Проектирование асфальтобетонного завода

ВВЕДЕНИЕ

 

Асфальтобетонные заводы предназначены  для приготовления асфальтобетонных смесей различного состава и черного  щебня, используемых для покрытия автомобильных  дорог, улиц, тротуаров, а также аэродромов и гидротехнических сооружений.

Современные АБЗ оснащены комплектами оборудования различной производительности. Комплекты оборудования АБЗ подбираются по производительности основного оборудования асфальтосмесительной установки.

Производительность асфальтосмесительной установки принята 12, 25, 50, 100, 200, 400 т/час.

АБЗ предоставляют собой  комплекты технологического оборудования с автоматическим, дистанционным  управлением. Они имеют высокий  уровень унификации узлов и агрегатов, способных работать в различных  условиях эксплуатации.

Эффективность и качество дорожного строительства во многом зависит от надежной и ритмичной работы асфальтобетонных заводов. В их состав входит большое количество сложных и дорогостоящих машин и оборудования. Этот состав по своему назначению и устройству чрезвычайно разнообразен и непрерывно пополняется новыми прогрессивными конструкциями.

Для выполнения задачи сокращение сроков строительства, повышения его  качества и снижения себестоимости  необходимым условием является обеспечение  полного и эффективного использования  всех машин и оборудования, входящего в состав АБЗ. Это особенно важно, поскольку от технического состояния всего комплекта машин непосредственно зависит качество асфальтобетонной смесей, а от них, в свою очередь качество и долговечность дорожных покрытий.

Производство асфальтобетонных смесей – это один из самых энергоемких процессов дорожного строительства, а от технического состояния всего парка машин, входящих в состав АБЗ, непосредственно зависит расход топливо энергетических ресурсов.

только хорошее знание всего парка машин, входящего в состав АБЗ и выбор оптимального варианта размещения АБЗ в районе строительства трассы, создают условия для повышения производительности труда, экономии топливо энергетических ресурсов и повышения качества дорожного строительства.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Район строительства     - Амурская обл;

Техническая категория  дороги  - I;

Протяженность дороги   - 9 км;

Сроки строительства   - 1 год;

Конструкция дорожной одежды:

Покрытие – 2 слоя:

 а/б мелкозернистый  – 5 см., крупнозернистый – 7 см;

Основание щебень по мет. заклинки - 19 см;

Дополнительный слой основания – ПГС – 22 см.

 

Таблица 1.

Материалы или сырье	Месторождение пункты отправки	Расстояние доставки	Характеристика  добычи
Щебень	2 км трассы вправо 7 км	авт./транс.	из карьера
Песок	8 км трассы влево 4 км	авт./транс.	из карьера
ПГС	8 км трассы влево 4 км	авт./транс.	из карьера
Битум	ж.д. станция 4 км	авт./транс.
Мин. пор.		авт./транс.
Населенные пункты – 1 км и 9 км трассы.

 

1.1. Объемы рабочего материала  для АБЗ

Объем необходимого асфальтобетона определяется по формуле:

V_а/б=h*b*L*К_у;       (1)

где,    h – толщина слоя асфальтобетона, м.;

b – ширина слоя, м.;

L – длина трассы, м.;

К_у – коэффициент уплотнения, К_у = 1,05.

 

V_а/б^м/з = 0,05*18,5*9000*1,25 = 10406,3 м³;   

V_а/б^к/з = 0,07*18,5*9000*1,20 = 13986 м^3. 

V_Щ = 0,19*9,645*9000*1,16 = 38263,6 м³; V_щ^об =0,36*2*9000*1,16=7516,8 м³ 

V_ПГС= 3,889*9000*1,18*2 = 91948 м^3.     V_ПГС^пр.об =1,17*2*9000*1,18=12389,3 м³

⁵

По приложению А ГОСТ 9128-97 определяем вид, тип и марку асфальтобетонной смеси:

Для автомобильной дороги первой категории принимаем:

• для верхнего слоя: плотный мелкозернистый асфальтобетонная смесь марки I, тип А, битум нефтяной дорожный БНД 60/90;
• для нижнего слоя: пористый крупнозернистый асфальтобетонная смесь марки II, битум нефтяной дорожный БНД 60/90.

Определяем необходимое  количество материалов для выпуска  асфальтобетонной смеси с % отношения  от массы асфальтобетонной смеси.

Масса асфальтобетонной смеси:

М_а/б = V_а/б*g;        (2)

где,  V_а/б – объем асфальтобетона;

g – удельный вес; для мелкозернистой принимаем – 2,4; для крупнозернистой – 2,3.

