Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 23.10.2014

Агрегаты питания предназначены для непрерывного предвари­тельного дозирования минеральных материалов (песка и щебня) с це­лью равномерного питания сушильного барабана и сортировочно-дози­ровочной системы. Агрегаты питания являются связующим звеном между складом материалов и сушильным барабаном.

В состав агрегатов питания входят расходные емкости — бункера, дозаторы, транспортирующие устройства. Агрегаты питания должны обеспечивать возможность получения асфальтобетонных смесей любого стандартного рецептурного состава.

В основном агрегаты питания имеют четыре расходных бункера /, каждый вместимостью 4-25 м3 с однорядным их расположением. Бун­кера (рис. 11.3) установлены на раме 2, которая опирается на фундамен­тные опоры. Под каждым бункером размещены дозаторы 5, которые равномерным потоком подают минеральный материал на ленту транс­портера 3. На одной из боковых стенок бункеров установлены сводооб — рушители 6, препятствующие образованию сводов минеральных матери­алов на стенках бункеров и обеспечивающие выход материалов плот­ной массой на стол или ленту дозатора-питателя 4.

Бункера агрегатов питания загружаются материалами с временных или постоянных складов АБЗ при помощи грейферных кранов, одноков­шовых погрузчиков или бульдозеров с применением эстакад или транс­портеров.

В качестве дозаторов объемного или объемно-весового дозирова­ния применяют кареточные, ленточные, пластинчатые и вибрационные питатели. Производительность дозаторов регулируется специальными устройствами или секторными затворами, установленными у течек бун­керов. Первоначально устанавливают производительность дозаторов по количественной потребности тех или иных фракций минерального мате­риала в соответствии с рецептурным составом выпускаемой смеси. В процессе работы производится автоматическое или ручное регулирова­ние производительности дозаторов в зависимости от загруженности расходных бункеров сортировочно-дозировочного агрегата смеситель­ной установки.

В агрегатах питания для дозирования щебня большее применение находят кареточные, пластинчатые и вибрационные питатели, а для дози-
рования песка — ленточные. Иногда питатели объемного дозирования оборудуют контрольно-весовыми устройствами или применяют перенос­ные весы с ящиком для контрольного измерения производительности дозатора за определенное время дозирования.

Рис. 11.4. Вибрационный дозатор-питатель: 1 — бункер; 2 — сводо — обрушитель; 3 — вибровозбудитель; 4 — вибролоток; 5 — сектор­ный затвор; 6 — рычажно-весовая система; 7 — ленточный дат­чик-питатель; 8 — звуковой сигнал; 9 — пульт управления; 10 — весовая головка; 11- сервомеханизм.

Схема вибрационного дозатора с контрольно-весовым устройством представлена на рис. 11.4. Первоначальная производительность его ус­танавливается секторным затвором, приводимым в действие вручную штурвалом или электродвигателем при дистанционном управлении. В процессе работы необходимая производительность корректируется ав­томатической весовой головкой или с пульта управления. Весовая го­ловка соединена с рычажной весовой системой ленточного питателя.

Кареточные питатели (рис. 11.5) имеют простое конструктивное устройство и находят широкое применение в агрегатах питания. Каре­точный питатель имеет качающийся стол 3 с возвратно-поступательным движением. Ход стола не превышает обычно 40-60 мм. Число двойных ходов в минуту находится в пределах 40-60. Стол питателя установ­лен на роликах и приводится в движение посредством водила 4 и шату­на 5 от редуктора механизма качания 6. Обычно один механизм качания приводит в действие все столы агрегата питания.

Рис. 11.5. Кареточный дозатор-питатель.

Производительность дозатора регулируется секторным затвором 9, приводимым в действие сервомеханизмом 8. Для удобства настройки и контроля имеется шкала 7. Для предотвращения образования сводов минерального материала в бункере / на его боковой стенке установлен вибратор 2.

Отдозированный минеральный материал от каждого питателя-доза­тора по лоткам поступает на ленту собирающего конвейера агрегата питания, который транспортирует материал непрерывным потоком не­посредственно в сушильный барабан.

Агрегаты питания просты по конструкции, компактны, легко подда­ются автоматическому управлению. Их применение значительно повы­шает эффективность работы системы питания асфальтосмесительной установки. При выпуске битумоминеральных смесей дозирование ком­понентов полностью обеспечивается агрегатами питания.

Сушильные агрегаты предназначены для сушки и нагревания ми­неральных компонентов смеси до необходимой рабочей температуры. Сушильный агрегат состоит из цилиндрического сушильного барабана, вращающегося на опорных роликах, привода вращения сушильного бара­бана и топки с форсункой.

Сушка, т. е. выпаривание поверхностной и гигроскопической влаги и нагревание песка и щебня до температуры 160-250°С, происходит вслед­ствие радиационного излучения факела, конвективного переноса тепла от горячих газов к ссыпающемуся с лопастей материалу и частично от соприкосновения с горячими деталями сушильного барабана.

