申鐵軍

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司 太原市 030006)

0 引言

瀝青作為骨料粘結(jié)劑,在加工、貯運(yùn)、施工使用過(guò)程中,在溫度變化及風(fēng)雨自然條件作用下，長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，其化學(xué)組成發(fā)生變化，物理狀態(tài)變脆開(kāi)裂,這種膠體結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)的不可逆變化[1]，即老化現(xiàn)象。瀝青混合料熱再生成套設(shè)備(一體機(jī)組)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)原材料的控制，關(guān)鍵在于對(duì)瀝青再生回收料在添加生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，難點(diǎn)在于將瀝青回收料內(nèi)所含的瀝青老化控制到最低，既保證混合料溫度又可以控制瀝青老化程度，對(duì)瀝青混合料熱再生設(shè)備提出了更高的要求。

基于此，對(duì)熱再生RAP的拌和中雙烘干滾筒的作用機(jī)理進(jìn)行了分析，同時(shí)，分析了廠拌熱再生烘干筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)性能,指出烘干筒作為加熱瀝青回收料的關(guān)鍵裝置,須能夠在防止瀝青老化的條件下把回收料加熱到足夠的溫度以利于再生[2]，在此基礎(chǔ)上，分析與評(píng)價(jià)了新型瀝青混合料廠拌熱再生設(shè)備相比傳統(tǒng)設(shè)備的性能優(yōu)勢(shì)。

1 新型熱再生設(shè)備的創(chuàng)新點(diǎn)分析

雙烘干滾筒的設(shè)計(jì)有效解決了RAP烘干再生過(guò)程中舊瀝青老化的問(wèn)題，而且節(jié)能環(huán)保。雙烘干滾筒加熱攪拌設(shè)備是在烘干滾筒外加了一個(gè)滾筒，烘干滾筒外殼上裝有多組攪拌葉片，內(nèi)筒和外筒之間行成了第二滾筒。從外筒加入的RAP在第二滾筒內(nèi)吸收烘干滾筒熱傳導(dǎo)的熱量，不接觸明火，從而能夠避免瀝青老化的現(xiàn)象。RAP加熱融化后，其中的瀝青能夠游離出來(lái)，達(dá)到瀝青再生的目的。此外，內(nèi)筒燃?xì)馊紵箖?nèi)外筒間形成氣壓差，攪拌時(shí)所產(chǎn)生的煙塵被吸到內(nèi)筒中燃燒，避免排放到大氣中形成二次污染。新設(shè)備尾部有柵格窗口，熱骨料通過(guò)窗口從干燥滾筒(內(nèi)筒)內(nèi)落入第二滾筒，從外筒不同斷面開(kāi)口處分別加入粉料、熱瀝青、添加劑后，在第二滾筒內(nèi)一起攪拌。干燥滾筒采用逆流加熱方式，其外殼熱量傳遞給正在拌和的混合料，RAP吸收的熱量90%來(lái)自過(guò)熱的骨料，10%來(lái)自筒壁及攪拌葉片的熱傳導(dǎo)，提高了熱效率,它比傳統(tǒng)攪拌的燃料消耗降低了10%左右[3]，見(jiàn)表1。

表1 雙烘干滾筒技術(shù)參數(shù)表

2 設(shè)備機(jī)組對(duì)原材料瀝青老化程度的有效控制

借用熱風(fēng)爐燃燒區(qū)，加熱過(guò)程中粗細(xì)RAP料的合理分離及設(shè)計(jì)有二次回風(fēng)系統(tǒng)致使有低氧空氣(“惰性氣體”)注入加熱區(qū)，為再生料加溫的熱氣含氧量降低利于控制再生料加溫時(shí)的老化。

(1)新型熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)：作用為火焰的燃燒獨(dú)立區(qū)域；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為內(nèi)襯采用三層特殊加工工藝合成的耐高溫水泥澆筑，且配以不銹鋼骨架澆筑養(yǎng)生后而延長(zhǎng)使用壽命。熱風(fēng)爐內(nèi)部采用耐高溫水泥整體澆筑而成，穩(wěn)定可靠，提高了整體使用壽命。頭部裝有熱電偶，可監(jiān)控?zé)犸L(fēng)爐溫度。熱風(fēng)爐外包硅酸鋁纖維板保溫，不銹鋼板外飾。足夠的空間設(shè)計(jì)可保證燃燒器燃燒時(shí)火焰不接觸回收料。關(guān)鍵作用在于有效降低RAP加熱滾筒中氧氣含量從而降低加熱過(guò)程中的RAP的老化程度，且降低熱風(fēng)爐內(nèi)襯的高溫溫度，延長(zhǎng)其使用壽命。

(2)滾筒外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：“大直徑、低轉(zhuǎn)速、小傾斜角”，同型號(hào)的滾筒產(chǎn)品直徑較大(1500型再生滾筒直徑2500mm，長(zhǎng)度10000mm)，轉(zhuǎn)速低(6rpm)、傾斜角度較小(3°)，通過(guò)“溫柔加熱”方式，降低RAP的含水量，達(dá)到目標(biāo)溫度，保證達(dá)到期望料溫時(shí)老化程度降低。

