Разогрев битума: виды нагревателей битума, их преимущества и недостатки

• Для чего битум разогревают
• Где применяется разогрев битума
• Прямой нагрев битума
  • Врезной нагреватель битума
  • Погружной нагреватель битума
  • Горелка
• Косвенный нагрев битума
  • Маслонагревательные котлы
  • Паровые котлы
• Марки битума и их характеристики

Для чего битум разогревают

Битум — вязкое, плотное вещество, которое является продуктом переработки нефти. Большая часть битума используется для производства асфальта. 

При комнатной температуре он настолько густой и липкий, что работать с ним невозможно. Чтобы повысить текучесть битума, его нагревают до определенных температур.

Есть также еще одна причина, по которой битум необходимо разогревать —  это выпаривание воды (обезвоживание битума). Часто в процессе хранения происходит обводнение битума (например, в подземное хранилище могут попасть грунтовые и ливневые воды, может выпасть конденсат при перепаде температур и т.п.). Свойства обводненного битума значительно ухудшаются — влага влияет на прочность связи минеральных материалов в смеси, а значит и на прочность и долговечность будущего асфальтобетонного покрытия.

Где применяется разогрев битума

• В резервуарах хранения битума
• В цистернах для транспортировки битума
• На битумных хозяйствах, битумовозах, битумных хранилищах, 
• На битумных терминалах
• В процессах по перекачке битума
• В битумоварках, битумных машинах, битумоплавильных котлах

Чаще всего, конечно, нагрев битума необходим на асфальтобетонных заводах (АБЗ) — при транспортировке, хранении, перекачке, изготовлении асфальтобетонной смеси.

 

Прямой нагрев битума

Прямой нагрев битума — нагрев в результате непосредственного контакта с нагревающим элементом. По принципу прямого нагрева работают электрические врезные и погружные нагреватели битума.

Врезной нагреватель битума

Врезной нагреватель битума (НБВ) обычно представляет собой несколько объединенных труб с запаянными концами, в трубы вставлены нагревательные элементы — керамические электронагреватели. Врезной нагреватель прикрепляется к стенке резервуара с помощью фланца так, чтобы трубы нагревателя находились внутри емкости. Между нагревателем и баком остается пространство.

Плюсы: 

• Ремонт или замена нагревательных элементов не требует слива нагреваемого продукта
• Относительно невысокая стоимость нагревателей

Минусы:

• Небольшой ресурс работы, быстрая изнашиваемость. При работе нагревателей в обводненном битуме они быстро разрушаются
• Из-за прямого контакта нагретых трубок с битумом может происходить перегрев и коксование битума на нагревающих поверхностях 
• Нестабильность заданной рабочей температуры, сложные системы для ее стабилизации
• Высокие эксплуатационные затраты (на электроэнергию)
• Неэффективная работа при минусовых температурах
• Нагрев до 170 С (в то время как косвенный нагрев при помощи маслонагревательных станций или паровых котлов  возможен до более высоких температур)

Погружной нагреватель битума

Тоже представляет собой трубки с электрическими нагревательными элементами внутри, но погружаются непосредственно в жидкость полностью, обычно при помощи троса. Чтобы заменить нагревательный элемент придется опорожнять резервуар. Данный вид нагревателей обычно используется тогда, когда в корпусе емкости нельзя сделать отверстие, например на мобильных цистернах, подземных хранилищах.  

Плюсы:

• Относительно невысокая стоимость нагревателей

Минусы:  

• Все те же, что у врезных нагревателей.

В принципе, на разогрев битума на предприятиях с помощью электрической энергии требуются очень большие мощности, которые могут превысить энергопотребление всего остального оборудования на предприятии. С учетом цен на электроэнергию, электрический разогрев битума и других материалов на АБЗ всегда экономически не оправдан. Лучше потратить больше денег на покупку и устройство системы нагрева битума на газе или дизеле — это в несколько раз снизит эксплуатационные расходы и окупится.

Горелка для нагрева битума

Разогрев битума горелкой также называют огневым нагревом битума. Горелка может работать на газе, дизеле, мазуте и другом топливе.

В битумную емкость вставляется горизонтальная жаровая труба, в трубу вставляется горелка — факел горелки развивается в трубе, труба нагревается и передает тепло битуму.  

Плюсы:

• Эффективнее и экономичнее, чем электрические нагреватели

Минусы:

• Пожароопасность
• Перегрев от стенок жаровой трубы и коксование битума
• Неравномерный нагрев битумной смеси (либо потребуется оснастить емкость с битумом дополнительными устройствами для перемешивания)

 

Косвенный нагрев битума

Косвенным называется такой нагрев, при котором горячий теплоноситель подогревается в отдельно стоящей установке, затем подается в змеевики/теплообменники/регистры, расположенные внутри емкости с битумом. Теплоноситель нагревается маслонагревательным котлом или паровым котлом до высокой температуры, а потом отдает это тепло битумной смеси.

В отличии от нагрева погружными и врезными нагревателями, косвенный нагрев позволяет избежать перегрева битума в зоне контакта с теплообменником — из-за более низкой температуры последнего. Передача же необходимого количества тепла осуществляется за счет более развитой системы теплообмена: масло (например) в качестве теплоносителя позволяет это сделать. При таком способе нагрева исключается окисление и коксование битума, соответственно не происходит ухудшения его качественных характеристик.