Высокая эффективность сушки достигается при непосредственном контакте поверхности минеральных материалов с потоками горячих га­зов. Для этой цели лопасти многократно поднимают минеральный мате­риал и сбрасывают его в поток горячих газов. Чем равномернее распре­делен ссыпающийся материал по поперечному сечению барабана, тем лучше он омывается потоком горячих газов и тем полнее и быстрее идет передача тепла от газов материалу.

По способу сушки различают барабаны с противоточной и поточ­ной сушкой. При поточной сушке горячие газы и высушенный материал движутся в одном направлении, при противоточной — движутся в про­тивоположных направлениях. Перепад температур между дымовыми га­зами и материалом составляет 150-200°С. При поточной сушке темпе­ратура дымовых газов составляет 350-400°С, а при противоточной — 180-200°С. Коэффициент использования тепла горячих газов в бараба­нах с противоточной сушкой выше, чем в барабанах с поточной сушкой, поэтому сушильные барабаны с противоточной сушкой получили широ­кое распространение.

Сушильный агрегат (рис. 11.6) имеет цилиндрический сушильный барабан, опирающийся на опорные ролики через бандажи. Стальные бан­дажи прикреплены к наружной поверхности барабана при помощи ком­пенсаторов для компенсации разных температурных деформаций бара­бана и бандажей. Цилиндрические обечайки барабанов изготовляют сварными из вальцованных стальных листов или труб соответствующе­го диаметра. Компенсаторы сушильных барабанов показаны на рис. 11.7. Упругие эллиптические компенсаторы (рис. 11.7, а) хорошо зарекомен­довали себя на сушильных барабанах малых диаметров и только со сто­роны дымовой коробки. Упругие тангенциальные компенсаторы (рис.

11.7, б) широко применяют на сушильных барабанах любых диаметров. Эти компенсаторы крепят к обечайке сваркой или болтами. Болтовое крепление компенсаторов является более надежным. Жесткие регулиру­емые компенсаторы (рис. 11.7, в) широко распространены, хотя регулиро­вание их теплового зазора является трудоемким процессом.

Рис. 11.6. Сушильный агрегат: 1 — загрузочная и дымовая короб­ки; 2 — сушильный барабан; 3 — рама; 4,11- бандажи сушильного барабана; 5 — компенсатор; 6 — упорный ролик; 7 — привод; 8 — зубчатый венец; 9 — защитный кожух; 10 — опорный ролик; 12 — кожух охлаждения барабана; 13 — разгрузочная коробка; 14 — топка; 15 — запальная форсунка; 16 — датчик горения топ­лива; 17 — форсунка; 18 — регулировка подачи топлива; 19 — топливопровод; 20 — разгрузочный (ссыпной) лоток; 21 — вентилятор охлаждения барабана и распыла топлива.

На сушильных барабанах больших диаметров во избежание деформации обечайки шаг установки компенсаторов I должен быть не более 2-2,5 шири­ны компенсатора; подбандажную плиту (пояс обечайки в зоне крепления компенсаторов) изготовляют шириной (4- 5) <5 и толщиной (1,5-2) b (здесь b — ширина бандажа; 5 — толщина стенки барабана). Шарнирные тангенциаль­ные компенсаторы (рис. 11.7, г) применяют на сверхмощных сушильных бара­банах и обжиговых печах при производстве керамзита и цементного клинкера.

Со стороны загрузки сушильные барабаны имеют торцовую стен­ку с отверстием для ввода материала и удаления дымовых газов, к кото­рой примыкают загрузочное устройство и дымовая коробка.

Рис. 11.7. Типы компенсаторов: 1 — бандаж; 2 — эллиптический компенсатор; 3 — обечайка барабана; 4 — подбандажная плита; 5 — тангенциальный компенсатор; 6 — опорный башмак; 7 — регулировочные прокладки; 8 — шарнирный компенсатор.

Наиболее часто загрузочное устройство состоит из лотка, проходяще­го через дымовую коробку и установленного под углом 60-70° к горизон­тальной оси для устранения зависания влажного материала (рис. 11.8, а).

Рис. И.8. Загрузочные устрой­ства: а — ссыпной лоток;

6 — ленточный конвейер;

в — виброжелоб;

1 — сушильный барабан;

2 — дымовая коробка.

При такой конструкции загрузочного устройства создаются небла­гоприятные условия движения дымовых газов (живое сечение резко уменьшается, скорость движения дымовых газов возрастает), в резуль­тате чего увеличивается вынос мелких частиц. Для улучшения условий выхода газов из сушильных барабанов иногда применяют подачу мате­риала в нижнюю часть барабана ленточным конвейером или виброже­лобом (рис. 11.8, б, в). При подаче материала конвейером привод ленты переносят на задний барабан, а в зоне разгрузки устанавливают защит­ный кожух. Однако лента конвейера подвергается воздействию высоких температур и быстро выходит из строя.

