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        澆注式瀝青材料生產(chǎn)設(shè)備礦粉加熱裝置研制應(yīng)用

        2017-04-08 08:13:13沈志國
        城市道橋與防洪 2017年3期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)熱油礦粉加熱器

        沈志國

        (上海公路橋梁(集團(tuán))有限公司道路工程公司,上海市 200435)

        成果應(yīng)用

        澆注式瀝青材料生產(chǎn)設(shè)備礦粉加熱裝置研制應(yīng)用

        沈志國

        (上海公路橋梁(集團(tuán))有限公司道路工程公司,上海市 200435)

        結(jié)合工程實(shí)例,介紹了澆筑式瀝青材料生產(chǎn)設(shè)備礦粉加熱裝置的研制應(yīng)用,有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

        澆筑式瀝青;礦粉;加熱裝置

        0 引言

        2012年上海道路工程公司引進(jìn)澆注式瀝青攤鋪成套設(shè)備,由于澆注式瀝青攤鋪施工需增加材料的流動性,材料出廠溫度須達(dá)到230℃以上,為此高溫對現(xiàn)有瀝青攪拌機(jī)生產(chǎn)澆注式瀝青混合料設(shè)備損傷較大。目前所使用材料中的礦粉混合占比在20%~30%左右,礦粉在不加熱的前提下,勢必提高骨料溫度至360℃以上,這直接造成設(shè)備中的提升熱料斗,振動篩等部位由退火而損壞。而且我們所使用的礦粉材料含水量非常高,這會在混合瀝青料中產(chǎn)生:(1)形成氣泡;(2)礦粉團(tuán)。如果使用現(xiàn)有的拌和設(shè)備既能生產(chǎn)出合格材料,又能降低骨料加熱溫度,減少機(jī)械損傷程度降至最低,必須在原有拌和機(jī)增加一道礦粉加熱工序及增加一套礦粉加熱裝置。

        根據(jù)德國生產(chǎn)澆注式材料的相關(guān)信息,2013年采用礦粉加熱辦法,生產(chǎn)過程中縮短拌和時(shí)間,提高生產(chǎn)質(zhì)量,降低設(shè)備損耗。

        1 礦粉加熱裝置的研發(fā)

        由公司牽頭研發(fā)小組在2013年立項(xiàng),一是對國外、國內(nèi)同行進(jìn)行相關(guān)資料、技術(shù)調(diào)研,二是尋找機(jī)械裝置加工研制的合作伙伴。由于澆注式瀝青材料生產(chǎn)礦粉加熱裝置在國內(nèi)當(dāng)屬首創(chuàng),礦粉材料熱傳導(dǎo)系數(shù)非常低,易產(chǎn)生爆炸,對制作生產(chǎn)設(shè)備可以參照的技術(shù)、工藝等方面的信息和資料缺乏。公司組織相關(guān)技術(shù)人員與三一集團(tuán)技術(shù)人員合作。結(jié)合我們對瀝青行業(yè)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的認(rèn)知度和理解,針對澆注式瀝青材料生產(chǎn)中所有能涉及的技術(shù)和安全的問題,經(jīng)過反復(fù)的論證,結(jié)合單位的現(xiàn)有條件,在不到一年半時(shí)間里完成了澆注式瀝青生產(chǎn)設(shè)備加熱裝置的設(shè)計(jì)和制作。該套設(shè)備經(jīng)過運(yùn)行完全能滿足澆注式瀝青材料生產(chǎn)的質(zhì)量要求。同時(shí)降低了生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)溫度,減少設(shè)備在生產(chǎn)中過熱而引起部件的損傷。

