РАП, энергопотребление и все новые технологии (часть 1)
Тренды на рынке современных асфальтобетонных заводов
Чтобы улучшить положение с дорогами, стране необходимы в том числе заводы, производящие высококачественные асфальтобетонные смеси. О тенденциях в развитии представленных на рынке современных АБЗ мы поговорим в этой статье.
Выпуск асфальтобетонных смесей с усовершенствованными характеристиками
С 2018 г. активно идет переход на новые государственные стандарты, в связи с чем, считают специалисты, АБЗ необходимо осваивать производство новых типов асфальтобетона – и Superpave, и европейских сортов асфальта. Почти все специалисты сходятся во мнении, что качество отечественного щебня с каждым годом улучшается, к тому же многие производители асфальтобетонных смесей обзаводятся собственными дробильными комплексами, которые доводят поступающий от поставщиков щебень до нужного качества.
А вот о качестве отечественных битумов все отзываются отрицательно и поэтому при производстве асфальтобетонных смесей для улучшения характеристик в большинстве случаев битум модифицируют введением полимерных добавок и резиновой крошки, однако использование этих добавок может стать причиной осложнений в процессе производства. Практически все асфальтобетонные установки, поступающие на российский рынок, комплектуются оборудованием по введению адгезионных и прочих добавок в линию подачи битума. Ведь качество битума оказывает решающее влияние на качество дорожных покрытий.
На современных АБЗ предусматриваются возможности перенастройки процесса и использования различных технологий, обеспечивающих успешное введение разных добавок в асфальтобетонные смеси: можно изменять скорости и время перемешивания, чтобы вяжущее успело распределиться и покрыть все частицы инертного материала, использовать принудительную рециркуляцию битума по системе, чтобы продукт оставался гомогенным и т.д. Для некоторых смесей может также потребоваться выполнить сначала сухое перемешивание. Кроме того, перемешивание и рециркуляция способствуют выравниванию температуры асфальтовой смеси в бункере, ускорению разогрева вяжущего и уменьшению расхода топлива при прогреве.
Компания разработала технологии производства асфальтобетонных смесей с усовершенствованными характеристиками. Например, «теплые асфальтовые смеси». Производимые с температурным режимом готовой смеси на 30 °C ниже обычных горячих асфальтобетонных смесей, «теплые» смеси являются альтернативой традиционным технологиям горячих асфальтобетонных смесей. Температура «теплых» смесей на выходе из смесителя составляет от +100 до +130 °C. Они появились для решения задачи совмещения характеристик традиционных асфальтовых смесей со снижением потребления энергии и уменьшением вредных выбросов в атмосферу.
Также технологии, основанные на введении аддитивов (твердых и жидких) в асфальтобетонную смесь, позволяют снизить температуру обволакивания минералов разными способами, например, модифицируя химические свойства битума в целях снижения его вязкости или использования технологии вспененного битума. Битум может расширяться до 20 раз от его исходного объема, и одно из особенных свойств этого состояния – обволакивание материалов при значительно меньшей температуре, чем обычно.
Увеличение использования регенерированного вторичного асфальтобетона
Использование вторичного сырья, и в том числе гранулята старого асфальтобетона (РАП, от англ. – RAP, recycled asphalt pavement) в асфальтобетонной смеси, очень выгодно с точки зрения и экономики, и экологии. Инертные заполнители отделяются от битума, обе фракции сохраняются в накопителях для использования в дальнейшем при возведении дорожной насыпи и других объектов. Технологии холодного и горячего ресайклинга старого асфальтового покрытия позволяют АБЗ экономить энергию и материальные ресурсы. По оценке западных специалистов, стоимость ремонта дорог уменьшается на 20–30%, а экономия новых материалов при строительстве и ремонте дорог может составлять до 50%. Рециклинг старого асфальта широко внедряется на Западе, уже появляются модели АБЗ, которые способны готовить высококачественные асфальтобетонные смеси с содержанием вторичного асфальтогранулята до 50 и даже 100%.
Однако стоит заметить, что в случае массированного использования регенерированного асфальтобетона вторичный материал должен быть тщательно отсортирован, предварительно нагрет до необходимой температуры и т. д. Эти условия усложняют использование регенерированного гранулята. Поэтому более экономичным при существующих технологиях представляется использование до 60% рециклированного асфальта в смеси с новым.
В нашей стране внедрение подобных передовых технологий пока наталкивается не только на технические, но и на психологические трудности – не все заказчики верят, что покрытие с использованием рециклированного асфальта может быть таким же качественным, как изготовленное из первичного сырья. Однако появляется новое оборудование, а с ним и прогресс.
В 2017 г. Marini-Ermont представила уникальную технологию TRX, позволяющую перерабатывать до 100% RAP с помощью одной горелки, а также обеспечение полной ремобилизации битумного вяжущего. Ни одна компания в мире не владеет подобной технологией. Технология TRX основана на процессе сушки с использованием двух тандемных барабанов, соединенных со смесителем непрерывного действия с двумя синхронизированными валами.
