Нагревательные элементы для масляного обогрева битумных емкостей

Системы обогрева оборудования битумного хозяйства жидким теплоносителем на наших асфальтобетонных заво­дах получают все более широкое распространение. Преиму­щества этого метода нагрева битума очевидны: снижение затрат и, что главное, сохранение качества вяжущего при тепловой обработке битума, например, по сравнению с пря­мым электронагревом, который в годы дешевой электроэнер­гии получил широкое распространение в России. Между тем, на зарубежных АБЗ электронагрев при тепловой обработке битума не применяется, а используются жаротрубные сис­темы высокого технического уровня с блочными автоматизи­рованными горелками и системы обогрева жидким теплоно­сителем с нагревателем масла, также имеющим блочную автоматизированную горелку.
На эту тему уже приходилось выступать [1]. Собственно о системах масляного обогрева и нагревателях масла уже были публикации [2, 3,4, 5]. Однако производственная практика при­вела к достаточно рациональным техническим решениям и по конструкциям нагревательных элементов для потребляющих тепло емкостей, о которых еще публикаций не было.
С учетом реального оборудования АБЗ, тепловой мощнос­ти нагревателей жидкого теплоносителя и потребителей тепла для маслопроводов и нагревательных элементов в емкостях оптимальный диаметр труб — 76×3 (толщина стенки может быть и большей). Для этой трубы производятся и отводы (круто заг­нутые штампованные колена с радиусом 100 мм). Есть и запор­ная арматура — пробковые краны и задвижки.
О рациональной конструкции змеевиков в ямных хранили­щах уже сообщалось [6]. Автор категорически против дальней­шего использования на АБЗ ямных хранилищ и приямков, по­этому детальные рекомендации по конструкции змеевиков для них не приводятся, хотя и здесь имеются новые интересные технические решения.
В прошлые годы для нагрева битума в ямных хранилищах, приямках и емкостях использовали в качестве теплоносителя насыщенный водяной пар низких параметров, а нагреватель­ные элементы представляли собой регистры — систему парал­лельно расположенных труб, соединенных по концам коллекто­рами, как правило, из трубы большего диаметра. Для жидкого теплоносителя такая конструкция не подходит. Если теплоноси­тель распределяется по параллельным потокам в пучке, напри­мер, из 10 труб, то скорость теплоносителя падает пропорцио­нально, то есть в 10 раз. Значительно уменьшается поэтому и коэффициент теплоотдачи.
Чтобы обеспечить эффективное использование греющей поверхности за счет высокого коэффициента теплопередачи при жидкостном обогреве, ее выполняют в виде змеевика, когда трубы нагревательного элемента для емкости соединяют тем или иным способом последовательно.
При разработке конструкции нагревательных элементов не обходимо стремиться к определенной компактности труб змее вика, который всегда располагается в нижней части емкости поскольку нагретая жидкость имеет меньшую плотность и под нимается вверх.
Нами обобщен опыт создания систем жидкостного обогрева для рабочих емкостей и емкостей временного хранения асфаль­тосмесительных установок, заглубленных приемных емкостей куда сливается битум из ЖД цистерн и промежуточных емкос­тей, где битум, который вытекает из хранилищ в виде стальных вертикальных резервуаров рулонной поставки (см. [6]), нагре­вается до температуры перекачки. На практике хорошо себя показали два способа последовательного соединения труб в пучке: с помощью отводов (рис. 1) и коллекторов с перегород­ками (рис. 2).
Оба этих технических решения имеют свои плюсы и минусы. Например, блок нагрева по рис. 2 можно выполнить более ком­пактным (см. внизу). И при необходимости обеспечить высокую производительность при тепловой обработке битума это техни­ческое решение предпочтительнее. Но такой блок нагрева имеет большее гидравлическое сопротивление потоку теплоносителя, требует несколько большего напора циркуляционного насоса.
На 1 т битума в емкостях разного назначения следует прини­мать от 3 до 8 м труб змеевика. Например, для емкости вмести­мостью 25 т битума развернутая длина труб змеевика должна быть от 75 до 200 м. Рациональная длина труб змеевика, а, следовательно, и поверхность нагревательного элемента, оп­ределяется исходя из назначения емкости. Часто в приемных и промежуточных емкостях стремятся иметь максимальную по­верхность для возможности быстро нагреть битум от температу­ры слива (~70°С) до температуры перекачки (-110°С). В емкос­тях временного хранения, как правило, нет необходимости быс­трого нагрева битума. Поэтому в них можно установить змеевик с меньшей удельной поверхностью. Разумеется, блок нагрева должен по возможности простираться на всю длину емкости.
При внедрении систем жидкостного обогрева на действую­щих АБЗ в порядке их модернизации и переоборудования сами нагреватели жидкого теплоносителя, насосы для его циркуля­ции и запорная арматура являются покупными изделиями, а вот нагревательные элементы емкостей должны изготавливаться индивидуально. На некоторых АБЗ их изготавливали своими силами по документации разработчиков, а другие изготовление нагревательных элементов заказывали на близлежащих заво­дах машиностроительного профиля.
Представленные здесь две конструкции блоков нагрева для заглубленных (рис. 1) и наземных битумных емкостей (рис. 2) реализованы на нескольких АБЗ, проверены производственной практикой и рекомендуются для применения при внедрении си­стем масляного обогрева на действующих АБЗ.

Список литературы:
1. Порадек С. В. О возможности снижения энергозатрат на АБЗ // Наука и техника в дорожной отрасли, 1999, Ns 1, с. 31.
2. Скрипкин А., Знаменщиков И. Да рубль перевоз // Автомобильные дороги. — 2001. — № 3, с. 44.
3. Порадек С. В. Нагреватели жидкого теплоносителя для тепловой обработки битума // Строительные и дорожные машины. — 2001. — Ns 9, с. 8
4. Порадек С.В. Оборудование для масляного нагрева битума // Автомобильные дороги, Информавтодор, информационный сборник. — 2001. — Ns 1, с. 47-53.
5. Сердюк И. Альтернатива // Автомобильные дороги. — 2001. — Ns 2, с. 8
6. Порадек С. В. Каким быть хранилищу битума //Автомобильные дороги. — 1999. — Ns 2, с. 6-7.