.

Ленточные конвейеры.

С их помощью перемещают песок и щебень в горизонтальном направлении и под углом до 22°. Стационарные ленточные конвейеры имеют длину до 200м. Ширина ленты от 3 до 16. Она состоит из нескольких слоев бумажной прорезиненной ткани. Конвейеры загружаются материалом через выпускные отверстия бункеров, разгружаются через кольцевой барабан.

Производительность определяется:

 

Q = 3600 * F * V * Kt, м^З/ч                                                 (3.5)

 

F - поперечное сечение слоя материала, м^З

V - скорость ленты, м/с

Kt – коэффициент, учитывающий величину угла наклона конвейера приведён в табл. 3.2.

В зависимости от транспортера может быть лотковая и плоская.

лотковая F=0,11*В2; плоская F=0,6*В2; В - ширина ленты, определяется по формуле:

 

 

Таблица 3.2 – Зависимость угла наклона и коэффициента К t

Угол наклона транспортера	0-10°	11-15°	16-18°	18-22°
Kt	1,0	0,95	0,9	0,85-0,8

 

Для перемещения и подачи минерального порошка используем винтовые конвейеры, которые могут перемещать материалы на расстояние 40-50м. Они состоят из металлического желоба или трубы и вращающегося в ней винта, который установлен в промежуточных и упорных подшипниках. Винтовые конвейеры перемещают материал в горизонтальном направлении с уклоном < 20°. Наиболее распространенные шнеки d200, 400, 500мм.

Производительность шнекового конвейера определяется по формуле:

 

Q =60 * d * F * n * j; т/ч                                            (3.6)

F= П d2/4 * K1 * K2

d - диаметр винта (150-600мм.);

K1 - коэффициент заполнения поперечного сечения (0,45);

К2 - коэффициент снижения наполнения (0,65-1,0),в зависимости от наклона;

j - шаг винта (0,8-1,0)d;

n - частота вращения винта 80 об/мин;

F - площадь поперечного сечения материалов в желобе:

 

F=3.14*0.5*0.5*0.45*0.65/4=0.057,м2

Q= 60 * 0,5 * 0,057 * 80 * 0,5 = 68,9 т/ч

 

Мощность двигателя винтового конвейера определяется по формуле:

 

N =0,003 Q * M +0,003 L_{c б} +0,02* K 3* q_n * L * V * w, кВт           (3.7)

 

М - высота подъема материала, м;

L - длина конвейера, м;

w - коэффициент трения (1,2 для неабразивного, 3,2 для абразивного);

q_n - погонная масса вращающихся частей винтовых конвейеров (80);

К3 - коэффициент характеризующий перемещение рабочих органов (0,15);

V - весовая скорость перемещающихся материалов приведена в табл. 3.3:

 

                                                 V = S * n /60=0.5*80/60=0.67, м/с.

 

Для ленточного конвейера имеем:

Допустимый угол наклона зависит от рода транспортируемого материала:

 

Таблица 3.3 – Скорость и угол транспортёра в зависимости от рода транспортируемого материала

	V, м/c	L, гpaд.
щебень	2,5	18°
песок	3	18-20°
ГПС	2,5	18-20°

 

                             B ≥ 2 dmax + 200,0 мм, где

 

dmax - максимальный размер транспортируемой фракции щебня;

 

В≥ 2 * 40 + 200 = 280 мм

F= 0,6 * 280 * 280 = 47040 мм² = 470,4 см²

V= 2,5 м/с

Kt= 0,9

 

      Q = 3600 * 0,047 * 2,5 * 0,9 = 380,7 м^З/час

Потребляемая мощность определяется:

 

N =(Q * H + f * q * L + Q * V /2* q * n)/367,кВт                                (3.8)

 

Q - производительность конвейера, т/ч Q = 580,7 * 1,6 = 609,1 т/ч

Н - высота подъема материала 1,5-15 м;

L - длина конвейера 5,7-80,5 м;

f=0,05;

V=2,5 м/с;

n - коэффициент полезного действия 0,6;

q=9,81 м/с²

 

N = 609.1*4+.05*609.1*40+609.1*2.5/2*9.81*0.6)/367=10.84,кВт

Тепловой расчет битумохранилища.

 

     

       

      Рис. 3.1 - Битумохранилище (склад битума):

1 - железнодорожный бункер; 2 - битум; 3 - приямок;

4 - битумопровод; 5 - битумный насос; 6 – нагреватель приямка.

