АБЗ

Исходные данные.

Длина участка строительства 10

Ширина проезжей части 7

Толщина асфальтобетона 0,1

Тип асфальтобетона В

Плотность асфальтобетона 2

Число смен 1

Продолжительность работ 4

Длина транспортировки 11

Удельное сопротивление стали 0,12∙10-4 Ом∙м

Климатическая характеристика района . 4

1. Обоснование размещения АБЗ 5

1.1. Сравнение времени остывания асфальтобетонной смеси со временем ее доставки к месту укладки . 5

1.2. Источники обеспечения АБЗ водой и электроэнергией. Нормативные требования 5

2. Режим работы завода и его производительность 5

2.1. Часовая производительность АБЗ, QЧ, т/ч 5

2.2. Расчет расхода материалов 6

3. Определение длины железнодорожного пути для прирельсовых АБЗ . 7

3.1. Количество транспортных единиц N, прибывающих в сутки 7

3.2. Длина фронта разгрузки L, м 7

4. Склады минеральных материалов . 7

4.1. Расчет щебеночных штабелей . 7

4.2. Выбор и расчет ленточных конвейеров . 7

4.3. Выбор типа бульдозера . 8

5. Битумохранилище . 9

5.1. Расчет размеров битумохранилища 9

5.2. Количество тепла, необходимое для нагрева битума в хранилище и приямке Q, кДж/ч . 9

5.3. Расчет электрической системы подогрева . 10

6. Определение количества битумоплавильных установок 11

6.1. Часовая производительность котла ПК, м3/ч 11

6.2. Расчет количества котлов . 11

7. Расчет склада и оборудования для подачи минерального порошка . 11

7.1. Расчет вместимости силоса в склад . 12

7.2. Расчет пневмотранспортной системы 12

8. Расчет потребности предприятия в электрической энергии и воде 16

8.1. Расчет потребного количества электроэнергии 16

8.2. Определение общего расхода воды 16

8.3. Определение расхода воды на восстановление запаса в пожарном резервуаре, ВПОЖ, м3/ч 16

8.4. Определение диаметра трубы водопроводной сети, dТР, м 16

9. Технологическая схема приготовления модифицированного битума . 17

Литература 18

Кемеровская область расположена в III-ей дорожно-климатической зоне зоне со значительным увлажнением грунтов в отдельные периоды годы. Для района проложения автомобильной дороги характерен климат с холодной зимой и теплым летом, что видно из дорожно-климатического графика (рис 1.1).

Лето теплое: среднесуточная температура наиболее жаркого месяца (июля) составляет +18,4˚С; зимы холодные со среднесуточной температурой наиболее холодного месяца (января) –19,2˚С. Отрицательные температуры воздуха бывают с ноября по март, а расчетная длительность периода отрицательных температур Т=179 сут.

Абсолютный максимум температуры воздуха в году достигает +38˚С, минимум -55˚С. Следовательно, амплитуда температуры составляет 93˚С. Годовая средняя суточная амплитуда температуры воздуха бывает в июне (13,2˚С), а максимальная в феврале (30,2˚С).

За год выпадает 476 мм осадков; количество осадков в жидком и смешанном виде 362 мм за год; суточный максимум 46 мм. Средняя за зиму высота снежного покрова составляет 51 см, а число дней со снежным покровом до 162 сут (период 03.11 13.04).

Для рассматриваемого района зимой преобладают ветры южного, юго-восточного и юго-западного направлений. Летом преобладают ветры южного и северного направлений (рис 1.2). Средняя скорость ветра за январь равна 3,41 м/с. Максимум из средних скоростей по румбам за январь 6,8 м/с. Средняя скорость ветра за июль равна 3,55 м/с. Максимум из средних скоростей по румбам за июль 4,4 м/с.

Завод будет размещен вблизи железнодорожных путей, так как все дорожно-строительные материалы будут доставляться по ним.