(3)滾筒內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用柔性提料板(特質(zhì)加工鏈條)，并借用“離心率”的特點(diǎn)在緩慢加熱RAP料時(shí)，柔性提料板相互摩擦、鏈條與滾筒內(nèi)壁摩擦，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)、自清潔的生產(chǎn)過(guò)程。從而實(shí)現(xiàn)不粘料、輕維護(hù)、重質(zhì)量的效果。

(4)干燥滾筒摩擦傳動(dòng)設(shè)計(jì)：在機(jī)架上裝有4組內(nèi)裝滾柱軸承的摩擦輪，分別由4臺(tái)軸裝式電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)。托輪采用40Cr合金鋼鍛造而成。滾圈也采用中碳鋼鍛造工藝加工而成，與傳統(tǒng)鑄造方式相比，保證焊接強(qiáng)度的同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命。 干燥滾筒由16Mn耐磨耐高溫鋼板埋弧焊接而成。特殊設(shè)計(jì)粗細(xì)料分級(jí)加熱葉片和柔性防粘提料葉片有利于回收料與熱煙氣進(jìn)行充分熱交換。采用熱風(fēng)爐為骨料進(jìn)行加熱，確?；厥樟喜慌c明火直接接觸，防止瀝青二次老化。筒體外側(cè)裝有硅酸鋁保溫棉(與傳統(tǒng)巖棉相比其特點(diǎn)是無(wú)毒害)以及不銹鋼板裝飾防護(hù)。在干燥筒出料端，安裝有測(cè)量熱骨料溫度的熱電阻測(cè)溫計(jì)和紅外線測(cè)溫裝置(雙系統(tǒng)多通道控制)。

(5)新式提料板對(duì)粗細(xì)RAP料的分離設(shè)計(jì)：因等體積情況下細(xì)料表面積之和大于粗料，故加熱完成的RAP存在粗細(xì)料溫度差異，具體表現(xiàn)為平均溫度正常的情況下，粗料溫度偏低而細(xì)料溫度偏高。而細(xì)料瀝青含量一般都比粗料多，如果溫度太高易導(dǎo)致瀝青老化，采用不同形式的提料葉片對(duì)粗細(xì)料分級(jí)加熱，骨料剛進(jìn)入滾筒時(shí)鉤釘狀的提料板僅將粒徑較大的骨料(一般大于20mm)提升并加熱，從滾筒中部開(kāi)始使用鏈條狀提料板同時(shí)對(duì)粗細(xì)骨料進(jìn)行加熱，以此方法來(lái)減少粗細(xì)料溫度差，減少細(xì)料由于高溫導(dǎo)致的瀝青再次老化。

3 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間對(duì)燃?xì)?煙氣處理

燃?xì)庵饕詿o(wú)污染天然氣等為燃料，新型燃燒器為自主研發(fā)，有助于在整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保證所需熱能平衡。引風(fēng)機(jī)葉輪采用獨(dú)特的防粘連技術(shù)，可降低風(fēng)機(jī)葉輪粘附廢氣中輕組分(油份)物質(zhì)、粉塵的程度，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2、表3。

表2 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)

表3 新型油氣兩用燃燒器技術(shù)參數(shù)表

3.1 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間煙氣處理的環(huán)保系統(tǒng)

設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間煙氣方面主要有：RAP料(瀝青回收料)加熱時(shí)產(chǎn)生的煙氣、成品料卸料時(shí)產(chǎn)生的煙氣、瀝青罐/重油罐加熱過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣。瀝青高溫產(chǎn)生廢氣(危害人體及環(huán)境)，不可直排戶外及布袋(尾氣高溫傷布袋、油氣堵布袋-負(fù)壓降低)。

3.2 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)RAP料加熱產(chǎn)生瀝青煙氣的處理

二次燃燒處理：廢氣送入原生機(jī)烘干滾筒進(jìn)行二次燃燒，從根本上解決了加熱過(guò)程中再生料釋放大量藍(lán)煙污染環(huán)境的問(wèn)題，同時(shí)又可以回收利用部分尾氣熱能。

3.3 內(nèi)循環(huán)引風(fēng)機(jī)效果分析

內(nèi)循環(huán)引風(fēng)機(jī)將廢氣送回到燃燒室進(jìn)風(fēng)箱進(jìn)行二次燃燒，具有如下效果：

(1)可增加熱風(fēng)爐的熱風(fēng)量，提高烘干筒的加熱效率。

(2)可對(duì)部分廢氣進(jìn)行二次燃燒，減少?gòu)U氣排放。

(3)降低熱風(fēng)爐的運(yùn)行溫度，延長(zhǎng)熱風(fēng)爐的使用壽命。

3.4 外部引風(fēng)機(jī)效果分析

外部引風(fēng)機(jī)將廢氣送入原生機(jī)烘干滾筒進(jìn)行二次燃燒，具有如下效果：

(1)利用了再生廢氣的熱能對(duì)原生骨料進(jìn)行加熱。

(2)對(duì)廢氣進(jìn)行二次燃燒，大大降低了再生料加熱后釋放的輕組分(油份)物質(zhì)對(duì)布袋除塵器的損害程度。

4 新型瀝青混合料熱再生廠拌設(shè)備機(jī)組優(yōu)勢(shì)分析

4.1 設(shè)備燃料儲(chǔ)存過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)分析

(1)天然氣：主要通過(guò)天然氣管道直接輸送到燃燒器相關(guān)閥組。

(2)燃燒油：運(yùn)用原有的儲(chǔ)油系統(tǒng)，同時(shí)在設(shè)備樓上設(shè)置有燃料過(guò)渡桶，確保設(shè)備使用過(guò)程的安全與穩(wěn)定。