        2 礦粉加熱裝置工作原理

        (1)系統(tǒng)的工作流程

        系統(tǒng)的工作流程見圖1。

        圖1 系統(tǒng)的工作流程

        (2)系統(tǒng)的工作原理

        加熱器作為本系統(tǒng)的核心部件,是本系統(tǒng)的熱源傳導(dǎo)工具和熱傳遞的場所,冷礦粉在加熱器里吸收導(dǎo)熱油傳遞來的熱量,成品粉料進(jìn)入熱粉存儲罐中,具備生產(chǎn)需要。

        a.礦粉加熱器由以下幾個(gè)部分組成:大加熱盤、小加熱盤、耙臂、耙葉(均勻的安裝在耙臂上)、進(jìn)導(dǎo)熱油管、出導(dǎo)熱油管、主軸、驅(qū)動裝置等,見圖2。

        圖2 加熱系統(tǒng)裝置圖

        加熱盤內(nèi)部中空,通有導(dǎo)熱油,礦粉在盤面上實(shí)現(xiàn)熱傳遞的過程。冷礦粉由礦粉螺旋輸送機(jī)導(dǎo)入加熱裝置頂部的分料器中,分料器將礦粉分散成六段,均勻、連續(xù)地灑落到加熱裝置的第一層加熱盤(小加熱盤)上。加熱器的驅(qū)動裝置帶動主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn),安裝在主軸上的耙臂則以主軸為中心,在加熱盤的熱盤面作順時(shí)針的回轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)礦粉的翻炒和周向運(yùn)動;而具有一定安裝傾角的耙葉,實(shí)現(xiàn)礦粉在盤面上的徑向移動;復(fù)合礦粉的周向運(yùn)動和徑向運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)了礦粉以阿基米德螺旋軌跡,通過加熱盤的表面。小加熱盤的耙葉將礦粉推移到加熱盤的外緣,礦粉沿小加熱盤的外緣灑落到下方的大加熱盤上,大加熱盤的耙葉又將礦粉向里推移,并從中間落料口處灑落入下層小加熱盤上,如此往復(fù),礦粉在大、小干燥盤上下交替推移,最后由底層的耙葉移送到出料口排出,進(jìn)入礦粉儲存罐內(nèi),見圖3、圖4。

        圖3 礦粉加熱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

        圖4 礦粉的阿基米德螺旋線運(yùn)行軌跡

        b.熱粉存儲罐

        用于臨時(shí)存儲成品熱粉的裝置,外部采用巖棉保溫措施,可有效的成品粉料的溫度散失。

        c.廢粉排空裝置

        配合粉料提升機(jī)和提升機(jī)出口的翻板結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)熱粉存儲罐內(nèi)殘留礦粉的回歸至原冷礦粉存儲罐。

        3 礦粉加熱裝置的技術(shù)要求

        3.1 工況要求

        (1)礦粉加熱系統(tǒng)用于將含水率 1%的礦粉由常溫加熱至170℃左右(可根據(jù)實(shí)際需自行設(shè)定目標(biāo)溫度),所需的熱量約為45萬大卡。

        (2)本系統(tǒng)中所需導(dǎo)熱油的總量約 1.5 t(加熱盤全部充滿需 500 kg,但為保證充足的熱源供熱,則所需的導(dǎo)熱油總量是加熱盤容量的3倍)。

        3.2 礦粉加熱器技術(shù)要求

        (1)加熱盤的設(shè)計(jì)壓力:單盤的設(shè)計(jì)壓力不大于0.4 MPa。

        (2)加熱介質(zhì):180℃~220℃的導(dǎo)熱油。

        (3)加熱管道:內(nèi)置于筒體,與加熱盤相通,其中每四層加熱盤與一組進(jìn)、出導(dǎo)熱油管相通;共計(jì)3組。

        (4)主軸轉(zhuǎn)速:1~10 r/min,變頻無級調(diào)速,電機(jī)功率11 kW。

        (5)耙臂:每層加熱盤上有 6個(gè),固定在主軸上。

        (6)加熱器的導(dǎo)熱油進(jìn)管和成品粉的出料口處設(shè)有溫度傳感器,檢測導(dǎo)熱油的初始溫度和成品粉料的最終溫度,以便調(diào)控加熱模塊的主機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

