Битумохранилище

Назначение размеров битумохранилища ямного типа

Битумохранилища предназначены для долговременного или кратковременного хранения битума, нагрева его до температуры текучести и выдачи в битумонагревательные котлы.

Битумохранилище представляет собой резервуар вместимостью 100…3000 т (рис.1).

Рис. 1. Схема битумохранилищ

А – односекционное; Б – двухсекционное; В – односекционное с центральным приямком;
1 – основной отсек, 2 – приямок

При определении требуемой вместимости битумохранилища значение запаса единовременного хранения битума (см. табл. 1) округляют до 250, 500, 1000т и т.д. При емкости 500 т и выше следует принимать битумохранилище двух- или трех секционным, что дает возможность снизить затраты на подготовку битума, одновременно хранить битум нескольких марок, а также увеличить надежность сооружения.

Средняя площадь битумохранилища:

F  =  E / h,  м2,

где E – емкость битумохранилища, м3;

h–высота слоя битума, h = 1,5 ÷ 4 м.

Затем, исходя из значения строительного модуля, равного трем и отношения длины L к ширине B битумохранилища, равного L/B = 1,5,

назначают средние значения длины Lср и ширины Bср.

В виду того, что стенки битумохранилища устраивают с откосом 1: n (n = 1,5), размеры его по дну должны быть уменьшены на величину (nxh)/2, а размеры по его бровке увеличены на n· (h/2 + 0,2).

Полученные результаты оформляются в форме табл. 1.

Таблица 1. Геометрические параметры битумохранилища

Геометрические параметры битумохранилищаПо днуПо бровке
Длина (L)  
Ширина (B)  

Примечание. Длина битумохранилища из условия обеспечения разгрузки железнодорожной цистерны не должна быть меньше длины самой цистерны (12,2 м).

Размеры приямка определяются исходя из следующих условий:
- форма сечения торцевого приямка горизонтальной плоскостью – квадрат, центрального приямка – круг;
- глубина приямка (hприямка) принимается на 1 ÷ 2 м больше глубины хранилища для обеспечения возможности заполнения битумом.

Длина стороны А (диаметр D) приямка, м:

где G – количество подогреваемого битума, кг/ч; G  = 0,1·Псм;

Псм – производительность выбранного смесителя, кг/ч;

n – количество рабочих смен;

tay – продолжительность рабочей смены, ч;

ρб – плотность битума, кг/м3.

Тепловой расчет битумохранилища ямного типа

Разогрев битума в хранилище производят в два этапа:

1-й – разогрев битума донными нагревателями, уложенными на дне хранилища до температуры текучести битума, равной 60оС.
Так как дно имеет уклон, битум подтекает к приямку.

2-й – разогрев битума в приямке до температуры, при которой возможна его перекачка насосом – 90оС.
Далее нагретый битум насосом перекачивается по трубопроводам в битумоплавильные котлы.

Количество тепла, необходимое для нагрева битума в хранилище (1-й этап), ккал/ч:

Q хран = Q1 + Q2 + Q3,

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

Q2 – количество тепла, затрачиваемое на подогрев битума в хранилище, ккал/ч;

Q3 – потери тепла в окружающую среду, ккал/ч.

Q1 = M G,

где M –скрытая теплота плавления битума, ккал/ч; M = 30 ккал/кг.

Q2 = Gcб (t2хран - t1хран),

где Сб – теплоѐмкость битума, ккал/кг·оС, зависящая от его температуры;

Температура битума, оСТеплоѐмкость битума, ккал/кг·оС
30 - 500,30 - 0,35
70 - 800,35 - 0,40
110 - 1300,40 - 0,50

t1 и t2 – температура битума в начале и конце подогрева, оС.

 t1 t2
Для хранилища1060
Для приямка6090

Потери тепла при разогреве битума в битумохранилищах происходят от битума через дно и стенки, а также от зеркала битума.

aдн+стенхран,aзеркало - коэффициент теплоотдачи от битума к дну и стенкам хранилища и от зеркала битума к воздуху соответственно, ккал/м2чоС, ккал/м2чоС. Принимаются равнымиaдн+стенхран = 0,4ккал/м2чоС,aзеркало = 0,13ккал/м2чоС;

Fднхран -площадь днища битумохранилища, м2;

tсрхран - средняя температура битума в хранилище, оС;

tокр.ср  -температура окружающей среды, оС. Принимается равной 10оС;

Fзеркало -площадь зеркала битума в хранилище, м2;

tвозд  -температура воздуха, оС. Принимается равной 25оС.

Количество тепла, необходимое для нагрева битума в приямке (2-й этап), ккал/ч:

Qприямк = Q4 + Q5,

где Q4 – количество тепла, затрачиваемое на догрев битума в приямке, ккал/ч;
Q5 – потери тепла в окружающую среду, ккал/ч.


где aдн+стенприямк- коэффициент теплоотдачи от битума к дну и стенкам приямка ккал/м2чоС, ккал/м2чоС. Принимается равными0,4ккал/м2чоС;

Fдн+стенприямк -площадь днища и стенок приямка (для торцевых приямков учитываются только стенки, контактирующие с окружающей средой; для внутреннего приямка учитывается только площадь днища), м2;

tсрприямк-средняя температура битума в приямке, оС.

Fзеркало -площадь зеркала битума в приямке, м2;

Расчет паровой системы нагрева

Расход пара на подогрев битума в битумохранилище и в приямке, кг:

где q–теплосодержание пара, ккал/кг, q=662,3 ккал/кг.

Поверхность нагрева паровых труб (змеевиков) для нагрева днища битумохранилища и битума в приямке, м2:

где k–коэффициент теплопередачи через стенки стальных труб регистров. Принимается равным 40 ккал/(м2 ч оС);

Tн –температура насыщенного пара при давлении Р=0,8 МПа, Tн =169,6оС;

То–температура конденсата при давлении Р=0,2 МПа, То=119,6оС.

Расчет электрической системы нагрева

При электрической системе нагрева разогрев битума в битумохранилище осуществляют спиральными нагревательными элементами из стальной проволоки диаметром 5 мм, навитой на асбестоцементные трубы (шпалы), которые укладываются секциями на полу битумохранилища, либо нагревателями заводского производства – нагревателями погружными пластиковыми (НПП) или герметичными оребрѐнными ТЭНами.

Необходимая мощность нагревательных секций, кВт:

Расчет масляной системы нагрева

При масляном нагреве часовой расход масла, кг/ч

где см – удельная теплоѐмкость масла, ккал/(кг·оС). см = 0,43-0,5 ккал/(кг·оС);
tм.вх – температура масла на входе в змеевики битумохранилища, оС. tм.вх = 250-270 оС;
tм.вых – температура масла на выходе из змеевиков битумохранилища, оС. tм.вых = 60-80 оС .