4.2 燃料使用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)分析

燃料使用過(guò)程中設(shè)備的優(yōu)越性在于其設(shè)計(jì)上對(duì)燃料的消耗控制，同等條件下，能耗越低，對(duì)用戶及社會(huì)價(jià)值越高，工況下燃料消耗量為：天然氣耗氣量≤6.5m3/t骨料；燃燒油耗油量≤7kg/t骨料；在與原生機(jī)并行使用時(shí)，因再生機(jī)組加熱產(chǎn)生的煙氣有部分回到原生機(jī)滾筒，提供熱能實(shí)際有效也降低原生機(jī)組的燃料消耗量。

4.3 新型瀝青混合料廠拌熱再生設(shè)備工藝流程

新型瀝青混合料廠拌熱再生設(shè)備工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 新型瀝青混合料廠拌熱再生設(shè)備工藝流程

(1)冷料精確輸送

皮帶輸送跑偏自動(dòng)調(diào)整裝置且再生皮帶給料器內(nèi)部安裝有稱重傳感器，與PLC配合控制調(diào)節(jié)皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)單倉(cāng)輸出量的精度控制。集料皮帶輸送機(jī)的皮帶是特制無(wú)接口高耐磨、高強(qiáng)度橡膠皮帶，皮帶機(jī)的托輥與擋輥均采用內(nèi)置油封式軸承，長(zhǎng)期工作無(wú)需潤(rùn)滑。皮帶輸送機(jī)的兩端分別裝有皮帶內(nèi)側(cè)和外側(cè)清掃器。在其尾部安裝有皮帶張緊調(diào)節(jié)裝置，以及皮帶跑偏自動(dòng)校正的側(cè)邊擋輪。

(2)溫度智能顯示

自主軟件設(shè)計(jì)，各關(guān)鍵控制成品料溫度顯示清晰，且控制界面便捷易懂。人機(jī)界面操作單元與電腦互為冗余控制，操作人員可通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)攪拌設(shè)備生產(chǎn)的全過(guò)程控制與管理。

(3)質(zhì)量精度安全控制

冷料輸送時(shí)(冷配料系統(tǒng)中各種材料的比例是通過(guò)調(diào)整喂料皮帶的帶速對(duì)配料斗產(chǎn)量進(jìn)行標(biāo)定。這樣往往會(huì)由于配料斗內(nèi)物料料位高低變化、粒徑規(guī)格變化、原材料來(lái)源變化而引起配料配比產(chǎn)生變異)創(chuàng)新地將“皮帶秤”連續(xù)式稱量技術(shù)引入廠拌熱再生配料系統(tǒng)，徹底避免由于料斗內(nèi)物料料位高低變化引起的配比變異；靜態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)量精度處行業(yè)領(lǐng)先；配套再生劑添加系統(tǒng)。老化安全控制：保證RAP料生產(chǎn)過(guò)程中的老化過(guò)程安全。

(4)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械/電氣安全控制

PLC進(jìn)行全自動(dòng)科學(xué)控制(根據(jù)設(shè)定數(shù)據(jù)而運(yùn)轉(zhuǎn))、每個(gè)料倉(cāng)均裝備有缺料聲光報(bào)警裝置、提升機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶有電磁制動(dòng)防逆轉(zhuǎn)裝置、燃燒器運(yùn)用高智能型機(jī)電一體化全自動(dòng)數(shù)控燃燒器、爐膛及廢氣溫度設(shè)定報(bào)警值(紅外線檢測(cè)溫度)[4]。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上述，新型設(shè)備在原干燥滾筒的基礎(chǔ)上引入雙烘干滾筒的設(shè)計(jì)解決了老化問(wèn)題且廢氣有效處理。該設(shè)備創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下：

(1)骨料、瀝青及粉塵的拌和由自落式變?yōu)閺?qiáng)制式。

(2)新瀝青和RAP不再暴露于高溫燃?xì)饬髦?，避免了瀝青的高溫老化。

(3)過(guò)熱的骨料拌和時(shí)間長(zhǎng)達(dá)90s，充分滿足了再生過(guò)程及均勻拌和的時(shí)間需求，RAP的摻配率可達(dá)50%。

(4)礦粉等直接加入到第二滾筒中，避免了礦粉隨燃?xì)饬魇⒌膯?wèn)題。同時(shí)高溫裂解的輕質(zhì)煙塵被吸入到火焰中而焚化，大大減少了環(huán)境污染。