Маслонагревательные котлы

Маслонагревательные котлы (котлы с высокотемпературным органическим теплоносителем или термомасляные котлы или нагреватели жидкого теплоносителя) используются для нагрева синтетических и минеральных масел, которые они способны подогревать до 300-360 °С. 

По своей консистенции масло намного гуще воды, медленнее нагревается и медленнее отдает тепло. Поэтому этот тип котлов обеспечивает долгий и качественный прогрев. 

Маслонагревательные котлы входят в состав битумных хозяйств на АБЗ и могут обеспечить горячим теплоносителем сразу несколько установок — например, битумохранилище, битумоплавильный котел и битумопровод.

Источником тепла нагревателя термального масла выступает обычно горелка — газовая, дизельная, мазутная или комбинированная.

Подобрать систему нагрева битума

Минусы:

• Высокая стоимость относительно погружных и врезных нагревателей
• Необходимость в устройстве комплексной системы нагрева битума

Плюсы: 

• Долгий срок службы (котлы рассчитаны на срок службы не менее 20 лет, в них не образуются накипь, такие котлы не подвержены коррозии - так как теплоносителем является термомасло)
• Низкие эксплуатационные затраты (работа на природном газе или дизеле в несколько раз дешевле, чем от электричества)
• Максимально точное поддержание температурного режима 
• Полная автоматизация

 

Паровые котлы

Пар также часто используется в качестве теплоносителя для косвенного нагрева битума на АБЗ. Подготавливает пар паровой котел, работающий также от газа или жидкого топлива. Чаще всего используется пар с давлением 0,3 МПа и рабочей температурой 130 – 140 градусов Цельсия.

Однако паровой нагрев битума  имеет ряд минусов по сравнению с использованием диатермического масла:

• Трудности связанные с возвратом конденсата в паровой котел
• Коррозия системы — трубопроводов, по которым движется пар, змеевиков, теплообменников
• Необходимость в водоподготовке, водно-химическом режиме, системах деаэрации и конденсации — это требует постоянных эксплуатационных затрат
• КПД системы на термомасле выше, чем паровой системы — в ней отсутствуют  потери на деаэрацию, конденсацию отработанного пара, охлаждение конденсата при продувках, потерь самого конденсата на продувки
• Пар высокой температуры можно получить только при значительном давлении
• Есть риск замерзания системы при длительных остановах в холодный период

Таким образом, по нашему мнению, самой рациональной и экономичной системой для разогрева битума, обладающей большинством преимуществ, является система косвенного нагрева на термомасле. При ее использовании сводится к минимуму вероятность негативно повлиять на свойства битумной смеси и вместе с тем снижаются затраты на эксплуатацию.

Марки битума и их характеристики

Битумы различаются по составу, а соответственно, по своим характеристикам и требованиям к температуре и времени нагрева.

Это важно учитывать — битум вещество достаточно капризное, при несоблюдении условий температурного режима физические свойства смеси могут необратимо измениться.

Например, при контакте с нагретой поверхностью может произойти перегрев и коксование битума. Перегрев битума впоследствии приведет к ускоренному старению, увеличению хрупкости дорожного полотна. К ухудшению свойств битумной смеси может привести нестабильная температура хранения, повторный нагрев смеси, слишком длительное хранение при определенных температурах. 

Требования к температурному режиму битума для разных технологических процессов указана в нормативной документации. Например, СП 78.13330.2012  Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85 температуру нефтяного битума или ПБВ, поступающего в эмульсионную машину:

Температура нефтяного битума или ПБВ, поступающего в эмульсионную машину

 

Этот же документ устанавливает пределы нагрева органических вяжущих материалов при их использовании:

Температура нагрева органических вяжущих материалов при их использовании (пределы)

 

Актуальные требования и нормы к физико-химическим показателям марок битума устанавливает ГОСТ 22245-90 Межгосударственный стандарт Битумы нефтяные дорожные вязкие.

Таким образом, для соблюдения установленных нормативов на АБЗ требуется строгий контроль над температурным режимом битумной смеси.

Если вы ищете систему для нагрева битума, наши специалисты могут вам помочь — сделать тепловой расчет, подобрать оборудование, поставить и запустить его.

Подобрать маслонагревательную станцию

Про нас

Мы занимаемся оснащением асфальтобетонных заводов тепловыми агрегатами более 12 лет. Огромный опыт, а также профильное образование наших инженеров вкупе с постоянным повышением квалификации позволяет успешно работать с самыми специфичными объектами.

Мы используем проверенные системы расчета и подбора техники. Устройства подбираются индивидуально под каждый объект в зависимости от технических условий и пожеланий заказчика. Для поставки доступно современное оборудование, отвечающее высоким стандартам качества и безопасности. 

Основы нашего подхода к работе:

• Рациональность. Если вы не знаете, какой агрегат будет экономичнее и эффективнее в долгосрочной перспективе, мы учтем все факторы, влияющие на это — специфику производства, географическое расположение, доступность тех или иных видов топлива для конкретного объекта и его расход, изнашиваемость оборудования — и исходя из этих данных посоветуем наиболее разумный вариант
• Честность. Мы честно говорим, если то или иное оборудование не подходит под ваши задачи или если есть более рациональный вариант. Мы не руководствуемся принципом “лишь бы продать”. О минусах и нюансах техники, если такие присутствуют, предупреждаем.
• Ответственность. Для подбора мы делаем точные расчеты, за которые отвечаем. Если для точного расчета по какой-то причине недостаточно данных — предупреждаем заказчика и подбираем агрегат так, чтоб его мощности хватало с запасом.