Марышев Б. С., к.т.н., СоюзДорНИИ (Москва)

Соловьев Б.Н., к.т.н., СоюзДорНИИ (Москва)

 Асфальтобетонные заводы (АБЗ) являются основными производственными предприятиями дорожного хозяйства и предназначены для приготовления различных асфальтобетонных смесей для строительства, реконструкции и ремонта слоев асфальтобетонного покрытия

 Однако перечень выполняемых на АБЗ технологических операций, а следовательно и номенклатура технологического оборудования АБЗ, значительно шире просто комплекса операций по приготовлению смесей и перечня необходимого для приготовления их оборудования.

 Перечень технологических и обеспечивающих операций включает:

 технологические операции (комплекс операций) по приготовлению смесей, включая предварительное дозирование минеральных материалов, нагрев и сушку минеральных материалов, сортировку (грохочение) и кратковременное хранение нагретых каменных материалов, точное дозирование минеральных материалов, битума или другого специального вяжущего, минерального порошка и добавок, смешение составляющих в мешалке и выгрузка из мешалки готовой (товарной) асфальтобетонной смеси;

 технологические операции по приему, хранению и подаче в бункеры по фракциям каменных материалов, а при необходимости получение на АБЗ необходимых по крупности фракций щебня и песка путем дробления и сортировки более крупных фракций щебня;

 технологические операции по приему, хранению, нагреву и подаче в дозаторы битума;

 технологические операции по приему, хранению и подаче в дозатор минерального порошка (заполнителя);

 технологические операции по приему, хранению, нагреву и подаче в дозатор поверхностно-активных веществ (ПАВ);

 технологические операции по складированию, кратковременному хранению и отгрузке готовой асфальтобетонной смеси.

 Для выполнения всего комплекса технологических операций в состав АБЗ входит следующее технологическое оборудование:

 асфальтосмесительные установки;

 приемные устройства для каменных материалов, площадки для их хранения и машины для их подачи в бункеры асфальтосмесительных установок;

 приемные устройства для битума, хранилища (емкости) для битума, битумонагревательное оборудование, битумные насосы;

 приемные устройства и площадки для бочек с ПАВ или емкости для ПАВ, нагреватели для ПАВ и насосы для их подачи к смесителю;

 приемные устройства и емкости для хранения минерального порошка и насосы (пневмосистемы) для подачи его к смесителю;

 загрузочное устройство (скип или элеватор) готовой смеси, бункеры-накопители готовой смеси;

 дробильно-сортировочное оборудование для получения требуемых фракций щебня и песка.

Схема асфальтосмесительной установки непрерывного действия

1. Бункеры-дозаторы

 2. Сборный конвейер

 3. Конвейер с контролем влажности

 4. Сушильно-смесительный барабан

 5. Дозатор и подача старого асфальтобетона

 6. Смесительная зона

 7. Бункер ожидания скипа

 8. Пылесос-вентилятор

 9. Накопительный бункер

 10. Кабина управления

 11. Силос минпорошка

 12. Бункер старого асфальтобетона

 13. Конвейер с контролем влажности

 15. Пылеуловитель и силос пыли

 16. Битумный бак-цистерна

 17. Нагреватель масла

 18. Конвейер сушильного барабана

1. Бункеры-преддозаторы

 2. Сборный конвейер

 3. Конвейер сушильного барабана

 4. Сушильный барабан

 5. Горячий элеватор

 6. Смесительная башня

 7. Накопительный бункер

 8. Элеватор минпорошка

 9. Силос минпорошка

 11. Пылеуловитель и силос пыли

 12. Пылесос-вентилятор

 13. Битумный бак-цистерна

 14. Нагреватель масла

 15. Кабина управления

 Помимо основного технологического оборудования в состав АБЗ могут входить:

 оборудование для приготовления и хранения битумных эмульсий;

 хранилища топлива (газа, дизтоплива или мазута);

 постройки административно-бытового назначения;

 объекты электроэнергетического обеспечения;

 котельные;

 компрессорные станции;

 водопроводное хозяйство;

 сети электро-, тепло- и водоснабжения;

 лаборатория;

 ремонтная мастерская;

 материально-технический склад.