ССМ теплоемкость горячей смеси, ССМ=1,1 кДж/(кг∙˚С);

F площадь стенок кузова самосвала, для самосвала ЗИЛ-ММЗ-555 F=11 м2;

h коэффициент теплопередачи, h=168 кДж/(м2∙ч∙˚С);

ТАБЗ температура смеси при отправке с АБЗ, ˚С;

ТСМ температура смеси при ее укладке, ˚С; ТВ температура воздуха, ˚С. где L дальность транспортировки, км;

v скорость движения самосвала, v=40…60 км/ч.

Обеспечение АБЗ водой происходит путем водозабора из водопроводной сети. Электроэнергия поступает из городской сети. АБЗ размещают с подветренной стороны к населенному пункту, на расстоянии не ближе 500 м от него. Площадка АБЗ должна быть достаточно ровной, с уклоном 25-30‰, обеспечивающим отвод поверхностных вод. Коэффициент использования площади должен быть не менее 0,6, а коэффициент застройки не менее 0,4. Уровень грунтовых вод не выше 4 м.

При размещении зданий и сооружений на территории завода следует учитывать следующее:

1. Здания и сооружения с повышенной пожарной опасностью следует размещать с подветренной стороны по отношению к другим зданиям;

2. Здания и сооружения вспомогательного производства должны располагаться в зоне цехов основного производства;

3. Складские сооружения нужно располагать с учетом максимального использования железнодорожных и других подъездных путей для погрузочных, разгрузочных операций и обеспечения подачи материала к основным цехам кратчайшим путем;

4. Энергетические объекты нужно располагать по отношению к основным потребителям с наименьшей протяженностью трубопровода и ЛЭП;

5. При устройстве тупиковых дорог необходимо в конце тупика предусматривать петлевые объезды или площадки размером не менее 12х12 м для разворота автомобилей.

2.1. Часовая производительность АБЗ, QЧ, т/ч.

где П необходимое количество асфальтобетонной смеси, т; Ф плановый фонд времени. где 8 ч продолжительность смены;

n количество смен;

22,3 число рабочих дней в месяце;

m количество месяцев укладки смеси;

0,9 коэффициент использования оборудования в течение смены; 0,9 коэффициент использования оборудования в течении m месяцев. где k коэффициент, учитывающий неравномерный расход смеси, k=1,1…1,5;

F площадь укладки асфальтобетонной смеси, м2, F=10000∙7=70000 м2;

h толщина укладки асфальтобетонной смеси, м;

ρ плотность смеси, ρ=2,0…2,4 т/м3.

Полученное значение округляем до целого числа и принимаем смеситель типа ДС-617.

Требования к материалам. Для приготовления горячей смеси применяются вязкие нефтяные битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130. Щебень следует применять из естественного камня. Не допускается применение щебня из глинистых, известковых, глинисто-песчаных и глинистых сланцев. Пески применяются природные или дробленные. Минеральный порошок применяется активизированный и не активизированный. Допускается использовать в качестве минерального порошка измельченные металлургические шлаки и пылевые отходы промышленности. Активизированный минеральный порошок получают в результате помолки каменных материалов в присутствии активизирующих добавок, в качестве которых используются смеси состоящие из битума и ПАВ в принятом соотношении 1:1 Суточная потребность материалов:

где 8 ч продолжительность смены;

n число смен;

QЧ часовая производительность завода, т/ч (м3/ч); Nki потребность в Ki компоненте на 100 т асфальтобетонной смеси. Учитывая естественную убыль (2% для щебня, песка, битума и 0,5% для минерального порошка) получаем:

Таблица 1. Потребность АБЗ в минеральных материалах.

Материал	Единица измерения	Суточная потребность	Норма запаса, дней	Запас единовременного хранения
Щебень	м3	72,2	15	1083
Минеральный порошок	т	24,7	15	387
Битум	т	18,1	25	452,5

где Qi суточная потребность, т (m=V∙ρ);

k коэффициент неравномерности подачи груза, k=1,2;

q грузоподъемность вагона, т; ρщ плотность щебня, ρщ=1,58 т/м3.

где l длина вагона, l=15 м;

n число подач в сутки, n=1…3.

