Саратовский государственный технический университет
Саратов, Россия
В дорожном строительстве применяются преимущественно органоминеральные материалы горячего приготовления. Большую часть этих материалов представляют различные асфальты. В настоящее время в России имеется 2500 асфальтовых заводов, ежегодно выпускающих до 80 млн. тонн асфальтовых смесей [1].
Обязательным условием производства асфальтовых смесей горячим способом является высушивание и нагрев минеральных составляющих в сушильном барабане (рис. 1). Для этого в большинстве случаев в качестве топлива используется топочный мазут, при сгорании которого образуется большое количество отходящих газов, требуемую чистоту которых чрезвычайно трудно обеспечить современными очистными сооружениями. В сушильном барабане распылённый топочный мазут часто не успевает сгореть до того момента, когда встречается с падающим минеральным материалом. Частицы распылённого топочного мазута из-за охлаждения минеральным материалом не горят, но так как они имеют достаточно высокую температуру на выходе из сушильного барабана, сильно дымят и загрязняют окружающую среду. Столб чёрного дыма – явление, нередко наблюдаемое на многих асфальтовых заводах. Неполное сгорание топочного мазута ведёт к его перерасходу. Фактический расход топочного мазута в различных дорожных хозяйствах находится в пределах от 6 до 22 кг на 1 т асфальтовой смеси [1].
Большинство стационарных асфальтовых заводов, построенных более 10 – 15 лет назад за пределами населённых пунктов сейчас находятся в непосредственной близости от жилых зданий и оказывают существенное негативное влияние на состояние воздуха жилой зоны. Проблема выноса стационарных асфальтовых заводов за пределы городов и создания санитарно-защитных зон обостряется с каждым годом.
Рисунок 1 – Сушильный барабан асфальтового завода
Одним из способов снижения количества выбросов в атмосферу является перевод работы сушильных барабанов асфальтовых заводов с топочного мазута на природный газ. Усреднённые показатели выделения вредных веществ в атмосферу приведены в табл. 1
Таблица 1-Количество вредных выбросов в зависимости от вида топлива
Наименование вредных веществ
Класс опасности ГОСТ 12.1.005-88(2001)
Удельное количество вредных веществ для
топлива
мазут, кг/м3
природный газ, кг/103·м3
Окислы азота
III
12,4
6.24
Сернистый ангидрид
III
20 · S
-
Окись углерода
IV
0.0048
-
Твёрдые вещества (сажа)
III
1.2
0.024
Углеводороды
I
0.38
-
Примечание. S - содержание серы в топливе в % от рабочей массы.
Приведенные данные по количеству выбросов в зависимости от вида топлива наглядно иллюстрируют целесообразность использования природного газа, позволяющего существенно сократить количество газообразных и твердых выбросов.
В Саратовской области имеется около 100 асфальтовых заводов, большинство из которых в качестве основного топлива используют топочный мазут. Перевод на природный газ только одного завода позволяет сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на 60 тонн в год [2].
При переводе работы сушильного барабана с топочного мазута на природный газ обеспечивается снижение удельных расходов топлива, т.к. при сжигании топочного мазута часто наблюдается химический недожог (при большем коэффициенте избытка воздуха, чем у природного газа). Расчёты показывают, что стоимость природного газа необходимого для приготовления 1т асфальтовой смеси составляет примерно 15 рублей, тогда как стоимость топочного мазута необходимого для приготовления 1т асфальтовой смеси около 50 рублей (для асфальтового завода производительностью 100 т/ч) [1]. При использовании природного газа в качестве основного топлива отпадает необходимость использования расходных баков (теплообменных агрегатов) для предварительного нагрева мазута паром или электричеством до 70-100 ºC перед подачей в форсунку.
Выбор типа газовой горелки для сжигания газа зависит от следующих факторов:
- конструкции сушильного барабана и его производительности;
- требуемых пределов регулирования расхода газа;
- располагаемого давления газа.
В зависимости от типа установленной в сушильном барабане мазутной форсунки возможна её переделка под использование природного газа. Замена мазутных форсунок газовыми (рис. 2) или газомазутными (при необходимости сохранения в качестве резервного топлива мазута) горелками обеспечивает лучшую стабильность пламени по всей глубине сушильного барабана.
Наиболее целесообразна тупиковая схема газоснабжения асфальтового завода с одной ступенью редуцирования давления газа. Система газоснабжения асфальтового завода включает в себя следующие основные части: ответвление от газопровода среднего или высокого давления, местный газорегуляторный пункт, внутриплощадочный газопровод, обвязочный газопровод сушильного барабана. Основными элементами внутриплощадочного газопровода являются отключающее устройство на входе газопровода на территорию асфальтового завода, узел учёта расхода газа (либо он предусматривается в газораспределительном пункте). Обвязочный газопровод включает в себя предохранительно-запорный клапан, отключающее устройство перед горелкой сушильного барабана, система продувочных и сбросных газопроводов.
Рисунок 2 – Газовая горелка установленная на сушильном барабане асфальтового завода
Основной трудностью газификации АБЗ является достаточно высокая стоимость этого мероприятия. Расчеты показывают, что ориентировочная общая стоимость газификации асфальтового завода производительностью 100 т/ч, находящегося от распределительного газопровода на расстоянии 1километр составляет около 5 млн. рублей [3, 1]. Учитывая значительное сокращение вредных выбросов в атмосферу, меньшие эксплуатационные затраты при работе асфальтового завода на природном газе, такие, как меньшая стоимость топлива, снижение удельных расходов топлива, упрощение технологического процесса, облегчение эксплуатации оборудования, можно говорить о быстрой окупаемости капитальных затрат.
Литература
1. Курденкова И.Б. Технология дорожно-строительных материалов в природоохранном аспекте: Учеб. пособие /МАДИ (ГТУ). – М., 2007.-145 с.
2. Солдатова В.А., Виноградов В.П. Обеспечение экологической безопасности средствами прокурорского надзора. // Экологическая безопасность. Технологии города. Управление отходами. – 2006. - №1. – С. 27 – 31.
3. ФЕР-2001-24 Теплоснабжение и газопроводы – наружные сети.
Прочитать публикацию в формате PDF