 АБЗ различают:

 по типу размещения: на прирельсовые и притрассовые (приобъектные);

 по длительности работы на одном месте: на стационарные, инвентарные (перебазируемые) и передвижные (часто перебазируемые);

 по количеству и суммарной производительности асфальтосмесительных установок.

 Прирельсовые АБЗ сооружают непосредственно у железнодорожной ветки, по которой поступают все или большинство исходных материалов: щебень, песок, битум, минеральный порошок, ПАВ и топливо.

 Притрассовые АБЗ сооружают непосредственно вблизи от строящейся автомобильной дороги с целью сокращения дальности и времени транспортирования готовой асфальтобетонной смеси. Все исходные материалы и топливо доставляют автомобильным транспортом с прирельсовых базисных складов или непосредственно с предприятий, их производящих: с карьеров каменных материалов и песка, заводов по производству битума и минерального порошка.

 Стационарные АБЗ сооружают, как правило, неразборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте до 10 лет и более.

 Инвентарные АБЗ сооружают разборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте в течение 2-4 лет.

 Передвижные АБЗ сооружают разборными и рассчитывают на эксплуатацию на одном месте до 1 года.

 Количество смесительных установок на АБЗ колеблется в пределах от 1 до 6. На стационарных АБЗ, как правило, от 2 до 6, а на инвентарных и передвижных от 1 до 2.

 С учетом вышесказанного ниже рассматриваются основные технологические комплексы оборудования для приготовления, хранения и отгрузки асфальтобетонной смеси.

 По принципу действия асфальтобетонные установки подразделяются на циклические (периодического действия) и непрерывные (непрерывного действия).

 Технология циклического приготовления асфальтобетонных смесей (классическая технология) включает:

 хранение небольшого запаса минеральных материалов (песка и щебня) в бункерах-преддозаторах и предварительное дозирование влажных щебня и песка;

 нагрев и сушку минеральных материалов в сушильном барабане;

 сортировку (рассев) нагретых минеральных материалов по фракциям и складирование в горячих бункерах;

 дозирование нагретых минеральных материалов по фракциям на весовой площадке и подача в смеситель;

 нагрев минерального порошка в теплообменнике;

 дозирование минерального порошка на весовой площадке (или в отдельном дозаторе) и подача в смеситель;

 сухое (без вяжущего) перемешивание минеральных материалов в смесителе;

 нагрев вяжущего (битума или ПБВ) в рабочей емкости;

 дозирование вяжущего и подача в смеситель;

 мокрое (с вяжущим) перемешивание компонентов в смесителе;

 выгрузка готовой смеси в кузов транспортного средства или через подъемное устройство (горячий элеватор или скиповый подъемник) в бункер-накопитель готовой смеси;

 выгрузка готовой смеси из бункера-накопителя в транспортное средство.

 С учетом того, что асфальтобетонная смесь является комплексным многокомпонентным материалом, меняющим свойства при изменении состава, все технологические операции (переделы) оказывают значительное влияние на конечные свойства асфальтобетона в покрытии.

 Особо важными параметрами технологических операций, оказывающих влияние на свойства конечного продукта - асфальтобетонной смеси, являются:

 Точность предварительного дозирования минеральных материалов, т.к. уменьшение и увеличение дозировки даже одного компонента приводит в итоге к недостатку и переизбытку этого компонента в горячих бункерах; обеспечение этого параметра решается путем повышения точности дозирования, а также введением в систему автоматического управления (АСУ) блока контроля уровня минеральных материалов в горячих бункерах.