 Наглядный вид битумохранилища приведён на рис. 3.1.

Тепловой расчет битумохранилища включает:

а) Определение требуемого количества тепла и параметров нагревательных приборов. При этом следует установить количество тепла, полезно расходуемого для нагрева битума.

б) Определение потерь тепла при разогреве битума в битумохранилище.

в) Поверхность нагревательных приборов и необходимую длину труб.

г) Расход пара или электроэнергии и выбор источника тепла.

При двухступенчатой схеме нагрева битума расчет производится по каждой ступени отдельно. Сначала определяем расход тепла на разогрев битума в битумохранилище. Для обеспечения его отекания в приямок, затем расход тепла на разогрев в приямке для перекачки его по трубопроводу.

Количество тепла, необходимое для разогрева битума:

 

Q = Q1 + Q2                                                                  (3.9)

 

Q1 - тепло на плавление битума;

Q2 - тепло на подогрев битума в приямке.

Потери тепла при разогреве битума происходят от зеркала битума, через стенки и дно хранилища, от нагретого битума в приямке, от нагрева и испарения воды в битуме.

Полный расход тепла на предварительный разогрев битума:

 

Qxp = Q1 + Q2 + Q3                                                  (3.10)

 

Q3 - потери тепла.

Полный расход тепла для разогрева битума в приемнике:

 

         Qnp = Q4 + Q5                                                            (3.11)

 

Q4 - количество тепла, необходимое для разогрева битума в приемнике;

Q5 - потери тепла при этом

Полный расход тепла в отсеке битумохранилища:

 

Qn = Qxp + Qnp                                                          (3.12)

Проектируемый АБЗ должен изготавливать в смену 1596,4т. а/б смеси. При максимальном расходе битума 5,61 на 100т. а/б смеси в час.

Сменная потребность в приготовлении битума 15,964 * 5,61 ~ 90т.

В соответствии с типовыми проектами, при 30 дневном нормативном запасе битума:

            ёмкость битумохранилища   30 * 90 = 2700т.

Принимаем битумохранилище емкостью 3000т, состоящее из 6-х секций по 500т каждая с донным подогревом.

Разогрев битума в битумохранилище производим в два этапа:

1-й этап - разогрев битума донными нагревателями уложенными на дне хранилища до 60°С.

2-й этап - разогрев битума в приямке до 90°С.

Нагретый до этой температуры битум с помощью насоса, установленного в приёмке, перекачивается в битумоплавильные котлы.

 

Q1= G* C*(t1- t2)* n* Nb/ T p =3000*1765*(80-0)*1,15*2/4=121,785,МДж (3.13)

где                  

G - количество битума, разогреваемое в вагоне;

С - теплоемкость битума 1765кДж/кг*°С;

t2 - конечная температура, при которой возможна разгрузка битума 80°С;

t1 - начальная температура битума: летом +10°С, зимой –10°С

n - коэффициент теплопотерь 1,15;

Nb - количество одновременно разгружаемых вагонов;

Тр - время разгрузки вагона 4ч.

 

P2=Q2/q                                                                                                          (3.14)

 

Для разогрева в хранилище определяют количество тепла для предварительного разогрева битума и количество тепла, необходимого для плавления битума.

Определение количества тепла для предварительного разогрева битума.

   

Q2’ = G*C б *(t2-t1)                                                          (3.15)

где

G - производительность битумохранилища;

Сб - теплоемкость битума 1,47 кДж/кг;

t2 - конечная температура текучести битума 60°С;

t1 - начальная температура 10°С;

 

Q2' = 11500 * 1,47 * (60-10) = 845250,кДж/ч = 845,25,МДж/ч

 

Количество тепла, необходимое для плавления битума.