Известен способ загрузки сушильных барабанов при помощи коль- цевого элеватора, прифланцованного к барабану и имеющего ковши спе- циальной формы. Внутреннее устройство сушильного барабана разделяют на три конструктивные зоны (рис. 11.9). В первой зоне расположены винто- вые отгребающие лопасти 3, приваренные к обечайке барабана 5 и обеспечивающие интенсивное перемещение материала от загрузоч- ного торца /, чтобы не было пересыпания материала обратно в загру- зочную коробку. Угол подъема отгребающих лопастей составляет 45- 60° к продольной оси барабана, а длина первой зоны 0,5-0,8 диаметра барабана.

Рис. 11.9. Сушильный барабан: 1 — загрузочный торец; 2 — отвер­стие выхода дымовых газов; 3 — отгребающие лопасти; 4 — подъемно-сбрасывающие лопасти; 5 — обечайка барабана; в — разгрузочные лопасти; 7 — отверстие выхода материала. Во второй зоне применяют подъемно-сбрасывающие лопасти 4, рас­положенные параллельно оси барабана. Перемещение материала вдоль барабана обеспечивается благодаря наклону барабана к горизонту под углом 3-6°. В некоторых конструкциях для изменения производитель­ности применяют регулирование угла наклона барабана. Подъемно-сбрасывающие лопасти сушильных барабанов (рис. 11.10) разделяют на корытообразные мелкие (рис. 11.10, а) — встречаются наи­более часто из-за простоты конструкции; закрытые глубокие (рис. 11.10, б); криволинейные мелкие (рис. 11.10, в); серповидные (рис. 11.10, г); закрытые мелкие (рис. 11.10, д); закрытые глухие (рис. 11.10, е); плоские радиальные (рис. 11.10, ж); плоские, отклоненные вперед по ходу движе-

ния (рис. 11.10, з); плоские, отклоненные назад относительно хода движе­ния (рис. 11.10, и). Существуют также другие типы лопастей.

Рис. 11.10. Подъемно-сбрасывающие лопасти.

Закрытые глубокие лопасти (рис. 11.10, б) по рекомендации докто­ра технических наук, профессора Н. М. Михайлова выпускают со следу­ющими размерами: I = 0,2D; /; = 0,085D; d = 0,6D; а = 25-30°.

Во второй зоне лопасти устанавливают в несколько рядов по дли­не барабана с расстоянием между рядами 50-100 мм. Для лучшей пере­дачи тепла от газов к материалу лопасти в соседних рядах смещают на полшага. Длина лопастей в осевом направлении / = 0,6~0,8 м. Лопасти в более холодной части барабана приваривают, в более горячей их же­лательно крепить болтами во избежание деформации из-за неравно­мерного нагрева лопастей и обечайки.

В третьей зоне — зоне разгрузки, устанавливают плоские лопасти под углом 20-30° к оси барабана, что ускоряет продвижение материа­лов и предохраняет их от пережога радиационным излучением (что особенно важно для известняковых материалов). Иногда в третьей зоне устанавливают серповидные лопасти (рис. 11.10, г), которые проносят материал над факелом и ссыпают по его периферии. Серповидная форма лопастей целесообразна при малых размерах топки, когда сгорание топ­лива происходит в сушильном барабане.

Полное отсутствие лопастей в третьей зоне нежелательно, так как материал лежит во вращающемся барабане довольно узкой лентой

и большая часть поверхности барабана подвергается интенсивному ра­диационному и конвективному нагреву от факела топки и может быст­ро выйти из строя. Длина третьей зоны составляет 0,4-0,6 диаметра барабана.

Вращение сушильного барабана осуществляется шестеренным, цеп­ным или фрикционным приводом.

Шестеренный привод (рис. 11.11, а) состоит из ведущей шестерни 3 и ведомого зубчатого венца 2, закрепленного на барабане / при помо­щи компенсаторов. При высокой надежности и долговечности шесте­ренный привод имеет следующие недостатки: высокую стоимость вен — цовой шестерни, особенно для барабанов больших диаметров; наруше­ние зацепления между ведущей шестерней и зубчатым венцом ввиду возможного прогиба барабана и сложности регулирования зацепления при монтаже зубчатого венца.

Рис. 11.11. Приводы сушильных барабанов: а — шестеренчатый; б — цепной охватывающего типа; в — цепной тангенциального типа; 1- обечайка сушильного барабана; 2 — делительная окруж­ность ведомого зубчатого венца; 3 — ведущее зубчатое колесо; 4 — обводные ролики; 5 — натяжное зубчатое колесо;Е’№ — окруж­ное усилие, ведущего звена, приложенное к зубчатому колесу.

Цепной привод сушильных барабанов состоит из ведущей звез­дочки 3 (рис. 11.11, б, в), зубчатого венца 2 цепной передачи, закреп­ленного на сушильном барабане 1 при помощи компенсаторов, натяж­ной звездочки 5 и цепи.

