Основы проектирования асфальтобетонного завода

     При двухступенчатой  схеме подогрева битума расчет  производят по каждой ступени отдельно: сначала определяют расход тепла на разогрев битума в битумохранилище для обеспечения его поступления в приямок, затем расход тепла на разогрев в приямке для возможного перекачивания его по трубопроводам. (рис.3).

1

2

3

4

5

6

битум

пар

1:1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Битумохранилище (склад битума):

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

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

 

 

 

 

     Количество тепла,  необходимое для нагрева битума  в хранилище, выражается следующей  формулой:

где  Q₁ – количество тепла, затрачиваемое на плавление битума, кДж/ч;

        Q₂ – количество тепла, затрачиваемое на плавление битума, кДж/ч;

   Количество  тепла, необходимого для предварительного нагрева битума, равно

где   G – производительность битумохранилища по выдаче битума равная потребности битума в 1 час;

С_б – теплоемкость битума, зависящая от его температуры, кДж/кг°С    (Сб=1,47 кДж/кг°С);

t₁ и t₂ – начальная и конечные температуры битума,°С (t₁=10°C, t₂=60°C).

     Количество тепла,  необходимого для расплавления  битума (скрытая температура плавления), равно

        где   m - скрытая теплота плавления битума, кДж/кг (m=126 кДж/кг).

Тогда количество тепла, необходимое для нагрева  битума в хранилище будет равно:

Потери  тепла при разогреве битума  в битумохранилищах происходят: от битума в хранилище через дно и стенки; от зеркала битума в битумохранилище; от нагретого битума в приямке битумохранилища через дно и стенки; от нагрева и испарения воды, находящейся в битуме.

     Потери тепла в окружающую среду

        

 где a_дн – коэффициент теплоотдачи от битума к дну хранилища,             кДж/м2·ч·°С (a_дн =1,68 кДж/м2 ч°С);

F_дн – площадь днища битумохранилища, м²

(F_дн = (12-2,0·1,5)·48=432 м²);

t₀ – температура днища и стенок битумохранилища, °С (t₀ = 10°C);

а_б – коэффициент теплоотдачи в вышележащие слои битума, кДж/м2·ч·°С

d - толщина слоя битума, м (d = 2м);

l- коэффициент теплопроводности, кДж/мч°С; для битума

 

λ = (0.2γб + 0.1γ²б)(1 + βt2)

 

γб = 1 г/см³, β = 0.025;

 

λ = (0.2γб + 0.1γ²б)(1 + βt2) = (0,2·1 + 0,1·1²)(1 + 0,025·60) = 0.75 г/см³

 

α = λ/δ = 0,75 / 2 = 0,375 кДж/м²·ч·ºС

 

          gб – плотность битума г/см³ (gб = 1 г/см3);

b - коэффициент, равный 0,025;

F_б – площадь поверхности битума, м² (F_б = 48*16=766 м²).

Значит:

Полный  расход тепла на предварительный  разогрев битума в хранилище

Количество  тепла, необходимого для разогрева  битума в приямке, равно 

 где t₂ и t₁ – начальная и конечная температура битума, °С (t₂ =60°С, t₂¢ =90°С).

     Потери тепла в окружающую  среду при нагреве битума в  приямке

 

Q5 = αдн · Fдн(t2¹ - t0) + αст · Fст(t2¹ - t0) + α3 · F3(t2¹ - t1) = 1,68·10(90-10) + 25,6·10(90-10) + 0,057·766(90-10) =26114,05 кДж/ч

 

где а_дн – коэффициент теплоотдачи от битума к дну (а_дн = 1,68кДж/м²·ч·°С);

F_дн¢ - площадь дна приямка, соприкасающихся с грунтом (F_дн¢ = 10м²);

t₀ – температура дна приямка (t₀ =10°С);

а_ст – к-т теплопередачи через стенку приямка (а_ст = 25,6 кДж/м2ч°С);

F_ст - площадь стенок приямка, соприкасающихся с грунтом (F_ст = 10м²);

F₃ - площадь зеркала битума, соприкасающихся с воздухом (F₃ = 960м²);

а_з - коэффициент теплопередачи от зеркала битума к воздуху,

а_з = (5/S)² + 0,05=0,057, где S = 60° - вязкость по Энглеру.