 

    Q2" = m * G                                                                       (3.16)

где

m - скрытая теплота плавления 126 кДж/ч;

Q2" = 126 * 11500 = 1449000 кДж/ч =1449,МДж/ч

Потери тепла в окружающую среду при нагреве битума в резервуаре:

 

Q 2"'= L дн * F дн * (t 1- t 0) + L бит * (t2-t1) * F б            (3.17)

 

Lдн - коэффициент теплоотдачи от битума ко дну хранилища 0,465 Вт/м² *С°;

Fдн - площадь дна битумохранилища;

Fб - площадь битумохранилища;

t0 - температура дна хранилища;

t2 - температура нагрева битума в момент его отекания в приямок 60°С;

t1-температура стенок t1 = t0 = 10°С;

Lбит - коэффициент теплоотдачи в вышележащие слои битума 0,73 Дж/м²*C°

Fб - площадь битумохранилища

 

Q 2'" = 0,463 * 750 * (60-10) + 0,73 * (60-10)*750 = 44737,5 кДж/ч = 44.7375,МДж/ч

Определяем полный расход тепла для разогрева битума в хранилище:

 

Qxp = Q 2’ + Q2" + Q2'" = 845.25 + 1449 + 44.7375 = 2338,9875,мДж/ч

 

Площадь приямка 10-15 м².

Расход тепла для нагрева битума в приямке:

 

Q2"" = G * Сб * (t 3 - t 2) = 11500 * 1,47 * (90-60) = 507150,кДж/ч = 507,15,МДж/ч

G - часовая производительность битумохранилища;

Сб - теплоёмкость битума;

t3 - температура битума в приямке при которой возможна перекачка 90°С.

Потери тепла в приямке:

Q2"'" = L дн * F дн *(t 3- t 0) + Lc т * Fc т * (t 3- t 0) + L зер * F зер * (t 2- t 1)

   Q2'"" = 0,463 * 15 * (90-10) + 25,6 * 62 * (90-10) + 0,057 * 15 * (90-10) =       =127600 кДж/ч = 127,6,МДж/ч;

L cт – коэффициент теплоотдачи через стенку приямка L ст = 25,6кДж/м2*ч*°С

Fст - площадь стенок приямка;

Lзер - коэффициент теплоотдачи от битума воздуху 0,0663 Вт/м2*°С;

Fзер=15,м2

 

Определяем количество тепла для нагрева битума в приемнике:

 

    Qnp = Q2"" + Q2"'" = 507,15 + 127,6 = 634,75,МДж/ч

 

Общий расход тепла для работы битумохранилища:

 

Q2 = Q2' + Q2" + Q2'" + Q2"' + Q2"" + Q2""' Q2 = 2338,9875 + 634,75 =     =2973,7375,МДж/ч = 708032,7 кКал/ч (1 кКал=4,2кДж)

 

Расход пара для нормальной работы битумохранилища:

 

N= Q2/q= 708032.7/662.3=1069.1,кг,

где

q - теплосодержание пара 662,3 кКал/кг.

Поверхность нагрева паровых труб для нагрева днища битумохранилища:

 

Fнагр= Q хр/(К*((Tk + T 0)/2-(t 1+ t 2)/2))                                    (3.18)

 

   Fнагр = 2338987,5 / (168 * (169,6 + 119,6) / 2 - (10 + 60) / 2) = 127 кВ(м²)

 

Тк - температура насыщения пара при данном давлении (0,8МПа - 169,6°С) То T0 - температура конденсата (0,2МПа - 119,6°С);

К - коэффициент теплопередачи через стенки стальных труб (168кДж/м2 ч °С при t < 100°С);

Принимаем трубы d 250 мм, тогда необходимая длина трубы:

 

L тр = F нагр/ f                                                                  (3.19)

 

f = П * D * I = 3,14 * 0,25 * 1 = 0,393

                       Lтp = 127 / 0,785 = 161.8 = 162 м.

 

Определение количества битумоплавильных установок.

 

Битумоплавильные установки предназначены для плавления, обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры.

Для битума БНД 40/60 60/90 - t = 140-160°С, для БНД 90/130 - t = 130-150°С

Битумоплавильные установки могут быть стационарными и передвижными, периодического и непрерывного действия технические характеристики для некоторых из них приведены в табл. 3.4.

 

Таблица 3.4 - Технические характеристики битумоплавильных установок.

Показатели	ДС-17	ДС-28А	ДС-45	ДС-81	ДС-6
Тип агрегата	непрерывного действия
Расход котлов, м3	30*2	30*2	30*3	30*5	10,2
Производительность т/час	3	6	10	16,5	0,25-0,6
Расход топлива при влажности битума до 5% кг/час	до 40	До 45	до 102	До 105,5	26
Мощность электро­двигателей	17,1	19,5	24,5	35,9	9,6
Мощность электро­нагревателей	нет	176	189	90	нет

 

Суточная потребность в битуме АБЗ определяется исходя из max выпуска а/б смеси:

                                    

Пб=(Р*Б)/100,т                                                     (3.20)

 

Р. – сменный выпуск а/б смеси, т.