На рис. 11.11, б показана цепная передача охватывающего типа с вращением ведущей звездочки и ведомого зубчатого венца в одну сто­рону, а на рис. 11.11, в — тангенциального типа с наружным зубчатым венцом 2 и вращением ведущей 3 и ведомой 2 звездочек в разные
стороны. Преимуществом цепной передачи охватывающего типа являет­ся простота конструкции.

Недостатки этой передачи заключаются в неравномерности натя­жения цепи при возможном прогибе барабана и неточности монтажа зубчатого венца цепной передачи, которая усугубляется также и тем, что натяжные звездочки или ролики выполнены неподпружиненными; не­благоприятном расположении ведущей звездочки под барабаном, кото­рое создает дополнительное усилие в опорных роликах, равное усилию натяжения в рабочей ветви цепи.

Цепная передача тангенциального типа с наружным ведомым зуб­чатым венцом сложнее по конструкции. Для этой передачи требуется установка натяжной звездочки 5 на пружинный амортизатор, примене­ние ведущей и натяжной звездочек относительно большого диаметра для обеспечения достаточного угла охвата ведомого зубчатого венца це­пью (а6 = 20-30°).

Достоинство этого типа привода состоит в том, что усилие натяжения рабочей ветви цепи, равное окружному усилию зубчатого венца, почти не передается на опорные ролики сушильного барабана.

Следует отметить, что хотя долговечность цепного привода несколь­ко ниже чем зубчатого, однако небольшая стоимость, простота обслужи­вания и ремонта, меньшие требования к точности монтажа делают цеп­ную передачу, особенно тангенциального типа, более перспективной по сравнению с зубчатой (шестеренчатой).

Зубчатые венцы цепной передачи состоят из обода с зубьями (рис. 11.12). Конструкции зубчатых венцов отличаются выполнением зубьев и их расстановкой на бандаже. На рис. 11.12, а изображен зубчатый венец из фрезерованных секторов, приваренных к бандажу и образующих непре­рывную линию зубьев. На рис. 11.12, б показан венец с длинными зубь­ями, при которых снижаются требования к точности их изготовления и шагу расстановки на ободе. На рисунке 7.12, в представлен венец с короткими зубьями. Они имеют профиль зуба обычной звездочки, а вту­лочно-роликовая цепь своими роликами ложится на впадины звездочки (зуба). Короткие зубья сложнее в изготовлении, но крепление их к обо­ду более надежное.

Фрикционный привод вращения сушильных барабанов встречается довольно редко. Вращение барабану передается от приводных опорных роликов 1 через опорные бандажи 2 (рис. 11.13) вследствие сил трения между приводными опорными роликами и бандажами. Для обеспечения надежной работы все четыре опорных ролика выполнены ведущими.

Опорные ролики с каждой стороны сушильного барабана либо насаже­ны на общий вал, либо соединены трансмиссионными валами.

Рис. 11.12. Зубчатые венцы цепных передач: а — секторный венец с нормальным шагом зубьев и вогнуто-выпуклой формой зуба; б — зубчатый венец с прореженными зубьями и прямолинейно-выпук­лой формой зуба; в — зубчатый венец с прореженными зубьями и выпуклой формой зуба; 1 — приводная цепь типа ПРИ; 2 — обечайка барабана; 3 — компенсатор; 4 — бандаж зубчатого венца; 5 — зубча­тый сектор; 6 — прямолинейно-выпуклый зуб; 7 — выпуклый зуб.

Преимуществом фрикционного привода по сравнению с цепным яв­ляется простота конструкции и меньшая стоимость. Фрикционный привод с одним двигателем и трансмиссионными валами можно применять для сушильных барабанов малой производительности. Для больших сушиль­ных барабанов все ролики оснащают индивидуальными приводами.

При зубчатом приводе каждый бандаж опирается на два опорных ро­лика. На больших сушильных барабанах для снижения контактных напря­жений ролики устанавливают попарно на балансирных опорах (рис. 11.14).

Кроме опорных роликов один из бандажей снабжают еще двумя упорными роликами, которые представляют собой мощные диски, закреп­ленные на осях, расположенных с обеих сторон бандажа. Назначение их состоит в том, чтобы воспрепятствовать передвижению сушильного ба­рабана вдоль оси. При правильной установке опорных роликов их оси должны быть строго параллельны оси сушильного барабана, однако в конструкциях опорных устройств роликов редко предусматривают при­способления для контроля точности их установки. Смещение барабана

по роликам в осевом направлении (вверх на уклон или вниз под уклон) вызывается возможным перекосом роликов, как показано на рис. 11.15.

Рис. 11.13. Фрикционный привод сушильного барабана.

Рис. 7.14. Установка балансирных роликов: 1 — бандаж; 2 — ролик; 3 — риски установки роликов; 4 — балансир; 5 — опора балансира; 6 — рама.

Рис. 11.15. Схема перекоса ролика: 1 — барабан; 2 — опорный ролик; 3 — бандаж; Т — окружная сила трения пары ролик-бан­даж; Тсм — сила, смещающая барабан вдоль оси.