Первый универсальный барабан выполняет две функции: сушка инертных заполнителей и снижение температуры газа для степени рециркуляции ниже 100%; и генерация горячего воздуха для 100% рециркуляции асфальтогранулята. Второй барабан обеспечивает сушку асфальтовых инертных заполнителей путем обмена со слегка перегретыми заполнителями и/ или газами при умеренных температурах, а также замену вяжущего RAP на битумное вяжущее. Рециркуляция газов из второго барабана в пламени первого барабана позволяет регулировать температуру газов из генератора горячего воздуха и снижает выбросы при сжигании. Смеситель, расположенный на выходе из второго барабана, выполняет смешивание импортного битумного вяжущего и любого обновляющего средства, а также консервирует их.
Технология TRX обеспечивает полную ремобилизацию битумного вяжущего, что важно для гарантии срока службы дорожных покрытий, созданных с очень высокой и даже экстремальной степенью переработки.
В свою очередь компания MARINI создала абсолютно новую концепцию АБЗ циклического типа, позволяя довести уровень применения рециклинга до 100%. Экологичность, технологические инновации и совершенствование энергопотребления привели к разработке нового подхода к производству асфальтобетона.
Цели ясны: представить на рынке новый завод, способный производить смеси с максимальным использованием материала рециклинга, при этом не производя вредных выбросов в атмосферу, работая по инновационному и гибкому методу производства.
MARINI MASTER TOWER представляет собой новую веху в производстве асфальтобетона с применением материалов рециклинга, минимальными выбросами и низким уровнем энергопотребления.
Два сушильных барабана расположены над смесителем, чтобы исключить возможность слипания и комкования горячего материала рециклинга, а также с целью подьема материала с температурой окружающей среды.
Материалы рециклинга выходят из сушильного барабана RAP с минимальной температурой 160 °C, позволяя оператору производить асфальт с содержанием RAP до 100%, или же производить любые смеси с рециклингом в любых количествах без необходимости перегрева первичных материалов, не затрачивая лишней энергии и сохраняя качество битума, содержащегося в рециклинге.
Материал рециклинга нагревается горячими газами, идущими из барабана первичных материалов. Использование горячих газов как источника тепла позволяет одновременно избежать непосредственного контакта пламени горелки с рециклингом, так и теплового излучения пламени с RAP, таким образом ограничивая резкие скачки температуры в процессе нагрева.
Благодаря инновационной системе контроля за выхлопными газами все вредные частицы, включая голубой дым, могут быть перенаправлены в сушильный барабан первичных материалов и дожжены пламенем горелки. Этот процесс помогает значительно снизить вредные выбросы и запахи в атмосферу.
Все доступные на сегодня традиционные технологии основываются на использовании двух сушильных барабанов, каждый из которых оснащен собственной горелкой. Не стоит сомневаться, что работа двух таких сушильных барабанов приводит к увеличенному энергопотреблению, превышающему международные нормы, и означает повышенный расход топлива и электроэнергии вкупе с повышенным объемом вредных выбросов в атмосферу.
Инновационное решение MARINI состоит в упрощении в части генерации тепла, используя одну горелку для нагрева первичных материалов в первом барабане, и далее, в зависимости от производимого типа смеси, и далее пуская необходимое количество тепловой энергии во второй барабан, предназначенный только для материала рециклинга.
Снижение энергопотребления и повышение эффективности использования энергии на АБЗ
Одной из характерных тенденций развития современных АБЗ является снижение энергопотребления и повышение эффективности использования энергии. Существует ряд методов снижения энергопотребления на АБЗ за счет совершенствования технологий производства, и в частности процессов обезвоживания битума. Но одним из наиболее эффективных способов сокращения энергозатрат на АБЗ является применение холодных (не ниже +5 °С) и теплых (от +40 до +80 °С) асфальтобетонных смесей вместо горячих (не ниже +105 °С).
Компания Ammann предлагает разнообразные низкотемпературные технологии. Вспененный битум, воск, цеолит и другие добавки, специальный битум или альтернативные циклы смешивания – все эти решения могут применяться для производства смеси в зависимости от варианта последующего использования. При этом качество изготавливаемого асфальта не уступает горячей асфальтовой смеси, а битум стареет меньше. Работающие заводы можно доукомплектовать системой вспенивания при минимальном вложении сил и средств.