 Температура минеральных материалов на выходе из сушильного барабана, т.к. низкая и высокая температура минеральных материалов приводят к снижению качества смеси: при низкой температуре часть влаги остается на зернах минерального материала и ухудшает сцепление битума с поверхностью зерен, а при высокой температуре зерен минерального материала происходит окисление битума на поверхности этих зерен, что меняет его свойства; обеспечение этого параметра решается введением в систему автоматического управления (АСУ) блока контроля температуры минеральных материалов и блоков регулирования мощности горелки сушильного барабана и суммарной производительности преддозаторов.

 Температура и режим нагрева органического вяжущего - битума, т.к. высокая температура битума может привести к изменению его свойств, а низкая температура битума ухудшает процесс обволакивания зерен минерального материала, а резкий режим нагрева битума (высокая температура теплоносителя) также приводит к изменению его свойств; обеспечение этих параметров решается введением в АСУ блоков контроля температуры битума и температуры теплоносителя, а также блока регулирования мощности горелки нагревателя теплоносителя (электронагревателя) битума.

 Точность дозирования минеральных материалов, минпорошка и битума, т.к. отклонение от заданного состава смеси является главной причиной получения некачественной смеси; обеспечение этих параметров решается путем использования весовых дозаторов минеральных материалов, минпорошка и битума на тензодатчиках.

 Точность соблюдения времени сухого и мокрого перемешивания компонентов асфальтобетонной смеси в смесителе; обеспечение этого параметра решается введением в АСУ блока задатчика времени перемешивания.

 Размеры сечения накопительных бункеров в плане, увеличение которых вызывает сегрегацию смеси по крупности зерен щебня, резко снижающую однородность и качество смеси; обеспечение этого параметра обеспечивается применением узких накопительных бункеров или применением выгрузки смеси по площади широких бункеров без образования в бункере широких конусов смеси, являющихся главной причиной сегрегации.

 Максимальное время хранения асфальтобетонной смеси в накопительных бункерах, т.к. длительное хранение смеси в бункерах приводит к изменению свойств битума, а при снижении температуры смеси препятствует ее выгрузке; обеспечение этого параметра обеспечивается загрузкой в накопительные бункеры только требуемого на данную смену работы количества асфальтобетонной смеси.

 Температура нагрева минерального порошка, т.к. введение в смеситель минпорошка без нагрева снижает температуру смеси или требует нагрева минеральных материалов до более высокой температуры; применение нагрева минпорошка особо важно для щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей (ЩМАС), в которых содержание минпорошка достигает 13-15%, и обеспечивается применением специальных агрегатов нагрева (теплообменников), в которых отсутствует контакт минпорошка с горячими газами, т.е. нагрев производится через металлический экран (стенку).

Асфальтобетонный завод непрерывного действия Retroflux (Ermont, Франция)

 Технология непрерывного приготовления асфальтобетонной смеси включает:

 хранение небольшого запаса минеральных материалов в бункерах-дозаторах и дозирование щебня и песка с учетом их влажности;

 дозирование минерального порошка;

 подача минеральных материалов и минерального порошка в сушильный барабан, их перемешивание, нагрев и сушка;

 нагрев вяжущего в рабочей емкости;

 дозирование и подача вяжущего в зону мокрого перемешивания;

 мокрое перемешивание компонентов в сушильном барабане-смесителе;

 выгрузка готовой смеси через подъемное устройство в бункер-накопитель готовой смеси;

 выгрузка готовой смеси из бункера-накопителя в транспортное средство.

 В технологии непрерывного действия, где отсутствуют сортировка горячих минеральных материалов, дозирование горячих минеральных материалов и нагрев минерального порошка, особо важными параметрами технологических операций являются:

 Точность дозирования холодных минеральных материалов, определяющая состав асфальтобетонной смеси; обеспечение этого параметра решается путем повышения точности работы дозаторов непрерывного действия за счет использования тензометрических систем и введения в АСУ блока контроля влажности минеральных материалов (особенно песка) и блоков регулирования работы дозаторов с учетом влажности материалов.