При перекошенном ролике направление вектора силы трения со­ставляет с осью барабана некоторый угол, приводящий к возникновению осевой силы, которая может смещать барабан как вниз (под уклон), так и вверх (на подъем). Если два каких-либо ролика развернуты так, что со­здаются осевые силы различного направления, то на беговых поверхнос­тях бандажа и ролика быстро возникает шелушение и волнообразова­ние. Боковые поверхности упорного ролика и бандажа обычно обрабаты­ваются по конусу, что обеспечивает чистое качение одного по другому, так как вершины обоих конусов находятся на пересечении осей банда­жа и упорного ролика (рис. 11.16).

Рис. 11.16. Схема установки упорных роликов: а — наклонная; б — прямая; 1 — обечайка сушильного барабана; 2 — подбандажная плита; 3 — прямой бандаж; 4 — наклонно установленные ролики; 5 ~ прямо установленные ролики; 6 — конусный бандаж 6)

Упорный ролик иногда снабжен специальным устройством, при по­мощи которого его можно передвигать вдоль оси барабана, что позволяет прижимать ролик к бандажу. Однако в этом нет необходимости, так как ролики должны обеспечивать упор лишь в случае передвижения бара­бана вверх или вниз. Чрезмерное прижатие бандажа к ролику и быстрый износ последнего свидетельствуют о неправильной установке опорных роликов и необходимости их регулирования.

Разгрузочный торец сушильного барабана входит в кожух разгру­зочной коробки. Для сушильных барабанов малых диаметров наиболее часто применяют разгрузочные коробки с самотечным осыпанием мате­риала из барабана на ссыпной лоток 4 (минуя топку) разгрузочной короб­ки 2, установленный к горизонтальной оси под углом 45° для обеспечения свободного осыпания сухого материала в приемную воронку 5 горячего элеватора / (рис. 11.17, а). Преимущество разгрузочных коробок данного типа заключается в их простоте и надежности, недостаток — в большой длине лотка и необходимости заглубления приемной воронки горячего элеватора ниже поверхности пола, что в большой степени затрудняет ремонт и обслуживание горячего элеватора и увеличивает его длину.

3 4 5 в Рис. 11.17. Разгрузочные устройства сушильных барабанов: а — ссыпной лоток; б — ротационный элеватор.

Ввиду отмеченных недостатков сушильных барабанов больших диаметров выгрузку материалов из сушильного барабана осуществляют при помощи ротационного элеватора 3 (рис. 11.17, б), соединенного с обечайкой 4 сушильного барабана. Ротационный элеватор поднимает лопастями материал на уровень выше оси барабана и ссыпает его в приемную воронку 6, откуда по лотку 2 материал ссыпается в приемную воронку 7 горячего элеватора 1.

Сушильный барабан с ротационным элеватором показан на рис. 11.18. Применяя ротационный элеватор, возможно поднять нижнюю точку го­рячего элеватора выше поверхности пола и закрепить его непосредственно на раме сушильного барабана, что очень важно для обслуживания элева­

тора (особенно при засыпке избыточным количеством сухого материала при поломках), а также в передвижных установках для сокращения сро­ков монтажа. Внутреннюю поверхность лотков загрузочной и разгрузоч­ной коробок футеруют сменными листами из износоустойчивой стали. Плотность соединений обечайки вращающегося барабана и неподвижных кожухов дымовой коробки и топки обеспечивается лабиринтными или подпружиненными секторными уплотнениями 8 из износоустойчивой стали или термостойкой графитизированной резины. Стенки сушильного бара­бана, особенно в околотопочной зоне, могут нагреваться до очень высокой температуры. Во избежание высокого нагрева стенок и для уменьшения потерь тепла барабан закрывают кожухами. Нагретый под кожухом воз­дух подается дутьевым вентилятором в топку, что снижает потери тепла стенками барабана и улучшает процесс горения топлива.

12 3 4 5 6 7 8 9 Ю 11 12 Рис. 11.18. Сушильный барабан с ротационным элеватором: 1 — барабан; 2 — бандаж; 3 — опорный ролик; 4 — рама сушильного барабана; 5 — рама топки; 6 — фундаментные опоры; 7 — ротацион­ный элеватор; 8 — уплотнительные пластины; 9 — топка; 10 — зажигательный конус; 11- разгрузочный лоток; 12 — форсунка.

Тепловая изоляция непосредственно наружной поверхности ба­рабана нежелательна, так как под слоем теплоизоляции возможен чрез­мерный нагрев обечайки, что неблагоприятно отражается на ее проч­ности, ибо даже открытый барабан после окончания работы и прекра­щения подачи топлива оставляют вращаться на 10-15 мин для равно­
мерного охлаждения обечайки и предупреждения ее прогиба от соб­ственной массы.

