Наземное битумохранилище. Минимизации энергозатрат при хранении

Обводнение битума в наземных битумохранилищах происходит за счет конденсата пара при разогреве и сливе битума из железнодорожных цистерн, а также конденсата влаги из воздуха при значительных перепадах температуры, особенно в осенне—зимне-весенний период, когда производится наполнение хранилищ. Влага тяжелее битума и со временем концентрируется в его нижних слоях в области забора, что обуславливает некоторую обводненность откачиваемого битума.

Минимизировать забор влаги в наземном битумохранилище можно за счет нагрева и забора битума в поверхностном слое.

Поверхностный нагрев и забор битума в наземном битумохранилище достигается:

  • прогревом поверхностного слоя битума на 0,3-0,5 метра ИК -излучением и за счет передачи тепла в глубину поверхностного слоя пассивными плавающими оребренными нагревателями, перемещающимися вертикально по натянутым тросам при изменении уровня битума;
  • использованием плавающих обогреваемых заборных устройств, также перемещающихся вертикально по тросам и позволяющих производить из емкости битумохранилища непрерывный поверхностный забор битума с наименьшим количеством влаги при любом рабочем уровне битума.

Наземное битумохранилище (рис. 1) работает следующим образом.

Для заполнения емкости 1 битумохранилища, поставляемый битум 13 сливают в приемно-расходную емкость 14, где его догревают до температуры перекачки. Трехходовой кран 24 переводится в положение забора из приемно-расходной емкости 13, открывается кран 23 и включается на реверс насос 19. Битум 13 через заборный патрубок 16, насос 19, центральный обогреваемый битумопровод 3, кран 23, гибкий обогреваемый битумопровод 11 и плавающее заборное устройство 10 перекачивается в емкость 1 битумохранилища. При этом слив битума 13 постоянно осуществляется в поверхностный слой под плавающее заборное устройство 10, на глубину не более 10 см, что не создает значительных гидравлических сопротивлений для насоса 19. При заполнении емкости 1 битумохранилища до нижнего рабочего уровня заборного устройства 9, открывается кран 22, а кран 23 закрывается, и закачка битума 13 осуществляется через заборное устройство 9. Аналогично, емкость 1 битумохранилища заполняется битумом 13 через заборные устройства 8 и 7 до максимального рабочего уровня. При этом на начальном этапе заполнения емкости 1 битумохранилища, битум 13, перед перекачкой из приемно-расходной емкости 14 догреваться в ней до наименьшей температуры, обеспечивающей возможность его закачки в емкость 1 битумохранилища на незначительную высоту. Вследствие чего дополнительно снижаются энергозатраты, за счет уменьшения температуры и сокращения времени догрева битума 13 при заполнении емкости 1 битумохранилища.

Для забора битума 13 из емкости 1 битумохранилища предварительно включают секции ИК - нагревателей 4 и производят его нагрев. Битум 13 представляет собой темно коричневую или черную массу с высоким коэффициентом поглощения ИК - излучения, которое нагревает поверхность битума 13 и поверхность плавающих пассивных нагревателей 5, покрашенную в черный цвет. Так как плавающие нагреватели 5 покрыты материалом с высоким коэффициентом теплопроводности X > 30-40 ккал/м·час·град, то получаемое их поверхностью тепло передается по ребрам 6 в глубину слоя битума 13 на 0,3-0,6 м. Учитывая, что поверхность оребрения 6 плавающих пассивных нагревателей 5 и разность температур этой поверхности и битума 13 велики, то окружающая пассивные нагреватели 5 масса битума 13 в локальной области достаточно быстро прогреется до температуры забора на глубину 0,3-0,5 м. При достижении битумом 13 в поверхностном слое температуры забора, замеряемой датчиком 17 на плавающем заборном устройстве 7, система автоматического регулирования поддерживает ее в заданных пределах путем отключения и включения ИК-нагревателей 4. При заборе, открывается кран 20 и запускается насос 19. Разогретый битум 13 в необходимом количестве через плавающее обогреваемое заборное устройство 7, гибкий обогреваемый битумопровод 11, пропускной заборный патрубок 2, по центральному обогреваемому сливному битумопроводу 3, насосом 19, через трехходовой кран 24, переведенный в положение слива, и сливной патрубок 15 перекачивается в приемно-расходную емкость 14. При этом, в приемно- расходной емкости 14 поддерживается заданные уровень и температура битума 13, и из нее битум 13 выдается потребителю. При заполнении приемно-расходной емкости 14, кран 20 закрывается и насос 19 отключается. Во время откачки уровень битума 13 в емкости 1 битумохранилища уменьшается. Со снижением уровня битума 13 в емкости 1 битумохранилища перемещаются по тросам 12 плавающие оребреные пассивные нагреватели 5, а также заборное устройство 7. При снижении уровня битума 13 в емкости 1 битумохранилища ниже рабочего для заборного устройства 7, забор битума 13 осуществляется аналогично, но заборным устройством 8, а затем заборным устройством 9 и, наконец, в нижней части емкости 1 битумохранилища, заборным устройством 10, что позволяет осуществлять непрерывный поверхностный забор при любом уровне битума 13 вемкости 1 битумохранилища.

Рис. 1. Наземное битумохранилище

1 - емкость битумохранилища; 2 - пропускные заборные патрубки; 3 - центральный
обогреваемый битумопровод; 4 - инфракрасные нагреватели; 5 - плавающие пассивные
нагреватели; 6 - ребра; 7, 8, 9, 10 - плавающие заборные устройства; 11 - гибкий
обогреваемый битумопровод; 12 - троса; 13 - битум; 14 - приемно-расходная емкость;
15,16 патрубки; 17 - датчик температур; 18 - датчик уровня; 19 - насос;
20, 21, 22, 23 - краны; 24 - трехходовой кран

Таким образом, предлагаемое наземное битумохранилище обладает следующими достоинствами:

  • исключает возможность обводнения битума грунтовыми водами;
  • снижает энергозатраты на догрев битума в поверхностном слое за счет применения ИК - нагревателей и высокого коэффициента поглощения битумом ИК - излучения;
  • позволяет производить непрерывный поверхностный забор битума с наименьшим количеством влаги при любом уровне битума, что в дальнейшем значительно снижает энергозатраты на его обезвоживание, а также сохранить качество битума за счет уменьшения времени его обезвоживания;
  • простотой конструкции и эксплуатации, а также удобством при проведении регламентных работ;
  • может быть полностью автоматизировано.