М_а/б^м/з = V_а/б^м/з*g = 10406,3 *2,4 = 24975,12 тн.

М_а/б^к/з = V_а/б^к/з*g = 13986*2,3 = 32167,5 тн.

М_щ= V_щ*g = 45780,4 *1,8 = 82404,7 тн.  С учетом обочин

М_пгс= V_пгс*g = 104337,3 *1,6= 166939,7тн.

Определяем состав асфальтобетонной смеси:

- для мелкозернистой  асфальтобетонной смеси: по ГОСТ 9128-97 содержание щебня  принимаем 50 %, минерального порошка 6 %, а песок 44 %, нефтебитум составляет 5 % от объема асфальтобетона.

- для крупнозернистой  асфальтобетонной смеси: по ГОСТ 9128-97 содержание щебня  принимаем  55 %, минерального порошка 8 %, а песок 37 %, нефтебитум составляет 5 % от объема асфальтобетона.

 

м/з а/б смесь Тип А

 

Щебень 50%

Песок  44%

 

Мин.порошок  6%			Битум 5%
к/з а/б смесь

 

Щебень 55%

Песок  37%

 

Мин.порошок  8%

Битум 5%

 

Определяем количество материалов в асфальтобетонной смеси:

- для мелкозернистой асфальтобетонной  смеси:

М_щ = 23726,4*0,5= 11863.0 тн;

М_мп = 23726,4*0,06 = 1423.6 тн;

М_п = 23726,4*0,44 = 10439.6 тн;

V_б = 28471*0,05 = 1248,8 м^3;

  М_б = V_б*1= 1248,8*1 = 1248,8 тн.

 

- для крупнозернистой  асфальтобетонной смеси:

М_щ = 30559,41 *0,55 = 16807.7 тн;

М_мп = 30559,41 *0,08 = 2444.8 тн;

М_п = 30559,41 *0,37 = 11307.0 тн;

V_б = 32167,8 *0,05 = 1608,4 м^3;

  М_б = V_б*1= 1608,4 *1 = 1608,4 тн.

Необходимое количество материалов вносим в таблицу 2.

                                                                                                              Таблица 2.

№	Щебень	Песок	М.П.	Битум
м/з а/б смесь	11863.0	10439.6	1423.6	1248,8
к/з а/б смесь	16807.7	11307.0	2444.8	1608,4
Всего	28670.7	21746.6	3868.4	2857,2

 

1.2. Вычисляем продолжительность рабочего времени работы АБЗ.

Продолжительность рабочего времени работы АБЗ вычисляется  по формуле:

Т = (Т_к – Т₁ – Т₂ – Т₃ – Т₄) *К_с;     (3)

где,  Т_к – количество календарных дней в сезоне;

Т₁ – количество праздничных и выходных дней за период Т_к;

Т₂ – количество дней предназначенных на ремонт и профилактику машин,

Т₂ = 0,04* Т_к;        (4)

Т₃ –простой в работе по организационным причинам и связи с переходом с одного места работ на другое;

Т₃ = 0,045*Т_к;        (5)

Т₄ – простой по атмосферным условиям;

К_с – коэффициент сменности работ; принимаем К_с = 1,5.

Т_р = (117 – 18 – 4,68 – 5,27 – 21)*1,5= 102 смен.

1.3. Определяем годовую производительность  АБЗ

Годовую производительность АБЗ определяется по формуле:

П_год^м/з = М_а/б^м/з =24975,12 тн.

П_год^к/з = М_а/б^к/з = 32167,5тн.

П_год= т   (6)

П_см = П_год / Т_р;         (7)

где, П_см – сменная производительность АБЗ;

П_см = 57142,6 / 102= 560 т/см.

Определяем часовую  производительность:

П_час =П_см/t=560 / 7 = 80 т/час.

 

 

 

 

2. УСТАНОВЛЕНИЕ ТИПА  И ХАРАКТЕРА АБЗ.

 

Технико-экономическое обоснование  местоположения АБЗ.

 

Выбор местоположения АБЗ  производится на основе технико-экономических  сравнения 3-х вариантов. Пункты возможного размещения АБЗ, как правило, должны назначаться:

а) в непосредственной близости от основных источников снабжения дорожно-строительными материалами, т.е. в карьерах или (при применении привозных материалов) у станции железных дорог и т.п.;

б) возможно ближе к  трассе, чтобы обеспечить доставку смеси к самым отдаленным пунктам  строящегося участка дороги и органических вяжущих с температурой, предусмотренной технологическими процессами;

в) в местах, имеющих  удобные подъезды к трассе;

г) в местах, где имеются  удобные и достаточные по размерам площадки для размещения оборудования, складского хозяйства и всех подсобных сооружений;

д) с учетом возможности  снабжения электроэнергией, водой, паром, рабочей силой и проч.