Обычно для АБЗ проектируются склады щебня и песка открытого штабельного типа небольшой емкости с погрузочно-разгрузочными механизмами (конвейеры, фронтальные погрузчики). При проектировании необходимо предусмотреть бетонное основание или основание из уплотненного грунта, водоотвод от штабелей, распределительные стенки между штабелями, подачу материалов в штабеля и в агрегат питания ленточными транспортерами.

где Q часовая производительность, т/ч;

v скорость движения ленты, м/с; ρ плотность материала, т/м3.

Выбираем конвейер типа С-382А (Т-44).

Таблица 2. Марка бульдозера и его характеристики.

Тип и марка машины	Мощность двигателя, кВт	Отвал
		Тип	Размеры, мм	Высота подъема, мм	Заглубление, мм
ДЗ-24А (Д-521А)	132	Неповоротный	3640х1480	1200	1000

Производительность ПЭ, т/ч выбранного бульдозера:

где V объем призмы волочения, V=0,5BH2=0,5∙3,64∙(1,48)2=3,987 м3, здесь В ширина отвала, м; Н высота отвала, м;

kР коэффициент разрыхления, kР = 1,05…1,35.

kПР поправочный коэффициент к объему призмы волочения, зависящий от соотношения ширины В и высоты Н отвала Н/В=0,41, а также физико-механических свойств разрабатываемого грунта, kПР=0,77;

kВ коэффициент использования машин по времени, kВ=0,8;

ТЦ продолжительность цикла, с;

ТЦ=tН+tРХ+tХХ+tВСП, здесь tН время набора материала,

где LН длина пути набора, LН=6…10 м;

v1 скорость на первой передаче, v1=5…10 км/ч;

tРХ время перемещения грунта, с,

где L дальность транспортировки, м, L=20 м;

v2 скорость на второй передаче, v2=6…12 км/ч;

tХХ время холостого хода, с,

где v3 скорость на третьей передаче, v3=7…15 км/ч; tВСП = 20 с;→ ТЦ = 3,84 + 7,2 + 9,16 + 20 = 40,2 с;

Для приема и хранения вяжущих устраивают ямные постоянные и временные битумохранилища только закрытого типа. Битумохранилища устраивают на прирельсовых АБЗ с битумоплавильными установками. Современные закрытые битумохранилища ямного типа должны быть защищены от доступа влаги как наружной, так и подземной путем устройства специальных зданий, дренажей или навесов. Глубина ямного хранилища допускается в пределах 1,5-4 м в зависимости от уровня грунтовых вод. Для достижения рабочей температуры применяют электронагреватели. Наиболее перспективный способ нагрева битума разогрев в подвижных слоях с использованием закрытых нагревателей. Для забора битума из хранилища устраивают приемники с боку или в центре хранилища. Таким образом, битумохранилище состоит из собственно хранилища, приямка и оборудования для подогрева и передачи битума. Значение запаса единовременного хранения битума округляем до 500, тогда средняя площадь F, м2 битумохранилища:

где Е 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 В битумохранилища, равного L/B = 1,5, назначаем средние значения длин Lср и Вср. Ввиду того что стенки битумохранилища устраивают с откосом:

где Q1 количество тепла, затрачиваемое на плавление битума, кДж/ч.

где μ скрытая теплота плавления битума, μ=126 кДж/кг;

G количество подогреваемого битума, кг/ч, G = 0,1∙Qсм, где Qсм производительность выбранного смесителя, кг/ч.

Q2 количество тепла, затрачиваемое на подогрев битума, кДж/ч:

где K коэффициент, учитывающий потери тепла через стенки хранилища и зеркало битума, K = 1,1;

Сб теплоемкость битума, Сб =1,47…1,66 кДж/(кг∙ºС);

W содержание воды в битуме, W = 2…5%;

t1 и t2

для хранилища t1 = 10ºС; t2 = 60ºС;

для приемника t1 = 60ºС; t2 = 90ºС.

Битумоплавильные агрегаты предназначены для плавления, обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры. Разогрев битума в битумохранилище производится в два этапа:

I этап: Разогрев битума донными нагревателями, уложенными на дне хранилища до температуры текучести (60ºС), дно имеет уклон, битум стекает в приямок в котором установлен змеевик.