Б – содержание битума в смеси % (5,61%)

Количество битумоплавильных котлов:

 

           N к=(Пб*Кп)/Пк                                                    (3.21)

 

Кп – коэффициент неравномерности потребления битума (1,0 –1,2);

Пк – производительность котла;

 

Пк=(Т*60*Кв* Vk *Кн)/(t 3+ tm + tb),т/ч               (3.22)

 

Vk – геометрическая емкость котла, м³;

Кн – коэффициент наполнения котла (0,75 – 0,8);

Кв – коэффициент использования котла во времени (0,85 -   0,9);

t3 – время на заполнение котла, мин.

 

       t 3=(Vk * K н)/Пн =60*0,8/0,8=60,мин

 

Пн – производительность насоса при загружении котла.

Д.-171А — Пн = 400 л/мин.

Д.-379 — Пн = 800 л/мин.

Д.-725 — Пн = 500 л/мин.

 

tн – время для выпаривания и нагрева битума до рабочей температуры (4-5) ч. tb – время выгрузки битума из котла (4-5) ч.

Т – количество часов работы установки в сутках.

 

Пб=(Р*Б)/100 =5,61*1596,4/100=89,56, т

 

Пк=8,2*60*0,85*0,8/(0,88+4,5+4,5)=33,86 т/смен

 

Пк = 89,56/33,86 = 2,64 ~ 3шт.

 

Для работы АБЗ необходимо 3 битумоплавильных установки ДС-17 (Д. - 506).

 

Расчет потребности энергоресурсов на АБЗ.

 

В состав энергетического хозяйства АБЗ входит парокотельное отделение, электрораспределительное устройство, инженерное устройство по водоснабже­нию и компрессорное отделение.

Расчет потребности в паре.

 

Парокотельное хозяйство обеспечивает выполнение следующих операций:

- подогрев органических вяжущих материалов в ж/д. бункерах выгрузкой битума и в битумохранилищах перед перекачиванием их в битумоплавильни.

- обогрев битумопроводов.

- распыление жидкого топлива через форсунки.

- отопление зданий в зимний период.

- горячее водоснабжение.

Котельная на АБЗ обеспечивает выполнение следующих операций:

P1 – подогрев органических вяжущих материалов в ж/д. вагонах перед выгрузкой;

Р2 – разогрев битума в битумохранилищах перед перекачкой в битумоплавильню;

РЗ – обогрев битумопроводов;

Р4 – подогрев топлива при распылении его через форсунки(при природном газе);

Р5 – отопление зданий зимой, горячее водоснабжение;

Суммарная потребность пара на АБЗ:   

 

     Робщ = Р1 + Р2 + РЗ + Р4 + Р5                                 (3.23)

 

             P1=Q1/q =121785/2260=53,89,кг                                 (3.24)

где

Q1 – расход тепла на подогрев вяжущего в вагоне;

q – теплосодержание пара при нормальном атмосферном давлении, q=2260Дж/кг=662,3 кКал.

       

             P2=Q2/q =634,75/(4,2*150)=1,01,кг                               (3.25)

 

Q2 – расход тепла на подогрев вяжущего в битумохранилищах перед перекачкой в битумоплавильню.

Расход пара на обогрев трубопровода определяют из расчета, что потери тепла на 1м трубопровода d=75-100мм=150 кКал/час, тогда суммарные потери тепла за час при длине трубопровода L составят

 

          Q 3 = 150 * L =150*250=37500,кКал

              P3=Q3/q =37500/662,3=56,62,кг                                    (3.26)

              Р 4 = q' * Е П *gm                                                           (3.27)

q' – удельный расход пара, подаваемого через форсунку на 1кг из расхода топлива (0,6 кг)

ЕП – суммарная производительность установок

gm – удельный расход топлива на 1т а/б смеси (8кг/т)

Р5 – расход пара на отопление, зависит от температуры наружного и внутреннего воздуха, характера производимого процесса и количества работающих, Р5=0, т.к. строительство ведется в теплое время года

 

Р1 = 121785/2260=53,89,кг кг/час

Р2 = 1,01 кг/час

РЗ = 37500/662,3=56,62,кг / час

Р4 = 0

Робщ = 53,89+1,01+56,62= 111,62,кг

 

Определяем поверхность нагрева котла:

 

F к = (1,2*1,15*111,62)/25= 6,17,м²

 

Принимаем 1 паровой котел Ш-10 с Fк = 10 м²

Техническая характеристика парообразователя приведена в табл. 3.5.