В нашем случаи месторасположение  АБЗ и расстояние от АБЗ до место  добычи материалов показаны в рис.1.

1) при карьерный асфальтобетонный завод.

2) асфальтобетонный завод расположенный возле железной дороги.

3) при карьерный асфальтобетонный завод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    Рис 1. Схема снабжения трассы  материалами. 

 

Для выбора оптимального местоположения АБЗ используем способ «моментов», предусматривающий минимизацию суммарной работы всех видов по доставке сырья на АБЗ и вывозку готовой асфальтобетонной смеси на объект:

      (8)

где, - количества сырья (готовой продукции), завозимого на предприятие, вывозимый на объект, тн, м³;

- средняя дальность транспортировки  материалов всеми видами транспорта, км.

Средняя дальность транспортировки  материалов определяется по формуле:

,    (9)

где,  ( + ) – длина строящегося дороги, км;

- расстояние по перпендикуляру  от места транспортировки материала  до трассы, км.

км;

км;

км;

Рассчитанные средние  дальности вносим в таблицу 3.

 

Таблица 3.

Сравнение вариантов местоположения АБЗ

№ п/п	Наименование материалов	Количество перевози- мых грузов, тн.	Средняя дальность транспортировки, км			Транспортные перевозки, тн*км.
			1	2	3	1	2	3
1	Асфальтобетонная смесь  мелкозернистая	24975,12	9,94	2,27	7,61	248252,7	56693,5	190060,7
2	Асфальтобетонная смесь  крупнозернистая	32167,5	9,94	2,27	7,61	319744,9	73020,3	244794,7
3	Щебень	28670.7	0	9	17	0	254962,8	481596,4
4	Песок	21746.6	17	8	0	377823,9	177799,5	0
5	Битум	2857,2	9	0	8	25714,8	0	22857,6
6	Мин. порошок	3868.4	9	0	8	33584,9	0	29853,3
	Всего					1005122	562478	969166

Самое выгодное местоположение занимает АБЗ 2-о варианта, т.к. в данном варианте объем транспортных перевозок получается минимальны.

 

 

 

3. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ  АБЗ

 

Современные асфальтобетонные заводы оснащены комплектами оборудования различной производительности. Комплекты оборудования асфальтобетонных заводов подбираются по производительности основного оборудования – асфальтобетонной установки.

По производительности принимаем комплект смесительного  оборудования стационарного типа периодического действия, типа Д-645-2

Показатели:

- расчетно-техническая  производительность    - 100 тн/час;

- установленная мощность  электродвигателей    - 480 кВт;

- установленная мощность  электронагревателей   - 208 кВт;

- максимальный расход  топлива     - 1240 кг/час;

- вместимость бункера  готовой асфальтобетонной смеси   - 50 тн.;

- вместимость бункера  минерального порошка   - 20 м3;

• габаритные размеры установки при рабочем положении:
• высота         - 17,3 м;
• длина         - 55,0 м;
• ширина         - 47,5 м.

- масса агрегатов в  комплекте      - 191 тн.;

В комплект асфальтобетонной установки Д-645-2 входят следующие  агрегаты:

- смесительный агрегат                          - ДС-61;

- агрегат питания        - Д-587А-1;

- агрегат сушильный  (2 компл.):     - Д-647;

- бункер готовой асфальтобетонной  смеси                    - ДС-62;

- минерального порошка      - ДС-59;

- расходная ёмкость битума      -Д-594;                             - агрегат обезвоживания битума      -Д-649;                                - агрегат подогрева битума в хранилище    - Д-592-2

- топливный бак (2 компл.)      - Д-595;

- кабина управления       - ДС-65; 

              Показатели смесительного агрегата  ДС-61:

- тип агрегата         - башенный;

- производительность       - 100 тн/час;

- вместимость «горячего» бункера     - 21,6 м3;

- масса перемешиваемой смеси       - 2,0 тн;

- установленная мощность электродвигателя   - 150 кВт;

- габаритные размеры:

• высота         - 13,8 м;
• длина         - 14,3 м;
• ширина         - 13,3 м.

- масса агрегата         - 33,7 тн.;

Показатели агрегата питания  Д-587-1:

- общая вместимость  бункеров     - 16 м3;

- производительность дозатора  питателя    - 80-120тн/час;

- количество бункеров       - 4 шт.;

- установленная мощность  электродвигателя   - 5,5 кВт;

- габаритные размеры:

• высота         - 3,21 м;
• длина         - 10 м;
• ширина         - 2,86 м.