Полный расход тепла для разогрева  битума в приямке 

Полный  расход тепла в отсеке битумохранилища при работе с выдачей битума 3 т/ч

где      q – теплосодержание пара (q = 2768,4 кДж).

 

        Расход пара на подогрев битума в битумохранилище

 

   Поверхность  нагрева паровых труб для нагрева  днища битумохранилища

 

 

 

где    T_н – температура насыщенного пара (при p =0,8МПа, Т_н =169,6°С);

         T_о – температура конденсата (при p =0,2 МПа, т.е. 8 атм, То =119,6°С);

         t₁  и t₂  – начальная и конечная  температура битума;

         К – коэффициент теплопередачи  через стенки стальных труб  регистров, который можно принимать  равным 168 кДж/м2ч°С при t<100°C

Далее подбираем диаметр и длину стальных труб

Необходимая длина трубы

 Где f –площадь поверхности 1м трубы. f = пdl = 3,14·0,048·1=0,151м², d –диаметр трубы.

 

Расчет потребности  в паре

 

    Парокотельное  хозяйство обеспечивает выполнение следующих операций: подогрев органических вяжущих материалов в железнодорожных бункерах пред выгрузкой битума и в битумохранилищах перед перекачиванием в битумоплавильни, обогрев битумопроводов, распыление жидкого топлива через форсунки, отопление зданий в зимний период, горячее водоснабжение.

     Суммарная потребность пара на  асфальтобетонном заводе

где Р₁ – расход пара на слив битума из железнодорожных цистерн;

      Р₂ – то, же на нагрев вяжущего в битумохранилищах;

      Р₃ – то, же на обогрев трубопроводов;

      Р₄ – то, же на распыление топлива в форсунках;

      Р₅ – то, же на отопление.

     Расход пара на нагрев  битума в битумохранилище, приямке, в    железнодорожном вагоне определяется по формуле

где     Q₁ – потребное количество тепла на подогрев битума через паровые

рубашки или змеевики железнодорожных  полувагонов и цистерн, определяется по формуле 

где     G -  количество одновременно разогреваемого битума в цистерне или

 полувагоне, кг;

C – удельная теплоемкость битума, равная при t = 60-80°С 1675 Дж/кг °К;

t₂ – конечная температура нагрева битума (80°С);

t₁ – начальная температура битума (зимой - 10°С, летом + 10°С);

h- коэффициент теплопотерь (1,15 – 1,20);

nв  - количество одновременно выгружаемых вагонов;

Т_р – нормативное время выгрузки (для цистерн – 4 часа);

Q– расход тепла на нагрев вяжущего в битумохранилище и приямке;

q – теплосодержание пара, ккал/кг.

   Расход  пара на обогрев трубопровода  определяют из расчета, что  потери тепла на 1 м битумопровода диаметром 50-100 мм равны 150 ккал/ч. Тогда суммарные потери тепла за 1 час при длине трубопровода 425,8 м составляют

И расход пара (в кг) будет

   

 Суммарный  расход пара на а/б ДС - 117-2Е  – 500 кг/ч, а суммарное: на три установки - 1500 кг/ч

 

Суммарный расход пара на распыление топлива  в форсунках (в кг/ч)

где q¢ - удельный расход пара, подаваемого через форсунку на 1 кг израсходованного топлива, кг (при тепловых расчетах сушильных барабанов принимается q¢= 0,6кг);

åП – суммарная производительность асфальтобетонных установок (åП = 75);

qт – удельный расход топлива на 1 т приготавливаемой асфальтобетонной смеси, кг (qт = (3*320/25)/3=12,8 кг/т).