 

Таблица 3.5 - Технические характеристики парообразователей

Параметры Парообразователей	Вертикальные котлы с дымогарными и жаровыми трубами			Передвиж-ной гори-зонталь-ный паро-образова-тель Д563
	Ш-10	ВТД28/8	ШС-3/8
Рабочее давление, Мпа	0,8	0,8	0,8	1
Поверхность нагрева котла, м2	10-12	23-28	15,7	12,5-14
Паропроизводительность, кг*ч а) при естественной тяге Б) при дутье	до 200 до 300	до 450 до 800	до 400 до 700	750 -
Объем пара с 1м2 поверхности нагрева кг/ч	17-25	25-40	25-40	50-75
Масса котла,кг	2300	3800	2140	1400-1900

 

Расчет компрессорного отделения.

 

На АБЗ компрессорное отделение обеспечивает сжатым воздухом выполнение следующих операций: распыление топлива через форсунки, работу пневмоинструментов, пневмотранспортировку МП.

 

V = V 1 + V 2 + V 3 + V 4                                            (3.28)

 

Компрессор д.б. с водяным или воздушным охлаждением

 

V 1= å n * p * g ф * K /60,м3/мин                                  (3.29)

 

n – количество форсунок различного типа;

р – удельный расход топлива на распыление воздуха форсункой 0,7 -1 м³/кг топлива;

g_ф – расход топлива форсунки за 1 мин работы 8кг/1000кг смеси;

К – коэффициент однородности, при работе двух форсунок=1, трех=0,9, четырех = 0,85, пяти=0,82;

 

                        V 2= Q /(3.6* j * m *60),м3/мин                              (3.30)

Q – производительность пневмоустановок (по расходу МП),т/ч;

 j – плотность воздуха кг/м3 (j= 1.6-2.0 кг/м3):

m - массовая концентрация смеси, в зависимости длины транспортировки: при L=0-100м m=55кг, до 200м m=38кг, до 400м m=25кг, до 800м m=16кг.

                        Диаметр пневмопровода:

                           d = ((4*Vb)/(П *Vp))^1/2                                      (3.31)

Vp – рабочая скорость воздуха

Vb – расход воздуха

                          V 3= å m * n * K,м3/мин                                            (3.32)

m – количество инструментов, механизмов, шт.;

Vm – расход воздуха для работы механизмов м³/мин;

n – количество инструментов разного типа;

К – коэффициент одновременности работы механизмов;

V3=0, т.к. инструменты используются в начальный период АБЗ;

V4=0.

Расчетный суммарный объем воздуха:   

 

                           V расч = V * Knb                                                  (3.33)

 

b-коэффициент потерь воздуха 1,4 -1,7.

 

Характеристики некоторых компрессорных станций приведены в табл. 3.6.

 

Таблица 3.6 - Характеристики компрессорных станций.

Параметры	стационарные						Передвижные
	200-В	ВК-36	ВК-200	2СА-Р.	К-5	К-9	ВКС-АБ	ПКС-6М	ЗИФ-ВКС-5	КСА-3	КСЭ-6М	400-2К
Производи-тельность, м3/мин	10	3	4,5	10	5	9	5	6	5	3	6	17-20
Наибольшее Давление, Мпа	8	6	6	8	6	6	7	7	7	7	7	8
Потребляемая Мощность компрессора	64,7	20	29,1	55,2	28	47,8	62	38	45	184	38,2	91

 

 

Диаметр воздуховодов: d тт = 3,18* V в^1/2,см

Vв – количество воздуха, подаваемого от компрессора потребителю;

V1=3*0,9*40*0,7/60 = 75.6 м³/ч = 1.26,м³/мин;

V2=13360/(3,6*2*38*60) = 0.81,м³/мин;

V3=0;

V4=0;

V=1,26+0,81 = 2,07,м³/мин;

Q=6,68*2*1000= 13360,кг/ч;

Vp=1,5*2,07 = 3,11,м³/мин.

 

Принимаем стационарный компрессор ВК-200 с П=4,5 м³/мин.

 

Для общего трубопровода.dтт = 3,18*3,11^1/2 = 5,61~ 6,см