Основы проектирования асфальтобетонного завода

 

Q₂= μ*G_б = 126*2563 = 322938 кДж / ч,          (1.22)

 

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

 

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:

 

Q₃ = α_дн*F_дн* (t_к^б- t_дн) + α_б*F_б*(t_к^б-t_н^б)=1,68*336*(60-10) + 0,375*336*(60-10)=  =34524кДж/ч,                  (1.23)

 

где αдн - коэффициент теплоотдачи от битума к дну хранилища, кДж / м² ч ⁰С,

         (α_дн=1,68 кДж / м² ч ⁰С);

       F_дн- площадь днища битумохранилища, м²(Fдн = 336 м² );

      t_н^б - температура днища и стенок битумохранилища, ⁰С (t₀ = 10 ⁰С );

      α_б - коэффициент теплоотдачи в вышележащие слои битума , кДж / м² ч ⁰С

        (α_б =λ/δ =0,75/2 = 0,375 );

       δ - толщина слоя битума , м (δ = 2м );

      λ - коэффициент теплопроводности , кДж / ч ⁰С :

 

λ=(0,2ρ_б + 0,1ρ_б²)*(1 + β t_к^б ) = (0,2* 1+0,1 *1*1)( 1+0,025*60) = 0,75 кДж/ч ⁰С,   (1.24)

 

где ρ_б - плотность битума г / см³ (γ_б = 1 г/см³) ;

       β - коэффициент равный 0,025 ;

       Fб-площадь поверхности битума , м² ( Fб = 336 м² ).

 

Полный расход тепла  на предварительный разогрев битума в хранилище:

 

Qxp = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 188381+322938+34524=545843 кДж / ч        (1.25)

 

Количество тепла, необходимого для разогрева битума в приямке, равно:

 

                       Q₄ = G_б * Сб * (t_к^б - t_н^б) =2563*1,67*( 90-60 ) = 128406 кДж / ч         (1.26)

 

       где t_н^б и t_к^б - начальная и конечная температура битума, °С (t_н^к =60°C, t_к^б =90°C).

 

Потери тепла  в окружающую среду при нагреве  битума в приямке:

 

            Q₅=α_дн*Fдн’(t_к^б – t_о)+α_ст*Fст(t_к^б – t_о)+α₃*F₃(t_к^б – t_н^б),        (1.27)

 

Q₅=1,68*10*(90-10)+25,6*10*(90-10) +0,057*10*( 90-10 ) =20511 кДж/ч,

 

          где α_дн - коэффициент теплоотдачи от битума к дну (адн = 1,68кДж/м² ч °С);

     Fдн' - площадь дна приямка, соприкасающихся с грунтом (Fдн' = 10м² );

      to - температура дна приямка (to =10°С);

      α_ст- коэффициент теплопередачи через стенку приямка (аст = 25,6 кДж/м² ч °С);

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

      F₃ - площадь зеркала битума, соприкасающихся с воздухом (F3 = 10м²);

      α3- коэффициент теплопередачи от зеркала битума к воздуху,

а₃ = (5/∑)² + 0,05=0,057,

где ∑=60⁰ – вязкость по Энглеру.

 

Полный расход тепла для разогрева битума в  приямке:

Q_пр = (Q₄+Q₅ )* К_пр=(128406+20511)* 1,1 =163809 кДж/ч         (1.28)

 

где  К_пр = 1,1

Полный расход тепла в отсеке битумохранилища при работе с выдачей битума 6984 кг/ч:

 

Q = Q_ХР + Q_ПР =545843 +163809= 709652 кДж / ч      (1.29)

 

Поверхность нагрева паровых труб для нагрева  днища битумохранилища:

 

     

 ,      (1.30)

 

где Тн- температура  насыщенного пара (при р = 0,8МПа, Тн =169,6°С);

      Т₀ - температура конденсата (при р =0,2 МПа, т.е. 2 атм, То =119,6°С);

       t1 и t2 - начальная и конечная температура битума, град;

                К - коэффициент теплопередачи через стенки стальных труб регистров, который     

                      можно принимать равным 1,68 кДж/м²ч°С при t < 100°С

 

         

 Необходимая длина трубы:

 

                                                            Fн                4206

                     Lтр=  -------- =  ----------------- =  11749 м,        (1.31)

                                                             f                0,358

 

                где f - площадь поверхности 1м трубы:

 

            f = pdl = 3,14*0,114*1 =0,358 м²,           (1.32)

 

                где d -диаметр трубы = 0,114 м.

