. Асфальтобетонные заводы и технологическое оборудование для их оснащения

Асфальтобетонные заводы и технологическое оборудование для их оснащения Асфальтобетонные заводы (АБЗ) являются основными производственными предприятиями дорожного хозяйства и предназначены для приготовления различных асфальтобетонных смесей для строительства, реконструкции и ремонта слоев асфальтобетонного покрытия Однако перечень выполняемых на АБЗ технологических операций, а следовательно и номенклатура технологического оборудования АБЗ, значительно шире просто комплекса операций по приготовлению смесей и перечня необходимого дляприготовления их оборудования. Перечень технологических и обеспечивающих операций включает: технологические операции (комплекс операций) по приготовлению смесей, включая предварительное дозирование минеральных материалов, нагрев и сушку минеральных материалов, сортировку (грохочение) и кратковременное хранение нагретых каменных материалов, точное дозирование минеральных материалов, битума или другого специального вяжущего, минерального порошка и добавок, смешение составляющих в мешалке и выгрузка из мешалки готовой (товарной) асфальтобетонной смеси; технологические операции по приему, хранению и подаче в бункеры по фракциям каменных материалов, а при необходимости получение на АБЗ необходимых по крупности фракций щебня и песка путем дробления и сортировки более крупных фракций щебня; технологические операции по приему, хранению, нагреву и подаче в дозаторы битума; технологические операции по приему, хранению и подаче в дозатор минерального порошка (заполнителя); технологические операции по приему, хранению, нагреву и подаче в дозатор поверхностно-активных веществ (ПАВ); технологические операции по складированию, кратковременному хранению и отгрузке готовой асфальтобетонной смеси. Для выполнения всего комплекса технологических операций в состав АБЗ входит следующее технологическое оборудование: асфальтосмесительные установки; приемные устройства для каменных материалов, площадки для их хранения и машины для их подачи в бункеры асфальтосмесительных установок; приемные устройства для битума, хранилища (емкости) для битума, битумонагревательное оборудование, битумные насосы; приемные устройства и площадки для бочек с ПАВ или емкости для ПАВ, нагреватели для ПАВ и насосы для их подачи к смесителю; приемные устройства и емкости для хранения минерального порошка и насосы (пневмосистемы) для подачи его к смесителю; загрузочное устройство (скип или элеватор) готовой смеси, бункеры-накопители готовой смеси; дробильно-сортировочное оборудование для получения требуемых фракций щебня и песка.

Схема асфальтосмесительной установки непрерывного действия 1. Бункеры-дозатор 2. Сборный конвейер 3. Конвейер с контролем влажности 4. Сушильно-смесительный барабан 5. Дозатор и подача старого асфальтобетона 6. Смесительная зона 7. Бункер ожидания скипа 8. Пылесос-вентилятор 9. Накопительный бункер 10. Кабина управления 11. Силос минпорошка 12. Бункер старого асфальтобетона 13. Конвейер с контролем влажности 15. Пылеуловитель и силос пыли 16.

Битумный бак-цистерна 17. Нагреватель масла 18. Конвейер сушильного барабана Помимо основного технологического оборудования в состав АБЗ могут входить: оборудование для приготовления и хранения битумных эмульсий; хранилища топлива (газа, дизтоплива или мазута); постройки административно-бытового назначения; объекты электроэнергетического обеспечения; котельные; компрессорные станции; водопроводное хозяйство; сети электро-, тепло- и водоснабжения; лаборатория; ремонтная мастерская; материально-технический склад. АБЗ различают: по типу размещения: на прирельсовые и притрассовые (приобъектные); по длительности работы на одном месте: на стационарные, инвентарные (перебазируемые) и передвижные (часто перебазируемые); по количеству и суммарной производительности асфальтосмесительных установок. Прирельсовые АБЗ сооружают непосредственно у железнодорожной ветки, по которой поступают все или большинство исходных материалов: щебень, песок, битум, минеральный порошок, ПАВ и топливо. Притрассовые АБЗ сооружают непосредственно вблизи от строящейся автомобильной дороги с целью сокращения дальности и времени транспортирования готовой асфальтобетонной смеси. Все исходные материалы и топливо доставляют автомобильным транспортом с прирельсовых базисных складов или непосредственно с предприятий их производящих: с карьеров каменных материалов и песка, заводов по производству битума и минерального порошка. Стационарные АБЗ сооружают, как правило, неразборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте до 10 лет и более.