- масса агрегата         - 6,31 тн.;

Показатели сушильного агрегата Д-646-1:

- производительность       - 100 тн/час;

- конечная температура материалов     - 200 ⁰С;

- размеры сушильного барабана:

- диаметр        - 2,2 м;

- длина        - 11,0 м;

- установленная мощность  электродвигателя   - 153,1 кВт;

- расход топлива        - 1140 тн/час;

- габаритные размеры:

• высота         - 17,15 м;
• длина         - 18,8 м;
• ширина         - 17,75 м.

- масса агрегата         - 48,5 тн.;

Показатели агрегата минерального порошка ДС-59

- объем          - 20 м3;

- производительность       - 25 тн/час;

- установленная мощность электродвигателя   -   -   кВт;

- габаритные размеры:

• высота         - 9,0 м;
• длина         - 5,0 м;
• ширина         - 2,8 м.

- масса агрегата         - 4 тн.;

- шнек: - диаметр винта      -  - мм;

  - частота вращения     -  - с^-1;

Показатели агрегата обезвоживания и подогрева битума до рабочей температуры Д-649

- вместимость основного  агрегата     - 29 м3;

- вместимость расходных  котлов     - 30х3 м3;

- производительность       - 10 тн/час;

- установленная мощность электродвигателя   - 24,5 кВт;

- масса агрегата         - 22 тн.;

Показатели расходной  емкости готового битума Д-594

-вместимость цистерны       - 30 м3;

- способ нагрева битума      - паровой;

- сохраненная температура битума     - 90 ⁰С;

- масса агрегата         - 13,900 тн.;

Показатели бункера  готовой асфальтобетонной смеси  ДС-62

- вместимость по загрузке смесью     - 6 тн/час;

- установленная мощность:  электродвигателей  - 17 кВт;

нагревателей   - 24 кВт;

- масса агрегата         - 13,2 тн.;

- габаритные размеры:

• высота         - 13,2 м;
• длина         - 16,64 м;
• ширина         - 4 м.

Показатели топливного бака Д-595

- вместимость бака  основного топлива (мазута)   - 5250 л;

- способ нагрева битума      - паром;

- вместимость бака для легкого  топлива    - 0,25 м3;

- мощность установленных электродвигателей   - - кВт;

- масса агрегата         - 1,15 тн.;

- производительность       - 600 кг/час.

- габаритные размеры:

• высота         - 2,1 м;
• длина         - 3,3 м;
• ширина         - 1,8 м.

Показатели системы  пылеулавливания ДС-95

- производительность  по воздуху                        - 60000 м³/ч;

- тип циклона                           -ЦН-15У×12шт;

- диаметр циклона                                    - 700 мм;

- мощность установленных  электродвигателей   - 75 кВт;

- масса агрегата         - 5,4 тн.;

- тип мокрого пылеулавливателя     - Ротоклон.

- кол-во мокрых пылеулавливателей:                                       - 1шт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РЕШЕНИЕ ГЕНЕРАЛЬНОГО  ПЛАНА АБЗ  

 

По санитарно-технической  классификации все АБЗ относятся  к III  классу промышленных предприятий. По отношению к жилому ближайшему району АБЗ располагается на удалении  4 км.

Для завода выбираем сравнительно ровную площадку (1,5-2,5 га) с уклоном  обеспечивающий сток поверхностных  вод. Это позволяет сохранить  энергозатраты на перемещение минеральных  материалов  со складов к смесительной установке. По конфигурации площадка прямоугольная с направлением внутри заводного грузопотока перпендикулярно большой оси площадки. По перпендикулярной площадке легче разместить разгрузочный фронт.

 

Разработка складских  помещений.

Вместимость складов минеральных материалов АБЗ зависит от типа и мощности завода, способа доставки материалов. запасы материалов полностью компенсируют неравномерность работы АБЗ, транспортных средств и поставщиков.

       (10)

где,  Q – количество материала для производства заданного объема смеси на планируемый период;

q_зап – норма запаса материала на складе; при доставке железнодорожным транспортом – 10-15 смен; автомобильным 2-3 смены;

Т_р – продолжительность планируемого периода, смен;

К₁ – коэффициент неравномерности поступления материала на склад; для железнодорожного транспорта 1 1,3-1,5, для автомобильного 1,1-1,2;

К₂ – коэффициент неравномерности потребления материала 1,5.