II этап: Разогрев битума в приямке до температуры 90ºС. Нагретый битум с помощью насоса перекачивается по трубопроводам в битумоплавильные котлы.

Потребляемая мощность Р, кВт:

В каждом блоке по шесть нагревателей. Мощность одного блока:

где n

количество блоков нагревателей, n = 3…4 шт.

Принимаем материал в спирали нагревателя полосовую сталь с ρ=0,12∙10-6 Ом∙м. Сечение спирали S=10∙10-6 м2.

Мощность фазы, кВт:

Сопротивление фазы, Ом:

где U=380 В.

Длина спирали, м:

Величина тока, А:

Плотность тока, А/мм2:

где n количество смен;

kВ 0,75…0,8;

VК геометрическая емкость котла для выбранного типа агрегата, м3;

kН коэффициент наполнения котла, kН=0,75…0,8;

tЗ время заполнения котла, мин:

где ПН производительность насоса (см. таблицу 3).

Таблица 3. Тип насоса и его характеристики.

Тип насоса	Марка насоса	Производительность, л/мин.	Давление, кгс/см2	Мощность двигателя, кВт	Диаметр патрубков, мм
передвижной	ДС-55-1	550	6	10	100/75

tН=270 мин время выпаривания и нагрев битума до рабочей температуры;

tВ время выгрузки битума, мин:

где ρ объемная масса битума, ρ=1т/м3;

Q часовая производительность смесителя, т/ч;

ψ процентное содержание битума в смеси.

где ПБ суточная потребность в битуме, т/сутки; kП коэффициент неравномерности потребления битума, kП=1,2.

Выбираем тип агрегата:

Таблица 4. Тип агрегата и его характеристики.

Тип агрегата	Рабочий объем, л	Установленная мощность, кВт		Расход топлива, кг/ч	Производи-тельность, т/ч
		э/дв.	э/нагр.
ДС-91	30000∙3	35,9	90	102,5	16,5

Для подачи минерального порошка используют два вида подачи: механическую и пневмотранспортную. Для механической подачи минерального порошка до расходной емкости применяют шнеко-элеваторную подачу. Применение пневмотранспорта позволяет значительно увеличить производительность труда, сохранность материала, дает возможность подавать минеральный порошок, как по горизонтали, так и по вертикали. Недостаток большая энергоемкость. Пневматическое транспортирование заключается в непосредственном воздействии сжатого воздуха на перемещаемый материал. По способу работы пневмотранспортное оборудование делится на всасывающее, нагнетательное и всасывающе-нагнетательное. В общем случае пневмотранспортная установка включает компрессор с масло- и влагоотделителем, воздухопроводы, контрольно-измерительные приборы, загрузочные устройства подающие материал к установке, разгрузочные устройства и системы фильтров. Для транспортирования минерального порошка пневмоспособом используют пневмовинтовые и пневмокамерные насосы. Пневмовинтовые насосы используют для транспортирования минерального порошка на расстояние до 400 м. Недостаток низкий срок службы быстроходных напорных шнеков. Камерные насосы перемещают минеральный порошок на расстояние до 1000 м. Могут применяться в комплекте с силосными складами. Включают в себя несколько герметично закрытых камер, в верхней части которой имеется загрузочное отверстие с устройством для его герметизации. В состав линии подачи входит склад, оборудование, обеспечивающее перемещение минерального порошка от склада до расходной емкости и расходная емкость.

Рекомендуется хранить минеральный порошок в складах силосного типа с целью избежания дополнительного увлажнения, которое приводит к комкованию и снижению его качества, а также к затруднению транспортирования. Потребная суммарная вместимость силосов склада ∑Vс, м3 составляет:

где GП масса минерального порошка;

ρП плотность минерального порошка, ρП=1,8 т/м3; kП коэффициент учета геометрической емкости, kП=1,1…1,15. Количество силосов рассчитывается по формуле: где VC вместимость одного силоса, м3; V=20, 30, 60, 120.

Для транспортирования минерального порошка до расходной емкости принимается механическая или пневматическая система.