 

 Расход пара  на отопление  Р₅ зависит от температуры наружного и внутреннего воздуха, количества и объема производственных и бытовах помещений, характера производственного процесса и количества рабочих.

Для отопления склада МП

        

 

 Определим  суммарную потребность пара на  АБЗ:

      Выбираем 4 котла ВГД  –40/8 с площадью теплоотдающей  поверхности котла 40м².

 

Показатели	ВГД – 40/8
Максимальная паропроизводительность, кг/ч	675
Площадь теплоотдающей поверхности, м2	25-40
Съём пара с 1 м2 теплоотдающей поверхности, кг/ч	40
Рабочее давление, МПа	0,8
Масса котла, кг	2700

 

1.5.2. Расчёт потребности в электроэнергии.

 

Источником электроэнергии на АБЗ могут служить трансформаторная подстанция, получающая ток от электрической системы данного района или передвижные электростанции.

       Проектирование электроснабжения  АБЗ включает: установление необходимой  силовой и световой мощности; cоставление схемы сети и ее расчет; определение необходимой мощности электростанции или трансформаторной подстанции.

      Потребное количество электроэнергии определяется по формуле:

где    Кс – суммарная мощность силовых  установок, кВт;

Nс – то же, внутреннего освещения, кВт;

Nв – то же, наружного освещения, кВт;

cosj = 0,75  – коэффициент мощности.

         Мощность силовых установок åNс определяется суммированием произведений количества каждого вида оборудования на его мощность.

 

Установка	Кол-во	Мощность,Квт
а/б установка ДС- 117 – 2Е	3	(160+50)*3
Склад МП	1	244
котел ВГД – 40/8	7	3*4
Компрессор ВП-20/8	8	160*8
	Итого	2966 кВт

 

          Суммарная мощность внутреннего  освещения может быть определена  способом ватт. Требуемая мощность  Ni, кВт, для данного помещения или цеха с освещаемой площадью S, м², будет равна

где    E – средняя нормативная освещенность данной площади S в лк;

К_з – коэффициент, учитывающий снижение освещенности из-за загрязнения ламп и осветительной арматуры, равный 1,3;

Е_ср – средняя удельная горизонтальная освещенность в лк при равномерном расположении светильников по площади, Вт/м².

   

 

 

 

 

Мощность внутреннего  освещения
				таблица 1.6.
наименование помещений	S, м2	Е, лк	Кз	Еср, Вт/м2	N, кВт
душевые, туалетнае, умывальнаые	70	10	1,3	2,7	0,34
производственные цеха	700	20	1,3	4,1	4,44
складские помещения	600	1,5	1,3	3,4	0,34
площадки у смесителя	100	3	1,3	3,4	0,11
					5,23

 

 Мощность наружного освещения  рассчитывают следующим образом. Для освещения территории целесообразно использовать прожекторы, монтируемые на стационарных или передвижных мачтах. Расчет сводится к определению по нормативной освещенности количества прожекторов и их мощности.

        Суммарный световой поток F в лм, необходимый для освещения площади S, равен

где    S – площадь подлежащая освещению, м²;

Е – средняя  нормативная освещенность данной площади  S, лк;

К₁ – коэффициент, учитывающий потери света за пределами освещаемой площади, равный 1,15 – 1,5;

К₂ – коэффициент, учитывающий потери света из-за загрязнения ламп, отражателя, равный 1,2 – 1,5.

Необходимое число прожекторов

Суммарный световой поток  наружного освещения
				таблица 1.7.
наименование помещений	S, м2	Е, лк	К1	К2	N, кВт
площадки у смесителя	200	3,00	1,30	1,30	1014
проходы и проезды	250	0,80	1,30	1,30	338
работа на открытом воздухе	300	5,00	1,30	1,30	2535
заводские границы и контуры  складов	3000	0,50	1,30	1,30	2535
железнодорожные склады	6000	2,00	1,30	1,30	20280
					26702