Инвентарные АБЗ сооружают разборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте в течение 2–4 лет. Передвижные АБЗ сооружают разборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте до 1 года. Количество смесительных установок на АБЗ колеблется в пределах от 1 до 6. На стационарных АБЗ, как правило, от 2 до 6, а на инвентарных и передвижных от 1 до 2. С учетом вышесказанного ниже рассматриваются основные технологические комплексы оборудования для приготовления, хранения и отгрузки асфальтобетонной смеси. По принципу действия асфальтобетонные установки подразделяются на циклические (периодического действия) и непрерывные (непрерывного действия). С бункером-накопителем под смесителем Классические схемы асфальтосмесительных установок циклического действия 1. Бункеры-преддозаторы 2. Сборный конвейер 3. Конвейер сушильного барабана 4. Сушильный барабан 5. «Горячий» элеватор 6. Смесительная башня 7. Накопительный бункер 8. Элеватор минпорошка 9. Силос минпорошка 11. Пылеуловитель и силос пыли 12. Пылесос-вентилятор 13. Битумный бак-цистерна 14. Нагреватель масла 15.

Кабина управления С загрузкой автомобилей-самосвалов из отдельного бункера-накопителя С загрузкой автомобилей из смесителя и отдельного бункера-накопителя Технология циклического приготовления асфальтобетонных смесей (классическая технология) включает: хранение небольшого запаса минеральных материалов (песка и щебня) в бункерах-преддозаторах и предварительное дозирование влажных щебня и песка; нагрев и сушку минеральных материалов в сушильном барабане; сортировку (рассев) нагретых минеральных материалов по фракциям и складирование в «горячих» бункерах; дозирование нагретых минеральных материалов по фракциям на весовой площадке и подача в смеситель; нагрев минерального порошка в теплообменнике; дозирование минерального порошка на весовой площадке (или в отдельном дозаторе) и подача в смеситель; «сухое» (без вяжущего) перемешивание минеральных материалов в смесителе; нагрев вяжущего (битума или ПБВ) в рабочей емкости; дозирование вяжущего и подача в смеситель; «мокрое» (с вяжущим) перемешивание компонентов в смесителе; выгрузка готовой смеси в кузов транспортного средства или через подъемное устройство («горячий» элеватор или скиповый подъемник) в бункер-накопитель готовой смеси; выгрузка готовой смеси из бункера-накопителя в транспортное средство. С учетом того, что асфальтобетонная смесь является комплексным многокомпонентным материалом, меняющим свойства при изменении состава, все технологические операции (переделы) оказывают значительное влияние на конечные свойства асфальтобетона в покрытии. Асфальтобетонный завод непрерывного действия Remarkeroflux (Ermont, Франция) Особо важными параметрами технологических операций, оказывающих влияние на свойства конечного продукта – асфальтобетонной смеси, являются: Точность предварительного дозирования минеральных материалов, т.к. уменьшение и увеличение дозировки даже одного компонента приводит в итоге к недостатку и переизбытку этого компонента в «горячих» бункерах; обеспечение этого параметра решается путём: повышения точности дозирования, а также введением в систему автоматического управления (АСУ) блока контроля уровня минеральных материалов в «горячих» бункерах.

Температура минеральных материалов на выходе из сушильного барабана, т.к. низкая и высокая температура минеральных материалов приводит к снижению качества смеси: при низкой температуре часть влаги остается на зёрнах минерального материала и ухудшает сцепление битума с поверхностью зёрен, а при высокой температуре зёрен минерального материала происходит окисление битума на поверхности этих зёрен, что меняет его свойства; обеспечение этого параметра решается введением в систему автоматического управления (АСУ) блока контроля температуры минеральных материалов и блоков регулирования мощности горелки сушильного барабана и суммарной производительности преддозаторов. Температура и режим нагрева органического вяжущего – битума, т.к. высокая температура битума может привести к изменению его свойств, а низкая температура битума ухудшает процесс обволакивания зёрен минерального материала, а резкий режим нагрева битума (высокая температура теплоносителя) также приводит к изменению его свойств; обеспечение этих параметров решается введением в АСУ блоков контроля температуры битума и температуры теплоносителя, а также блока регулирования мощности горелки нагревателя теплоносителя (электронагревателя) битума. Точность дозирования минеральных материалов, минпорошка и битума, т.к. отклонение от заданного состава смеси является главной причиной получения некачественной смеси; обеспечение этих параметров решается путём использования весовых дозаторов минеральных материалов, минпорошка и битума на тензодатчиках. Точность соблюдения времени «сухого» и «мокрого» перемешивания компонентов асфальтобетонной смеси в смесителе; обеспечение этого параметра решается введением в АСУ блока задатчика времени перемешивания. Размеры сечения накопительных бункеров в плане, увеличение которых вызывает сегрегацию смеси по крупности зёрен щебня, резко снижающую однородность и качество смеси; обеспечение этого параметра обеспечивается применением узких накопительных бункеров или применением выгрузки смеси по площади широких бункеров без образования в бункере широких конусов смеси, являющихся главной причиной сегрегации. Максимальное время хранения асфальтобетонной смеси в накопительных бункерах, т.к. длительное хранение смеси в бункерах приводит к изменению свойств битума, а при снижении температуры смеси препятствует её выгрузке; обеспечение этого параметра обеспечивается загрузкой в накопительные бункеры только требуемого на данную смену работы количества асфальтобетонной смеси.