Для транспортирования минерального порошка можно использовать пневмовинтовые или пневмокамерные насосы. Подача в пневмотранспортную установку сжатого воздуха осуществляется компрессором. Потребная производительность компрессора QК, м3/мин, составляет:

где QВ расход, необходимый для обеспечения требуемой производительности пневмосистемы, м3/мин.

где QМ производительность пневмосистемы, QМ = 0,21·QЧ = 0,21·34,6 = 7,3, т/ч, QЧ часовая производительность АБЗ;

µ коэффициент концентрации минерального порошка, µ=20…50; ρВ плотность воздуха равная 1,2 кг/м3.

Мощность на привод компрессора NК, кВт:

где η=0,8 КПД привода;

Р0 начальное давление воздуха, Р0=1 атм;

РК давление, которое должен создавать компрессор, атм.

где α=1,15…1,25;

РВ=0,3 атм; РР=НПОЛ+1 рабочее давление в смесительной камере подающего агрегата, атм, НПОЛ полное сопротивление пневмотранспортной системы, атм;

где НП путевые потери давления в атм;

НПОД потери давления на подъем, атм;

НВХ потери давления на ввод минерального порошка в трубопровод, атм.

Путевые потери давления:

где k опытный коэффициент сопротивления:

где vВ скорость воздуха зависит от µ; при µ=20…50 соответственно vВ=12…20 м/с;

dТР диаметр трубопровода, м: λ коэффициент трения чистого воздуха о стенки трубы:

где ν коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с, ν=14,9·10-6.

LПР приведенная длина трубопроводов, м:

где ∑lГ сумма длин горизонтальных участков пневмотрассы, м, ∑lГ=3+3+4+4+20+20=54;

∑lПОВ длина, эквивалентная сумме поворотов (колен), м, ∑lПОВ=8·4=32 (каждое колено принимаем равным 8 м);

∑lКР длина, эквивалентная сумме кранов, переключателей. Для каждого крана принимают 8 м, ∑lКР=8·2=16;

Потери давления на подъем:

где ρ΄В 1,8 кг/м3 средняя плотность воздуха на вертикальном участке;

h высота подъема материала, м. Принимается 12…15 м, в зависимости от типа асфальто-смесительной установки.

Потери давления при вводе минерального порошка в трубопровод:

где χ коэффициент, зависящий от типа загрузочного устройства. Для винтовых насосов следует принимать χ = 1, для пневмокамерных χ = 2;

vВХ скорость воздуха при вводе минерального порошка в трубопровод, м/с:

ρВХ плотность воздуха при вводе минерального порошка, кг/м3:

Тогда: По формуле (29) находим NК: На основании проведенного расчета производится подбор подающего агрегата по табл. 11 [4].

Таблица 5. Тип подающего агрегата и его характеристики.

Тип и марка насоса	Производи-тельность, м3/ч	Дальность транспортирования, м		Расход сжатого воздуха	Диаметр трубопровода, мм	Установленная мощность, кВт
		по горизонтали	по вертикали
К-2305	10	200	35	22	100

Расчет механической системы подачи минерального порошка. Механическая система представлена в виде шнеко-элеваторной подачи. Подающий агрегат шнек.

Производительность шнека QШ, т/ч составляет: где φ коэффициент заполнения сечения желоба, φ=0,3;

ρМ плотность минерального порошка в насыпном виде, ρМ=1,1 т/м3;

DШ диаметр шнека, принимаем 0,2 м;

t шаг винта, t=0,5DШ=0,1 м;

n частота вращения шнека, об/мин ;

kН коэффициент, учитывающий угол наклона конвейера, kН=1.

Мощность привода шнека N, кВт определяется по формуле:

где L длина шнека, м L=4 м;

ω коэффициент, характеризующий абразивность материала, для минерального порошка принимается ω=3,2;

k3 коэффициент, характеризующий трансмиссию, k3=0,15;

VМ=t·n/60= 0,1 скорость перемещения материала, м/с;

ωВ коэффициент трения, принимаемый для подшипников качения равным 0,08; qМ=80·DШ=16 кг/м погонная масса винта.