 Точность дозирования битума и минерального порошка, также определяющих состав асфальтобетонной смеси; обеспечение этих параметров решается путем использования высокоточных дозаторов и введением в АСУ регулируемой постоянной связи работы этих дозаторов с дозаторами минеральных материалов.

 Точность соблюдения времени сухого и мокрого перемешивания компонентов асфальтобетонной смеси; обеспечивается путем регулировки места введения в смеситель минпорошка и битума.

 Влияние и способы обеспечения параметров бункеров-накопителей смеси те же, что и при циклической технологии приготовления смеси.

 Очень важным параметром обеих технологий является обеспечение постоянства фракционного состава и чистоты минеральных материалов в штабелях АБЗ. Это обеспечивается размещением штабелей минеральных материалов на площадках с асфальтобетонным и бетонным покрытием, а также устройством между штабелями сплошных барьеров, препятствующих смешиванию фракций.

 Особо важными технологическими параметрами приготовления асфальтобетонной смеси являются:

 точность дозирования всех составляющих - отклонение по весу не более 0,5%;

 режим сушки и температура нагрева щебня и песка - отклонения по температуре не более 5 °С;

 режим и температура нагрева вяжущего - отклонения по температуре не более 5 °С;

 время сухого и мокрого перемешивания - отклонение по времени не более 5 сек;

 характер подачи готовой смеси в накопительный бункер и выгрузки (истечения) из бункера - с недопущением сегрегации минеральных материалов по крупности;

 время хранения готовой смеси в накопительном бункере и равномерность теплоизоляции - с недопущением температурной сегрегации смеси.

 Основными причинами и мотивами, определяющими тенденции развития асфальтосмесительных установок, являются:

 желание снизить затраты на производство смесей;

 требование заказчика на получение смесей высокого качества, т.е. не ниже требований действующих стандартов;

 стремление к снижению энергоемкости производства смесей и металлоемкости установок;

 стремление приблизить производство смесей к месту укладки, т.е. необходимость их перемещения и сокращения сроков монтажа и демонтажа;

 стремление избежать влияния человеческого фактора на процесс производства смесей, т.е. повышение степени автоматизации работы установок;

 стремление к повышению надежности (безотказности) и долговечности установок;

 стремление к обеспечению защиты экологии, т.е. снижению пылевых и вредных газовых выбросов в атмосферу.

 Основные тенденции развития асфальтосмесительных установок в последние 20 лет следующие:

 Расширение типоразмерного ряда асфальтосмесительных установок, выпускаемых ведущими производителями Европы и США, сопровождающееся заметным повышением производительности больших установок, продолжением выпуска установок малой производительности и увеличением количества типоразмеров.

 Расширение уровня автоматизации технологических процессов приготовления смеси на основе увеличения мест оперативного контроля параметров промежуточных процессов и использование компьютеров для хранения информации, ускорения изменения рецептов смесей и настройки систем обеспечения качества (температуры, дозировок и др.).

Схема двухбарабанного сушильно-смесительного агрегата (Astec, США)

 Быстрое распространение достижений отдельных фирм в обеспечении:

 точности дозирования составляющих на базе тензометрического взвешивания компонентов;

 использования универсальных горелок сушильных барабанов, работающих на газе, дизтопливе, мазуте и пылевидном угле;

 использования тканевых рукавных фильтров, обеспечивающих высокую степень очистки отходящих газов и возврат пыли в смесь для замены части (до 50%) минерального порошка;

 использования теплоизоляции сушильных барабанов.

 Все это обеспечивает высокий уровень унификации установок, выпускаемых различными фирмами.