Со стороны разгрузочной коробки барабана установлена топка, ра­ботающая на жидком или газообразном топливе. Околотопочную зону сушильного барабана с внутренней стороны можно футеровать плитами из жаростойкой стали. Топку сушильного барабана изготовляют из лис­товой стали и внутри футеруют огнеупорным кирпичом или жаростой­ким бетоном. Возможно применение нефутерованных топок из жаро­стойкой стали. Швы между кирпичами должны быть не более 1 мм и заполняться раствором из огнеупорной глины с магнезитовым порош­ком, Швы каждого ряда смещают для предотвращения выпадания сразу нескольких кирпичей.

Между металлической обечайкой и футеровкой прокладывают лис­товой асбест, основным назначением которого является компенсация их различного расширения в процессе работы топки.

Для увеличения срока службы футеровки топку устанавливают на раме агрегата при помощи специального крепления, позволяющего пери­одически, по мере появления одностороннего износа, поворачивать ее вокруг продольной оси.

Топка является ответственной частью сушильного агрегата. От каче­ства работы топки с форсункой (топочного агрегата) зависит термичес­кий кпд и расход топлива, а также качество приготовляемой смеси.

Режим горения и полнота сгорания топлива зависят от конструкции топки, конструкции форсунки и способа распыла топлива, т. е. от режима работы топочного агрегата в целом.

Процесс горения тяжелого топлива (мазута, наиболее часто приме­няемого для работы сушильных барабанов асфальтосмесительных уста­новок) происходит в две стадии: газификации капель топлива (пироге — нетического разложения) и сгорания продуктов газификации. Процесс газификации тяжелого топлива начинается при температуре около 600°С и интенсивно возрастает при 700°С и выше. Чем выше температура воздушно-топливной смеси и мельче распылено топливо, тем быстрее идет газификация и короче горящий факел.

Применение длиннофакельных форсунок ведет к увеличению вре­мени газификации и догорания топлива, которые протекают на значи­тельной части длины сушильного барабана. В сушильном барабане в горящий факел попадает материал с температурой не выше 220~250°С, что приводит к снижению температуры факела и возможной конденса­ции топлива на поверхности частиц каменного материала. Кроме того,
горящий в барабане факел теряет много тепла лучеиспусканием, что также ведет к снижению температуры факела и скорости газификации и, как следствие, к увеличению неполноты сгорания.

Химическая неполнота сгорания является следствием плохого сме­шивания воздуха с топливом и недостатка воздуха.

Механическая неполнота сгорания является следствием грубого распыла топлива, плохой его газификации и большой длины факела.

Известно несколько типов топочных устройств, применяемых на су­шильных агрегатах (рис. 11.19): закрытая топка, топка с зажигательным конусом, топки с газификацией вследствие рециркуляции (возвратного дви­жения) горячих газов, открытая топка с паровым распылом и топка с пред­варительной высокотемпературной подготовкой топлива в змеевиках.

Рис. 11.]9. Типы топок сушильных барабанов: 1 — топка; 2 — торцо­вая стенка; 3 — форсунка воздушного распыливания топлива; 4 — зажигательный конус; 5 — корпус; 6 — камера сгорания; 7 — направ­ляющий аппарат; 8 — форсунка парового распиливания топлива; 9 — змеевик; А — подача топлива; Б — подача воздуха; В — подача первич­ного воздуха; Г — подача вторичного воздуха; Д — подача пара.

В закрытых топках (рис. 11.19, а) распыливание топлива воздушное или воздушно-механическое, воздух для сжигания топлива подается в топку дутьевым вентилятором через форсунку.

Достоинства закрытых топок: простота конструкции, простота ре­монта и изготовления в производственных условиях на АБЗ. Недостат­ки: воздух необходимо подавать вентилятором, медленная газификация топлива в потоке холодного воздуха, что приводит к удлинению факела, и большая длина топок (L = 1,5D и более).

‘ т ‘ т ‘

В топках с зажигательным конусом (рис. 11.19, б) распыливание топлива воздушное или воздушно-механическое, но через форсунку по­дается воздух только для распыливания топлива в количестве 10-20 % необходимого воздуха (т. е. около 1~2 кг воздуха на 1 кг топлива), а недостающий воздух для сгорания топлива подсасывается через кольце­вые пространства между форсункой, зажигательным конусом и топкой.

Достоинства топок с зажигательным конусом по сравнению с закры­тыми: небольшая мощность дутьевого вентилятора, быстрый подогрев и испарение топлива в зажигательном конусе и более полное сгорание топлива непосредственно в топке.

Недостатки топок с зажигательным конусом: сложность конструкции и изготовления футеровки зажигательного конуса в производственных услови­ях (жаростойкий бетон или футеровочный кирпич специальной формы).

В показанной на рис. 11.19, в топке с газификацией топлива в предварительной камере, через форсунку подается воздух только на рас­пыливание топлива. В предварительной камере происходит газификация топлива, а горение заканчивается в основном пространстве топки. В результате эффекта эжекции часть горячих газов по специальным кана­лам проходит вокруг камеры газификации (рециркулирует) и поступает к предварительной камере, где нагревает воздушно-топливную смесь, обес­печивая быструю газификацию топлива.