Ammann выпускает широкую гамму АБЗ непрерывного и циклического действия. Все подвижные части установок находятся под контролем комплексной многофункциональной системы управления Ammann as1, в которой совмещены последние технические достижения с удобным для пользователя интерфейсом. Мобильные АБЗ Ammann разработаны с учетом правил международных перевозок. Некоторые установки можно монтировать без использования кранов и обустройства бетонных фундаментов. Установки Ammann отличаются возможностью использования рециклинговых материалов в высокой степени: рециклингового асфальта, а также тонеров из картриджей для принтеров, стекла и шин. Специалистами Ammann создана смесь, на 99% состоящая из рециклинговых материалов. Горелки АБЗ Ammann могут работать на различном топливе: природный или сжиженный нефтяной газ, легкие и тяжелые фракции нефти, угольная пыль и древесные опилки. Следует отметить, что компания Ammann единственная из зарубежных производителей, которая имеет собственную локализацию в России. Производственные мощности Ammann расположены в Твери, где серийно выпускаются заводы Global 160 и Global 240 на основании инженерных разработок Ammann Asphalt GmbH (Германия). Помимо АБЗ, укомплектованных по последнему слову техники, производство выпускает компоненты для систем рециклинга (дозаторы, элеваторы, трубопроводы отбора пара) и системы ввода твердых и жидких добавок. Инженеры из Твери имеют прямой доступ к ноу-хау инженерного бюро в Альфельде (Германия) и могут адаптировать и изготовить любое инновационное оборудования из портфолио немецкого завода-изготовителя.
Системы фильтрации
Система очистки от пыли отработанного воздуха от грохота смесительного агрегата и газа из сушильного барабана на асфальтобетонных заводах обычно состоит из первичного пылеуловителя с группой циклонов, где отделяются крупные частицы, и рукавного фильтра с тканевыми фильтровальными рукавами (мешками). Фильтровальные рукава изготавливаются из высокотемпературной ткани, подвергнутой специальной поверхностной обработке с химической пропиткой. (Рабочая температура рукавного фильтра может достигать +270 °С.)
Для очистки рукавных фильтров часто применяется импульсная система, «выстреливающая» в фильтры потоки атмосферного воздуха, которые сбивают часть пыли со стенок мешка. Она падает на дно бункера узла фильтрации и может быть использована вторично в технологическом процессе.
Рукава изготавливаются из материала, выдерживающего действие постоянных рабочих температур около 200 °С, а пиковых температур до 240 °С. Процесс разрежения воздуха в блоке рукавного фильтра организован по уникальной инновационной системе. В каждом кармане (секторе) с помощью вращающейся крыльчатки создается определенное разрежение. Благодаря системе последовательного разрежения воздух доходит (и фильтруется) до всех секций фильтра, даже до самых отдаленных (крайних), которые в узлах других производителей почти не работают, все рукава фильтрации задействуются на 100%.
Внедрение экологичного оборудования – приоритет компании NFLG. Чтобы свести к минимуму негативное воздействие и упростить способ сброса, хранения и утилизации промышленной пыли, компания рекомендует устанавливать систему влажной пылевыгрузки на АБЗ. Система пылевыгрузки NFLG состоит из двухвального смесителя непрерывного действия и шнеков для подачи пыли и вывода шлама. Из силоса отдозированная пыль подается шнеком в смесительную камеру. За счет наличия в смесительной камере форсунок для водообогащения пылевых частиц в системе происходит плавное перемешивание пыли с водой, образуя в конечном итоге шлам. В процессе работы устройства происходит увлажнение и слипание мелких частиц пыли. После увлажнителя продукт не пылит и может отгружаться, а также храниться на открытых складах.
NFLG выпускает стационарные и перемещаемые модульной конструкции, мобильные на шасси асфальтосмесительные установки с производительностью от 80 до 600 т/ч. В состав новейшей серии Pioneer входят АБЗ с производительностью от 120 до 600 т/ч. Главной особенностью серии является энергоэффективность с обеспечением снижения затрат на тонну выпускаемой смеси и работа на шести фракциях. В стандартной комплектации АБЗ имеет 6 бункеров инертных материалов, 6-фракционный грохот и 7 бункеров горячих материалов, а также отдельно выделенный байпас.
Китайский производитель также делает упор на производство эффективных решений, направленных на снижение негативного воздействия на окружающую среду и достижение максимально качественных результатов строительства при более низких затратах на производство материалов и проведение их укладки. Среди новейших разработок – запатентованная комплексная система для вспенивания битума серии PL, позволяющая добавлять в обрабатываемую смесь воду и при необходимости различные добавки. Благодаря использованию установки дорожно-строительные компании могут с легкостью понизить температуру смешивания до 100 °C без использования дорогостоящих добавок, снизить количество вредных выбросов в атмосферу (производство становится более экологичным, а работа по укладке АБ смеси безопасной для здоровья), расширить рамки дорожного сезона (производить укладку при более низких температурах воздуха), а также повысить прочность и долговечность дорожного полотна. Оборудование подключается к АБЗ различных производителей, тем самым можно модифицировать уже имеющийся завод.