Температура нагрева минерального порошка, т.к. введение в смеситель минпорошка без нагрева снижает температуру смеси или требует нагрева минеральных материалов до более высокой температуры; применение нагрева минпорошка особо важно для щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей (ЩМАС), в которых содержание минпорошка достигает 13–15%, и обеспечивается применением специальных агрегатов нагрева (теплообменников), в которых отсутствует контакт минпорошка с горячими газами, т.е. нагрев производится через металлический экран (стенку). Технология непрерывного приготовления асфальтобетонной смеси включает: хранение небольшого запаса минеральных материалов в бункерах-дозаторах и дозирование щебня и песка с учетом их влажности; дозирование минерального порошка; подача минеральных материалов и минерального порошка в сушильный барабан, их перемешивание, нагрев и сушка; нагрев вяжущего в рабочей емкости; дозирование и подача вяжущего в зону «мокрого» перемешивания; «мокрое» перемешивание компонентов в сушильном барабане-смесителе; выгрузка готовой смеси через подъемное устройство в бункер-накопитель готовой смеси; выгрузка готовой смеси из бункера-накопителя в транспортное средство. В технологии непрерывного действия, где отсутствуют: сортировка горячих минеральных материалов, дозирование горячих минеральных материалов и нагрев минерального порошка, особо важными параметрами технологических операций являются: Точность дозирования холодных минеральных материалов, определяющая состав асфальтобетонной смеси; обеспечение этого параметра решается путём: повышения точности работы дозаторов непрерывного действия за счёт использования тензометрических систем и введения в АСУ блока контроля влажности минеральных материалов (особенно песка) и блоков регулирования работы дозаторов с учётом влажности материалов. Точность дозирования битума и минерального порошка, также определяющих состав асфальтобетонной смеси; обеспечение этих параметров решается путём использования высокоточных дозаторов и введением в АСУ регулируемой постоянной связи работы этих дозаторов с дозаторами минеральных материалов. Точность соблюдения времени «сухого» и «мокрого» перемешивания компонентов асфальтобетонной смеси; обеспечивается путём регулировки места введения в смеситель минпорошка и битума.

Влияние и способы обеспечения параметров бункеров-накопителей смеси те же, что и при циклической технологии приготовления смеси. Очень важным параметром обеих технологий является обеспечение постоянства фракционного состава и чистоты минеральных материалов в штабелях АБЗ. Это обеспечивается размещением штабелей минеральных материалов на площадках с асфальтобетонным и бетонным покрытием, а также устройством между штабелями сплошных барьеров, препятствующих смешиванию фракций. Особо важными технологическими параметрами приготовления асфальтобетонной смеси являются: точность дозирования всех составляющих – отклонение по весу не более 0,5%; режим сушки и температура нагрева щебня и песка – отклонения по температуре не более 5 °С; режим и температура нагрева вяжущего – отклонения по температуре не более 5 °С; время «сухого» и «мокрого» перемешивания – отклонение по времени не более 5 сек; характер подачи готовой смеси в накопительный бункер и выгрузки (истечения) из бункера – с недопущением сегрегации минеральных материалов по крупности; время хранения готовой смеси в накопительном бункере и равномерность теплоизоляции – с недопущением температурной сегрегации смеси. Основными причинами и мотивами, определяющими тенденции развития асфальтосмесительных установок, являются: желание снизить затраты на производство смесей; требование заказчика на получение смесей высокого качества, т.е. не ниже требований действующих стандартов; стремление к снижению энергоемкости производства смесей и металлоемкости установок; стремление приблизить производство смесей к месту укладки, т.е. необходимость их перемещения и сокращения сроков монтажа и демонтажа; стремление избежать влияния человеческого фактора на процесс производства смесей, т.е. повышение степени автоматизации работы установок; стремление к повышению надежности (безотказности) и долговечности установок; стремление к обеспечению защиты экологии, т.е. снижению пылевых и вредных газовых выбросов в атмосферу. Основные тенденции развития асфальтосмесительных установок в последние 20 лет – следующие: Расширение типоразмерного ряда асфальтосмесительных установок, выпускаемых ведущими производителями Европы и США, сопровождающееся заметным повышением производительности больших установок, продолжением выпуска установок малой производительности и увеличением количества типоразмеров. Расширение уровня автоматизации технологических процессов приготовления смеси на основе увеличения мест оперативного контроля параметров промежуточных процессов и использование компьютеров для хранения информации, ускорения изменения рецептов смесей и настройки систем обеспечения качества (температуры, дозировок и др.).