Достоинства топки с газификацией топлива в предварительной камере: быстрая и полная газификация, 100 %-ное сгорание топлива, ко­роткий факел, малый коэффициент избытка воздуха (а= 1,05-1,1), так как топливо в основной камере горит как газ. Недостатки топок с гази­фикацией топлива в предварительной камере: сложность конструкции, изготовление камеры газификации из керамического материала высо­кой термостойкости, высокое давление распыливающего воздуха.

В топке с газификацией топлива в основной камере, представленной на рис. 11.19, г, через форсунку подается воздух только на распыливание топлива; недостающий воздух для горения топлива поступает в кольце­вое пространство между торцовой стенкой и топкой. В топке вследствие эжектирующего действия форсунки и вторичного воздушного потока происходит завихрение продуктов горения (рециркуляция горячих га­

зов), благодаря чему обеспечивается подогрев вторичного воздуха до высокой температуры и быстрое сгорание топлива.

Достоинства топок с газификацией топлива в основной камере: простота конструкции, сравнительно небольшая мощность дутьевого вен­тилятора, быстрый прогрев воздуха и хорошая газификация топлива, ко­роткий факел, малый коэффициент избытка воздуха (а = 1,05-1,1) и полное сгорание топлива. Недостаток топок с газификацией топлива в основной камере заключается в необходимости применения форсунки с большим конусом распыливания топлива.

В топке с паровым распылом (рис. 11.19, д) топливо распыливается паром давлением 0,6-0,8 МПа. Воздух на сжигание топлива поступает в топку через открытый торец вследствие разрежения, создаваемого в сушильном барабане дымососом.

Достоинство топок с паровым распыливанием: простота конструк­ции. Недостатки: паровоздушная смесь выходит из форсунки с очень большой скоростью и создает сильный шум; горение топлива происхо­дит только с поверхности факела (внутри факела горение отсутствует, так как пар не поддерживает горения), ввиду чего факел получается очень длинным; большой коэффициент избытка воздуха и высокий про­цент неполноты сгорания топлива.

В топке с предварительной высокотемпературной подготовкой топ­лива в змеевиках (рис. 11.19, е) топливо, проходя по змеевику и нагрева­ясь, подается в форсунку, в которую поступает и первичный воздух. Вторичный воздух поступает в топку через открытый торец. Газифика­ция происходит в короткой предварительной камере, омываемой снару­жи холодным воздухом, горение газифицированного топлива — в основ­ной камере.

Достоинства топок с предварительной высокотемпературной под­готовкой топлива: короткофакельное горение топлива, полное его сго­рание, низкий коэффициент избытка воздуха (а = 1,05-1,1), возмож­ность изготовления предварительной камеры из недорогих материа­лов. Недостатки таких топок: сложность регулирования нагрева топли­ва (мазута) в змеевике путем перемещения змеевика внутри топки; возможность закоксовывания и прогорания стенок змеевика при скоро­сти движения топлива в нем менее 0,5 м/с и температуре топлива в змеевике выше 300°С.

Существенно влияет на эффективность и экономичность работы топливной системы предварительный подогрев топлива, а также и воз­духа, поступающего в форсунки.

Для нагрева топлива используют паровые или масляные тепло­обменники, возможно использование тепла отработавших газов из су­шильного барабана или электронагревателей.

На рис. 11.20 показана наиболее распространенная схема подогрева топлива, применяемая в смесителе Д-508, в котором топливо подогрева­ется паровым змеевиком и самотеком поступает к насосу.

Рис. 11.20. Открытая система нагрева топлива: 1 — топливный бак; 2 — паровой змеевик; 3 — фильтр; 4 — насос; 5 — редукционный клапан; 6 — форсунка; 7 — манометр; 8 — дутьевой вентилятор.

5

г

При нагреве топлива выше 95°С возрастает упругость паров, что приводит к разрыву потока на линии между нагревателем и насосом и снижению подачи насоса.

По этой причине температура нагрева мазута в системе не должна превышать 90°С, хотя для распыливания и полного сгорания его она дол­жна быть более высокой (до 250-270°С).

Асфальтосмесительные установки могут быть классифицированы по основным конструктивным и технологическим показателям: произ­водительности, мобильности, компоновке, технологии смешивания.

По производительности асфальтосмесительные установки раз­деляют на четыре типа: малой (до 40 т/ч), средней (50-100 т/ч), боль­шой (150-350 т/ч) и сверхмощные с производительностью более 400 т/ч. Производительность асфальтосмесительных установок является главным параметром. Действующим ГОСТом на машины для приготовления ас­фальтобетонных и других битумоминеральных смесей предусмотрен выпуск смесителей производительностью 12, 25, 50, 100, 200 и 400 т/ч.