 

Расчет потребности в паре

 

Парокотельное хозяйство обеспечивает выполнение следующих операций: подогрев органических вяжущих материалов в железнодорожных бункерах перед 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:

 

Р = р₁₊р₂₊ р₃ + р₄,              (1.33)

 

где Р₁ - расход пара на слив битума из автобитумовозов;

      Р₂- то, же на нагрев вяжущего в битумохранилище,

      Р₃ - то, же на обогрев трубопроводов;

      Р₄ - то, же на распыление топлива в форсунках;

 

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

 

P₁=Q₁/q= 8090250/2800 = 2889 кг/ч,               (1.34)

 

где Q1 - погребное количество тепла на подогрев битума через паровые рубашки или

               змеевики железнодорожных полувагонов и цистерн, определяется по формуле:

 

Q₁ = (G*C*(t2-t1)*n_B* η)/T_P,             (1.35)

 

Q₁= (60000*l,675*(80-10)*2*l,15)/2 =8090250 кДж/ч,

 

             где    G - количество одновременно разогреваемого битума в цистерне или полувагоне,       

                            кг;

                     С - удельная теплоёмкость битума  (С = 1,675 Дж/кг ⁰С);

                       t2 - конечная температура нагрева битума (t2 = 80 ⁰С);

                       t1 - начальная температура битума (t1 = 10 ⁰С);              

                      η - коэффициент теплопотерь (η =1,15-1,20);

                       nв - количество одновременно выгружаемых вагонов;

                       Тр - нормативное время выгрузки (для цистерн Тр =2ч).          

                     

P₂ = Q₂/q = 709652/2800=253 кг/ч,          (1.36)

 

             где Q₂ - расход тепла на нагрев вяжущего в битумохранилище и в приямке, кДж/ч;                                               

                     q - теплосодержание 1 кг пара (q = 2800 кДж/кг).

 

Расход пара на обогрев трубопровода определяют из расчёта, что потери тепла на 1 м битумопровода равны 628 ккал/ч. Тогда суммарные потери тепла за 1 ч при длине трубопровода 144 м составляют:

 

Q₃=628 *L= 628*144 = 90432 ккал/ч ,       (1.37)

 

где L – расчетная длина трубопровода, м.

        

 И расход  пара (в кг/ч) будет:

Р₃ = Q₃/q = 90432/2800=32,3 кг/ч,      (1.38)

где q – теплосодержание пара (q=2800 ккал/кг).   

 

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

 

Р4 = q' * ∑П * q_T = 0,6 * 50 * 8 =240 кг / ч,       (1.39)

 

где q' -   удельный расход пара, подаваемого через форсунку на 1 кг израсходованного  

             топлива, кг (при тепловых расчетах сушильных барабанов принимается

             q'= 0,6кг);

       ∑П - суммарная производительность асфальтобетонных установок (∑П = 50);

        qт - удельный расход топлива на 1 т приготавливаемой асфальтобетонной смеси, кг  

               (в среднем qт = 8 кг/т).

 

Определим суммарную  потребность пара на АБЗ по формуле (1.33):

 

Р = 2889+253+32,3+240=3414 кг/ч  

 

        Далее определим необходимую поверхность котла:

 

Fk = P*K3*Kп/q_K = 3414*1,2*1,2/675 = 7,28 м² ,                (1.40)          

 

где Fk - поверхность нагрева котла, м²;

Р - потребность  пара, кг/ч; 

Кз -коэффициент  запаса, учитывающий неравномерность  потребления пара, Кз =1,2;

Кп - коэффициент  учитывающий потери пара при подаче его от котельной до мест  

         потребления, равный 1,1-1,2;

qк - паропроизводительность котла - съем пара с 1 м² площади нагрева, кг/ч              

        (675кг/ч).