Быстрое распространение достижений отдельных фирм в обеспечении: точности дозирования составляющих на базе тензометрического взвешивания компонентов; использования универсальных горелок сушильных барабанов, работающих на газе, дизтопливе, мазуте и пылевидном угле; использования тканевых рукавных фильтров, обеспечивающих высокую степень очистки отходящих газов и возврат пыли в смесь для замены части (до 50%) минерального порошка; использования теплоизоляции сушильных барабанов. Схема двухбарабанного сушильно-смесительного агрегата (Astec, США) Все это обеспечивает высокий уровень унификации установок, выпускаемых различными фирмами. Расширение типов асфальтосмесительных установок, т.е. выпуск стационарных, транспортабельных и мобильных (быстро перебазируемых и вводимых в работу), а также освоение рядом фирм выпуска асфальтосмесительных установок как циклических, так и непрерывных (непрерывного действия), что ведет к отказу от рассева и хранения нагретых минеральных материалов, а также от повторного их дозирования. Процессы нагрева (и сушки) и смешения производятся в сушильно-смесительном барабане, что сокращает стоимость установки, повышает ее мобильность, но требует повышения точности дозирования минеральных материалов и учета их влажности. Установки с сушильно-смесительным барабаном более компактны, имеют меньший состав агрегатов, менее металло- и энергоемки. Экономия энергозатрат достигает 20–30%. Расширение типоразмерного ряда и вместимости бункеров-накопителей готовой смеси, что позволяет создать запас асфальтобетонной смеси до начала ее укладки и не выключать асфальтосмеситель при неравномерном подходе автомобилей-самосвалов. При этом принимаются меры против сегрегации готовой смеси в бункере-накопителе за счет смещения выгрузочного лотка (конуса), уменьшения сечения бункера-накопителя и применения нескольких выгрузочных отверстий. Расширение типоразмерного ряда разнообразного дополнительного оборудования для: хранения и подачи вяжущего в виде горизонтальных и вертикальных цистерн различной емкости; хранения и подачи минерального порошка и пыли в виде вертикальных силосов различной емкости; нагрева вяжущего до рабочих температур и обогрева узлов установок с использованием теплообменников и нагревателей жидкого теплоносителя; при этом жидкий теплоноситель используется для обогрева битумных емкостей, днища и корпуса мешалок, накопительных бункеров, битумного насоса и дозатора, битумопроводов и емкостей битумовозов (автомобильных и железнодорожных) для доставки вяжущего; разнообразие установок нагрева жидкого теплоносителя и использование дорогостоящих специальных термически стойких жидкостей (синтетических и минеральных с присадками), которые можно нагревать до высоких температур в течение продолжительного времени без изменения их физико-механических свойств и выделения на внутренней поверхности трубопроводов отложений, свидетельствует о большом внимании к этим вопросам; получения в условиях АБЗ мелкозернистого кубовидного щебня мелких фракций (0–5, 5–10, 10–15 мм), мойки получаемых каменных материалов и широкого применения мытых отсевов дробления высокопрочных горных пород взамен (частично или полностью) природного песка.