За рубежом преимущественное применение находят смесители производительностью 150 т/ч и более. Максимальная производительность установок, выпускающих смеси без нагрева материалов и оснащенных смесителями непрерывного действия, составляет 750-1100 т/ч.

По мобильности асфальтосмесительные установки подразделяют на передвижные, полустационарные и стационарные. Конструктивное исполнение агрегатов определенным образом влияет на продолжитель­ность монтажа и демонтажа установки, ее мобильность.

Передвижные установки используют в основном при строительстве и ремонте дорог и прочих сооружений в тех случаях, когда отсутствуют постоянно действующие асфальтобетонные заводы (АБЗ) или когда их создание экономически нецелесообразно. Смесительные передвижные установки кроме ходового оборудования оснащают механизмами само — монтажа и демонтажа.

Передвижные смесительные установки производительностью ме­нее 10 т/ч, выполняемые на одноосном шасси, не нашли широкого при­менения из-за сложности компоновки большого числа агрегатов и тру­доемкости загрузки минеральных материалов в агрегат и разгрузки го­товой смеси в мобильные транспортные средства. Чаще их изготовляют для выпуска битумоминеральных смесей по схемам, показанным на рис. 11.2. Установки малой производительности в большей части ком­понуют из нескольких агрегатов с собственными пневмоколесными шасси и оборудуют приспособлениями для самомонтажа.

Смесительные установки полустационарного типа предназначены для постоянно действующих или редко перебазируемых асфальтобетонных заво­дов. Установки полустационарного типа имеют различное конструктивное исполнение и преимущественно среднюю или большую производительность.

Установки средней и большой производительности изготовляют в виде отдельных блоков на самостоятельном шасси или перевозимыми на прицепах-тяжеловозах, а также автомобилях. При монтаже этих устано­вок используют как средства самомонтажа, так и крановое оборудование.

Асфальтосмесительные установки стационарного типа применяют на постоянно действующих асфальтобетонных заводах. Чаще стационар­ные установки средней и большой производительности изготовляют в виде мощных блоков с автоматическим управлением, причем только органы управления размещены в закрытом помещении или специаль­ной кабине.

Размещение стационарных асфальтосмесительных установок в закры­тых помещениях может быть оправдано только в районах с неблагопри­ятными атмосферными условиями.

По конструктивной компоновке узлов смесительного агрегата асфальтосмесительные установки подразделяют на башенные и партерные.

При башенной компоновке основные узлы смесительного агрегата расположены один под другим по одной вертикали. Для установок тако­го типа требуется лишь однократный подъем горячих материалов. За­тем материал поступает самотеком последовательно в нижерасполо­женные агрегаты.

В состав смесительного агрегата входят грохот, дозаторы с расход­ными и весовыми бункерами, смеситель. Остальные агрегаты асфальтос­месительных установок: агрегат питания, сушильный барабан, накопи­тельный бункер и другие — имеют партерное (наземное) расположение.

Асфальтосмесительные установки партерного типа имеют наземное расположение всех основных узлов и агрегатов. Материал перемещает­ся от агрегата к агрегату по горизонтали при многократном подъеме. При этом увеличиваются число транспортирующих подъемных механиз­мов, затраты энергии на транспортирование материалов и потери тепла нагретым минеральным материалом. При партерном расположении аг­регатов требуются большие площади.

Однако наземное исполнение агрегатов дает возможность снаб­дить их механизмами самомонтажа и ходовым оборудованием, что имеет важное значение при частом перебазировании установок.

По технологии протекания процесса смешивания принято раз­личать асфальтосмесительные установки периодического и непрерывного действия.

В установках периодического действия обычно подготовительные и вспомогательные операции выполняются непрерывно, а дозирование, сме­
шивание и разгрузка смесителя производятся периодично определенны­ми порциями. Поскольку смешивание является основным процессом приготовления смеси, то установки со смесителями порционного смеши­вания принято называть асфальтосмесительными установками периоди­ческого (циклического) действия.

Порционность дозирования минеральных компонентов и вяжущего каждого очередного замеса является достоинством таких установок, так как эти установки позволяют без каких-либо сложных перенастроек дозаторов легко переходить на выпуск смеси требуемого рецептурного состава. Поэтому установки периодического действия находят большое применение для городских АБЗ, поскольку при их работе приходится часто изменять рецептурные составы смесей.

Следует отметить еще одно важное достоинство таких установок — возможность устанавливать любую продолжительность смешивания, что имеет большое значение для регулирования качества приготовления сме­сей различных составов.

В установках непрерывного действия все технологические опера­ции, в том числе и смешивание, выполняются непрерывно. Периодично (порционно) может выполняться лишь вспомогательная операция — вы­пуск смеси из накопительного бункера в транспорт.

Смесительные установки непрерывного. действия имеют некоторые преимущества перед установками периодического действия в отноше­нии меньшей металлоемкости конструкции смесителя и энергоемкости процесса смешивания. Их целесообразно применять при больших объе­мах работ на строящихся автомагистралях, когда требуется массовое про­изводство постоянной по составу смеси.