 

Выбираем котлел ВГД - 40/8  с площадью теплоотдающей поверхности котла 35-40 м².

 

 

1.5.2.Расчет 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; составление схемы сети и ее расчет; определение необходимой мощности электростанции или трансформаторной подстанции.

 

Потребное количество электроэнергии определяется по формуле:

 

N=1,1*Кс*(∑Nc/cosj+∑Nв+∑Nн),     (1.41)

 

N=1,1*1,05*(420/0,75+16,01+13)=680,3 кВт,

 

         где   Кс – коэффициент, учитывающий потери мощности (1,05-1,10);

                  Nс - суммарная мощность силовых установок, кВт;

Nв - то же, внутреннего освещения, кВт;

Nн - то же, наружного освещения, кВт;

cosj = 0,75 - коэффициент мощности.

 

Мощность   силовых   установок   ∑Nc   определяется   суммированием   произведений количества каждого вида оборудования на его мощность:

 

∑Nc =n*N_эд+n*N_эн= 2*160+2*50=420кВт     (1.42)

 

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:

 

N_вн=E_ве*S_вн*Кз/(1000*Еср),     (1.43)

 

          где Е_вн - средняя нормативная освещенность данной площади S в лк;

       К₃ - коэффициент, учитывающий снижение освещенности из-за загрязнения  

               ламп и осветительной арматуры, равный 1,30;

       Е_ср - средняя удельная горизонтальная освещенность в лк при равномерном

                 расположении светильников по площади, Вт/м².

 

Для площадок у смесителя N_вн=3*3000*1,30/(1000*3,4)=3,44 кВт

Для складских помещений  N_вн=1,0*10756*1,30/(1000*3,4)=4,11 кВт

 Для душа, умывальников, туалетов N_вн=10*80*1,30/(1000*2,7)=0,39 кВт

         Для производственных цехов N_вн=20*800*1,30/(1000*3,4)=6,12 кВт

 

Освещенность внутренних помещений сводим в таблицу 1.5.

 

 

 

Таблица 1.5 – Освещенность внутренних помещений

 

Наименование  помещений	S,м2	Мощность,Вт	E,вн	Kз	Eср,Вт/м2	Nвн,кВт	Ламп
площадки у смесителя	3000	200	3	1,30	3,4	3,44	18
душевые	60	100	10		2,7	0,39	4
туалеты	20	100	10		2,7	0,39	4
производственные цеха	800	200	20		3,4	6,12	31
битумохранилище	1008	100	3		2,7	1,46	15
лаборатория	40	100	3		2,7	0,06	1
проходная	10	100	3		2,7	0,02	1
котельная	10	100	3		2,7	0,02	1
складские помещения	10756	200	1,0		3,4	4,11	21
ИТОГО:						16,01	96

 

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:

 

F=S*E_н*К₁*К₂     (1.44)

 

              где S - площадь подлежащая освещению, м² ;

                    Е_н - средняя нормативная освещенность данной площади S, лк;                          

                    K₁ - коэффициент,   учитывающий   потери   света   за   пределами           

                              освещаемой  площади, равный 1,15-1,5;

                    K₂ - коэффициент, учитывающий потери света из-за загрязнения             

                           ламп(1,2-1,3).

 Световой  поток наружного освещения сводим  в таблицу 1.6.  

 

Таблица 1.6 – Световой поток наружного освещения

 

Наименование  помещений	S,м2	Мощность,Вт	Eвн,лк	K1	K2	F,лм	f,лм	n, шт	w, кВт	Nн, кВт
площадки у смесителя	3000	200	3	1,2	1,3	14040	2800	5	0,5	3
проходы и проезды	6000	100	0,75			7020	1350	6	0,5	3
склады	10756	200	1,0			16779	2800	6	0,5	3
механизмы	1000	100	5			7800	1350	6	0,5	3
заводские границы	1500	60	0,5			1170	715	2	0,5	1
ИТОГО:						46809				13