Совершенствование конструкций асфальтосмесительных установок с обеспечением возможности введения в смесь добавок старого асфальтобетона в виде фрезажа или продуктов дробления его кусков. В мире опробовано несколько таких решений с введением холодного фрезажа (не более 20% от веса замеса), нагревом фрезажа совместно с каменными материалами или в отдельном сушильном барабане. Ведущими производителями асфальтосмесительных установок, известными в РФ, являются: Benninghoven, Германия; Ammann Asphalt, EC (Швейцария, Германия, Италия, Франция); Parker Plant Limited, Англия; Bernardi Impianti S.P.A., Италия; Marini (Fayat Group), Италия; Ermont (Fayat Group), Франция; Astec, США; SIM, Италия. Кроме этих фирм свою продукцию на рынке асфальтосмесительных установок представляют: Lintec, Германия; Teltomat-Gunter Papenburg, Германия; Gencor International Lmarker, Англия; ACP Holdings PLC, Англия; Kalottikone Oy, Финляндия; KVM, Дания. В России и странах СНГ основной поставщик асфальтосмесительных установок – ОАО «Кредмаш» (Украина). В Российской Федерации установки выпускают ОАО «Саста», ОАО «Центросвар», ОАО «УралНИТИ». Схема агрегата для подогрева старого асфальтобетона «фрезажа» (Benninghoven, Германия) Фирма Benninghoven GmbH & Co. KG существует более 75 лет. Фирма Benninghoven выпускает 5 типов асфальтосмесительных циклических установок: высокомобильные 60–100 т/ч (3 модели), мобильные 100–200 т/ч (4 модели), транспортабельные компактные 100–200 т/ч (4 модели), транспортабельные 120–320 т/ч (5 моделей) и стационарные 120–400 т/ч (6 моделей); горелки сушильных барабанов, работающие на газе, жидком топливе и угольной пыли; компьютерные системы АСУ, битумные цистерны горизонтального и вертикального типов с электроподогревом или подогревом посредством жидкого теплоносителя; установки для ПБВ и другое оборудование для АБЗ, агрегаты подготовки и введения в смесь старого асфальтобетона, а также оборудование для производства, транспортировки (кохеры) и укладки литого асфальта.

Фирма Bernardi Impianti S.P.A. выпускает 4 типа асфальтосмесительных установок: циклические мобильные 60 т/ч, транспортабельные 55–135 т/ч (4 модели), стационарные 55–315 т/ч (8 моделей) и непрерывного действия стационарные 63–202 т/ч (6 моделей). Фирма Marini (Fayat Group) выпускает 6 типов асфальтосмесительных установок: циклические – мобильные 60 т/ч, транспортабельные 60–200 т/ч (8 моделей), стационарные 35–380 т/ч (11 моделей), непрерывного действия – мобильные 120–160 т/ч (2 модели), транспортабельные 105–405 т/ч (6 моделей) и стационарные 105–485 т/ч (7 моделей). Фирма SIM, занимающая 6–8% мирового рынка асфальтосмесительных установок и продающая продукцию в более чем 60 стран, выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: супермобильные 85 т/ч (два полуприцепа), полумобильные 80–300 т/ч (башенного типа без фундаментов на колесном шасси) и стационарные 80–300 т/ч, а также асфальтовые заводы непрерывного действия 70–350 т/ч; установки для производства модифицированного битума, системы реновации для вторичного использования асфальтовой крошки. Фирма Ermont (Fayat Group) выпускает асфальтосмесительные установки циклического действия: мобильные на двух шасси производительностью 160 т/ч, транспортабельные и стационарные блочного и контейнерного типа производительностью 160–240 т/ч и непрерывного действия: с параллельной или противоточной конструкцией барабанов в мобильном, транспортабельном или стационарном исполнении с производительностью от 80 до 550 т/ч. Передвижные асфальтобетонные заводы «HOT-MIX» (Kalottikone Oy, Финляндия) Фирма Astec выпускает 5 типов асфальтосмесительных установок.

Во-первых, это установки непрерывного действия на базе коаксиального сушильно-смесительного барабана (один барабан внутри другого – т.н. технология Double Barrel), в числе которых 5 вариантов мобильных (110–410 т/ч), 5 перемещаемых (110–410 т/ч) и 6 стационарных (110–500 т/ч). Во-вторых, это установки циклического действия: стационарные (5 моделей производительностью 280–580 т/ч) и перемещаемые (9 моделей, производительность от 50 до 250 т/ч). Фирма Ammann выпускает 2 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: Global (транспортабельные и стационарные) – 80–200 т/ч (4 модели) и Universal (транспортабельные) 160–240 т/ч и 240–320 т/ч. Фирма Parker Plant Lmarker выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: мобильные 18–240 т/ч (5 моделей), транспортабельные 125–240 т/ч (3 модели) и стационарные 125–320 т/ч (5 моделей). Фирма Kalottikone Oy выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: мобильные 120 и 220 т/ч, транспортабельные 120 т/ч и стационарные 120, 180 и 270 т/ч.

ОАО «Кредмаш» выпускает 3 модели циклических стационарных асфальтосмесительных установок производительностью 56, 110 и 160 т/ч. ОАО «Саста» выпускает 3 модели циклических стационарных асфальтосмесительных установок производительностью 100, 160 и 200 т/ч.