Площадь склада подсчитывается по формуле:

        (11)

где  q_уд – норма складирования материала на 1 м³ полезной площади склада; для щебня – 4 м³; для песка – м³;

К – коэффициент использования площади склада 0,5-0,8.

Определяем объем материалов:

Q=m/g;

где g – плотность материала; для щебня – 1750 кг/см²; для песка - 1600 кг/см².

м³

м³

м³;

 м³;

Вычисляем площадь:

 

м²

м^2.

 

Подсчитываем площади:

 

№ п/п	Наименование оборудования, склада, административной или хозяйственной  службы.		Площадь м²
1.	Агрегат питания		S = 28,6 м2;
2.	Сушильный агрегат		S =190,2 м2;
3.	Пылеотделительный агрегат		S = 19,2 м2;
4.	Смесительный агрегат,		S = 121,6 м2;
5.	Агрегат минерального порошка		S = 14м2;
6.	Кабина управления		S = 16 м2;
7.		Расходная емкость битума	S = 18,76м2;
8.		Бункер готовой асфальтобетонной смеси	S =133,12 м2;
9.		Топливный бак	S =11,8  м2;
10.		Установка для обезвоживания  и нагрева битума	S = 18,76 м2;
11.	Склад песка		S = 83,7 м2;
12.	Склад щебня		S = 75,9 м2;
13.	Склад ГСМ и заправочная		S = 120м2;
14.	Туалет		S = 6 м2;
15.	Пожарный сарай		S = 15м2;
16.	Котельная		S = 120 м2;
17.	Гардероб и душ		S = 32 м2;
18.	Трансформатор		S = 16 м2;
19.	Площадка отдыха		S = 120 м2;
20.	Охрана		S = 10 м2;
21.	Ремонтная мастерская		S = 50 м2;
22.	Контора		S = 50 м2;
23.	Передвижной контрольный  пункт		S = 25 м2;
24.	Лаборатория		S = 25 м2;
25.	Пожарные цистерны		S = 126,6 м2;
26.	Битума хранилище		S = 100 м2;
27.	Весовая		S = 18,76 м2;
28.	Железная дорога		S = 340 м2;

 

S=(28,6+190,2+19,2+121,6+14+16+18,7+133,1+11,8+18,76+83,7+75,9+120+6+15+120+32+16+120+10+50+50+25+25+126,6+100+18,76+340)*1,4=1907*1,4=2700 м² .

Асфальтобетонный завод  имеет размеры 64 х 42 (м х м).

 

Энергетическое и водное обеспечение работы всех агрегатов  и установок, а так же их освещение.  На территории АБЗ расположена трансформаторная подстанция, её мощность достаточна для  проектируемого АБЗ.

паровое и водное снабжение  обеспечивает котельная расположенная на территории АБЗ. Паровой способ применения для нагрева битума в складах, обогрев битума у насосов. Паровой способ исключает возможность коксования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС  АБЗ.

 

Холодные  и влажные песок и щебень подаются со склада в бункеры агрегата питания 1 погрузчиками. Из бункеров агрегата питания холодные и влажные песок и щебень непрерывно подаются питателями в соответствии с требуемой производительностью через дозаторы 2 на сборный ленточный конвейер, расположенный в нижней части агрегата питания. С ленточного конвейера материал поступает на холодный элеватор 3, который загружает холодные и влажные песок и щебень в барабан сушильного агрегата 11. В барабане песок и щебень высушиваются и нагреваются до рабочей температуры t=170-200. Материал нагревается за счет сжигания в топках сушильного агрегата жидкого топливо (мазут, дизельное топливо), топливо подается из топливных баков 21, в которых оно нагревается и подается насосом к форсунке сушильного агрегата, где и происходит дозирование и смешивание топлива с воздухом, после чего смесь воздуха и топлива впрыскивается в барабан сушильного агрегата. В процессе сжигания  топливо и просушивания материала, образовавшиеся продукты сгорания поступают  в агрегат для сухой очистки дыма 22, где часть пыли осаждается а часть направляется сортировочное устройство и дозируется вместе с песком и щебнем не осажденная тонкая пыль улавливается мокрым пылеулавливателем 23 и удаляется в виде шлама. Очищенные от пыли горячие газы через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Нагретые до рабочей температуры t=170-200 песок и щебень из сушильного барабана поступают на горячий элеватор 10 и подаются им в приемный бункер смесительного агрегата, оборудованный грохотами 4, где материал разделяется на фракции по размерам зерен, и подаются в смесительный бункер для горячего материала.

Необходимый для приготовления смесей минеральный порошок со склада минерального порошка 5 подается в дозатор и только после этого в смесительный бункер 8.