        (7)粉罐頂部設(shè)有2個(gè)高料位阻旋式料位計(jì),用于檢測物料滿倉時(shí)報(bào)警。

        (8)在粉罐底部設(shè)有低料位阻旋式料位計(jì),用于檢測到物料缺料(不滿一批次生產(chǎn)所需成品粉)時(shí)報(bào)警。

        (9)主操作界面見圖5。

        圖5 主操作界面

        4 結(jié)語

        通過在生產(chǎn)澆注式瀝青混合料工藝過程中,增加礦粉加熱工序后:

        (1)骨料的干燥筒內(nèi)加熱溫度從360℃降至280℃,避免加熱溫度過高而使骨料脆化,降至材料使用強(qiáng)度。

        (2)加熱溫度從360℃降至280℃,骨料在輸送和篩選過程溫度也相應(yīng)降低,各部位鋼的退火也相應(yīng)降低。生產(chǎn)過后我們對一些主要部位進(jìn)行檢測,鋼材的硬度仍能達(dá)到HRC45~55,彈簧的彈力絲毫沒有減弱,每次生產(chǎn)減少維修費(fèi)將近10萬元。

        (3)由于干燥筒內(nèi)的溫度降低,引風(fēng)經(jīng)過濾布袋出口溫度從135℃降至98℃,減少因溫度過高加速布袋老化。

        (4)礦粉經(jīng)過加熱溫度至170℃,完全消除礦粉中的含水量,相互粘結(jié)也不存在。生產(chǎn)出瀝青混合料內(nèi)似乎沒有氣泡產(chǎn)生和粘合一起的礦粉團(tuán),從而提高生產(chǎn)材料的質(zhì)量。

        (5)由于骨料加熱溫度降低80℃,加熱時(shí)間縮短在4 min之間(礦粉加熱可預(yù)先或與骨料加熱同步進(jìn)行)。

        經(jīng)過幾批次的加工生產(chǎn)澆注式瀝青混合料,無論從提高材料質(zhì)量,還是減少設(shè)備損傷,效果明顯,具有推行價(jià)值,甚至可推行至普通瀝青混合材料加工生產(chǎn),為全面提升瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量提供有效幫助。

        科技論文中圖、表的使用規(guī)范

        科技期刊為了形象直觀地表述科學(xué)思想和技術(shù)知識,為了使所表述的內(nèi)容邏輯性和準(zhǔn)確性更強(qiáng),插圖和表格是必不可少的。但論文作者在文章寫作中對圖、表的運(yùn)用往往存在不規(guī)范的問題,造成文章返修?!冻鞘械罉蚺c防洪》雜志的編輯將日常編輯工作中發(fā)現(xiàn)的常見問題進(jìn)行了總結(jié),并根據(jù)問題提出要求,希望對作者投稿有所幫助。

        1.文章中出現(xiàn)的插圖和表格在正文中一定要有文字提到,如“見表1”、“如圖2所示”、“表2為……”。

        2.每一張圖、每一個(gè)表都必須有圖號和圖名、表號和表名,圖號和圖名放在該圖下方,表號和表名放在該表的上方。

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        4.表中如有量,要把量的中文及符號寫出,同時(shí)要把量的單位寫出。

        5.對圖的要求:(1)圖中各種標(biāo)識、文字、符號盡量簡潔,不必要的標(biāo)識一律刪除,標(biāo)識大小一般為7號或小7號,必須能看清楚;(2)為節(jié)省篇幅,每篇文章圖表不要太多,圖表加在一起盡量不要超過5個(gè);(3)本刊不用彩色圖,作者必須對彩色圖先行處理后再投稿;(4)圖中線條必須清晰,不能發(fā)毛、發(fā)虛。

        U414

        B

        1009-7716(2017)03-0225-03

        10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.062

        2016-12-21

        沈志國(1958-),男,浙江鎮(zhèn)海人,工程師,從事機(jī)械制造工藝及設(shè)備工作。

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