Производительность элеватора QЭ, т/ч определяется из выражения:

где i вместимость ковша, составляет 1,3 л;

ε коэффициент наполнения ковшей материалом, ε=0,8;

t шаг ковшей, м (0,16; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,63);

vП=1,0 м/с скорость подъема ковшей.

Необходимая мощность привода элеватора:

где h высота подъема материала, м, принимается 14 м;

kК коэффициент, учитывающий массу движущихся элементов, kК=0,6;

А=1,1 коэффициент, учитывающий форму ковша;

С=0,65 коэффициент, учитывающий потери на зачерпывание.

Таблица 6. Тип элеватора и его характеристики.

Тип элеватора	Ширина ковша, мм	Вместимость ковша, л	Шаг ковшей, мм	Скорость цепи, м/с	Шаг цепи, мм	Мощность, кВт	Произво-дительность м3/ч
ЭЦГ-200	200	2	300	0,8…1,25	100	2,0	12…18

Потребное количество электроэнергии NЭ, кВт определяется:

где kС коэффициент, учитывающий потери мощности, kС=1,25…1,60;

∑РС суммарная мощность силовых установок, кВт;

∑РВ то же, внутреннего освещения, кВт, ∑РВ=5∙269,89+15∙318+9∙132+20∙72=8,75;

∑РН то же, наружного освещения, кВт, ∑РН=1∙644+3∙837+5∙50=3,41;

Примечание: нормы расхода электроэнергии на 1м2 берем по табл. 12 методических указаний. cosφ=0,75.

Общий расход воды определяется по формуле, м3:

где КУ=1,2;

КТ=1,1…1,6;

ВП расход воды на производственные нужды, м3/ч, ВП=10…30; ВБ расход воды на бытовые нужды, потребление, м3/ч, ВБ=0,15…0,45.

Расход ВПОЖ определяем по формуле:

где qПОЖ=5…10 л/с;

Т время заполнения резервуара, Т=24 ч.

где V скорость движения воды, V=1,0…1,5 м/с.

Принимаем диаметр трубы водопроводной сети равный 0,10 м.

Сама схема приводится в конце РПЗ. Модифицированный битум органическое вяжущее, полученное путем смешивания битума с сыпучим модификатором и маслом. Его приготавливаю с целью получения органического вяжущего с наиболее лучшими характеристиками (прочность, морозостойкость, пластичность и др.) по сравнению с обычным битумом.

Назначение масла понизить эластичность битума, что повышает его сопротивление воздействию отрицательных температур. Сыпучий модификатор повышает прочностные характеристики битума и его сдвигоустойчивость.

В технологическую схему приготовления модифицированного битума входят такие элементы как емкости для хранения материалов (масла, битума); емкость для хранения готового модифицированного битума; дозатор масла; четыре насоса; ленточный конвейер; диспергатор; дозатор.

Масло из емкости подается в дозатор при помощи насоса. Из дозатора масло поступает в диспергатор. В него же по ленточному конвейеру подается сыпучий модификатор и из емкости битум. Для того чтобы все это качественно перемешать, необходимо затратить 6-8 часов. Поэтому для ускорения процесса перемешивания в технологическую схему включен дезинтегратор. С помощью насоса из диспергатора в дезинтегратор подается смесь битума с маслом и сыпучим модификатором. Потом эта смесь, прошедшая обработку в дезинтеграторе, снова подается в диспергатор, где опять подвергается перемешиванию. И так этот цикл повторяется в течение часа, после чего мы получаем модифицированный битум. Его мы можем по битумопроводам подавать на разлив в битумовозы, а при их отсутствии в емкость.

1. Проектирование производственных предприятий дорожного строительства: уч. пособие для ВУЗов: Высшая школа, 1975. –351 с.

2. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы: Справочник/ В. И. Колышев, П. П. Костин. – М.: Транспорт, 1982. –207 с.

3. Вейцман М. И., Соловьев Б. Н. Битумные базы и цехи. – М.: Транспорт, 1977. –104 с.

4. Проектирование АБЗ: Методические указания/ М. Аннабердиев. – Ростов-на-Дону, 1972. –17 с.