 Расширение типов асфальтосмесительных установок, т.е. выпуск стационарных, транспортабельных и мобильных (быстро перебазируемых и вводимых в работу), а также освоение рядом фирм выпуска асфальтосмесительных установок как циклических, так и непрерывных (непрерывного действия), что ведет к отказу от рассева и хранения нагретых минеральных материалов, а также от повторного их дозирования. Процессы нагрева (и сушки) и смешения производятся в сушильно-смесительном барабане, что сокращает стоимость установки, повышает ее мобильность, но требует повышения точности дозирования минеральных материалов и учета их влажности. Установки с сушильно-смесительным барабаном более компактны, имеют меньший состав агрегатов, менее металло- и энергоемки. Экономия энергозатрат достигает 20-30%.

Схема агрегата для подогрева старого асфальтобетона фрезажа (Benninghoven, Германия)

 Расширение типоразмерного ряда и вместимости бункеров-накопителей готовой смеси, что позволяет создать запас асфальтобетонной смеси до начала ее укладки и не выключать асфальтосмеситель при неравномерном подходе автомобилей-самосвалов. При этом принимаются меры против сегрегации готовой смеси в бункере-накопителе за счет смещения выгрузочного лотка (конуса), уменьшения сечения бункера-накопителя и применения нескольких выгрузочных отверстий.

 Расширение типоразмерного ряда разнообразного дополнительного оборудования для:

 хранения и подачи вяжущего в виде горизонтальных и вертикальных цистерн различной емкости;

 хранения и подачи минерального порошка и пыли в виде вертикальных силосов различной емкости;

 нагрева вяжущего до рабочих температур и обогрева узлов установок с использованием теплообменников и нагревателей жидкого теплоносителя; при этом жидкий теплоноситель используется для обогрева битумных емкостей, днища и корпуса мешалок, накопительных бункеров, битумного насоса и дозатора, битумопроводов и емкостей битумовозов (автомобильных и железнодорожных) для доставки вяжущего; разнообразие установок нагрева жидкого теплоносителя и использование дорогостоящих специальных термически стойких жидкостей (синтетических и минеральных с присадками), которые можно нагревать до высоких температур в течение продолжительного времени без изменения их физико-механических свойств и выделения на внутренней поверхности трубопроводов отложений, свидетельствует о большом внимании к этим вопросам;

 получения в условиях АБЗ мелкозернистого кубовидного щебня мелких фракций (0-5, 5-10, 10-15 мм), мойки получаемых каменных материалов и широкого применения мытых отсевов дробления высокопрочных горных пород взамен (частично или полностью) природного песка.

 Совершенствование конструкций асфальтосмесительных установок с обеспечением возможности введения в смесь добавок старого асфальтобетона в виде фрезажа или продуктов дробления его кусков. В мире опробовано несколько таких решений с введением холодного фрезажа (не более 20% от веса замеса), нагревом фрезажа совместно с каменными материалами или в отдельном сушильном барабане.

 Ведущими производителями асфальтосмесительных установок, известными в РФ, являются:

 Benninghoven, Германия;

 Ammann Asphalt, EC (Швейцария, Германия, Италия, Франция);

 Parker Plant Limited, Англия;

 Bernardi Impianti S.P.A., Италия;

 Marini (Fayat Group), Италия;

 Ermont (Fayat Group), Франция;

 Astec, США;

 SIM, Италия.

 Кроме этих фирм свою продукцию на рынке асфальтосмесительных установок представляют:

 Lintec, Германия;

 Teltomat-Gunter Papenburg, Германия;

 Gencor International Ltd, Англия;

 АСР Holdings PLC, Англия;

 Kalottikone Oy, Финляндия;

 KVM, Дания.

 В России и странах СНГ основной поставщик асфальтосмесительных установок - ОАО Кредмаш (Украина). В Российской Федерации установки выпускают ОАО Саста, ОАО Центросвар, ОАО Урал-НИТИ.

 Фирма Benninghoven GmbH Со. KG существует более 75 лет. Фирма Benninghoven выпускает 5 типов асфальтосмесительных циклических установок: высокомобильные 60-100 т/ч (3 модели), мобильные 100-200 т/ч (4 модели), транспортабельные компактные 100-200 т/ч (4 модели), транспортабельные 120-320 т/ч (5 моделей) и стационарные 120-400 т/ч (6 моделей); горелки сушильных барабанов, работающие на газе, жидком топливе и угольной пыли; компьютерные системы АСУ, битумные цистерны горизонтального и вертикального типов с электроподогревом или подогревом посредством жидкого теплоносителя; установки для ПБВ и другое оборудование для АБЗ, агрегаты подготовки и введения в смесь старого асфальтобетона, а также оборудование для производства, транспортировки (кохеры) и укладки литого асфальта.

 Фирма Bernardi Impianti S.P.A. выпускает 4 типа асфальтосмесительных установок: циклические мобильные 60 т/ч, транспортабельные 55-135 т/ч (4 модели), стационарные 55-315 т/ч (8 моделей) и непрерывного действия стационарные 63-202 т/ч (6 моделей).

 Фирма Marini (Fayat Group) выпускает 6 типов асфальтосмесительных установок: циклические мобильные 60 т/ч, транспортабельные 60-200 т/ч (8 моделей), стационарные 35-380 т/ч (11 моделей), непрерывного действия - мобильные 120-160 т/ч (2 модели), транспортабельные 105-405 т/ч (6 моделей) и стационарные 105-485 т/ч (7 моделей).

 Фирма SIM, занимающая 6-8% мирового рынка асфальтосмесительных установок и продающая продукцию в более чем 60 стран, выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: супермобильные 85 т/ч (два полуприцепа), полумобильные 80-300 т/ч (башенного типа без фундаментов на колесном шасси) и стационарные 80-300 т/ч, а также асфальтовые заводы непрерывного действия 70-350 т/ч; установки для производства модифицированного битума, системы реновации для вторичного использования асфальтовой крошки.

 Фирма Ermont (Fayat Group) выпускает асфальтосмесительные установки циклического действия: мобильные на двух шасси производительностью 160 т/ч, транспортабельные и стационарные блочного и контейнерного типа производительностью 160-240 т/ч и непрерывного действия: с параллельной или противоточной конструкцией барабанов в мобильном, транспортабельном или стационарном исполнении с производительностью от 80 до 550 т/ч.

 Фирма Astec выпускает 5 типов асфальтосмесительных установок. Во-первых, это установки непрерывного действия на базе коаксиального сушильно-смесительного барабана (один барабан внутри другого - т.н. технология Double Barrel), в числе которых 5 вариантов мобильных (110-410 т/ч), 5 перемещаемых (110-410 т/ч) и 6 стационарных (110-500 т/ч). Во-вторых, это установки циклического действия: стационарные (5 моделей производительностью 280-580 т/ч) и перемещаемые (9 моделей, производительность от 50 до 250 т/ч).

 Фирма Ammann выпускает 2 типа асфапьтосмесительных установок циклического действия: Global (транспортабельные и стационарные) - 80-200 т/ч (4 модели) и Universal (транспортабельные) 160-240 т/ч и 240-320 т/ч.

 Фирма Parker Plant Ltd выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: мобильные 18-240 т/ч (5 моделей), транспортабельные 125-240 т/ч (3 модели) и стационарные 125-320 т/ч (5 моделей).

 Фирма Kalottikone Oy выпускает 3 типа асфальтосмесительных установок циклического действия: мобильные 120 и 220 т/ч, транспортабельные 120 т/ч и стационарные 120, 180 и 270 т/ч.

 ОАО Кредмаш выпускает 3 модели циклических стационарных асфальтосмесительных установок производительностью 56, 110 и 160 т/ч.

 ОАО Саста выпускает 3 модели циклических стационарных асфальтосмесительных установок производительностью 100, 160 и 200 т/ч.

Передвижные асфальтобетонные заводы HOT-MIX (Kalottikone Oy, Финляндия)