沥青路面厂拌热再生设备对比分析研究

2012-11-28秦锐

中国科技信息 2012年15期

关键词：连续式滚筒集料

秦锐

武警水电第九支队,四川成都 613000

沥青路面厂拌热再生设备对比分析研究

秦锐

武警水电第九支队,四川成都 613000

介绍了间歇式和连续式两种沥青路面厂拌热再生设备的基本特征，对两种热再生设备的加热、计量方式、结构性能特点和经济性进行了分析比较，阐述了两种热再生设备在沥青路面厂拌热再生中各自的优缺点及并得出相关结论。

厂拌热再生设备；间歇式；连续式；旧沥青混合料；

引言

据我国交通部“十二五”规划，我国至2015年公路总里程将达到450万公里，高速公路总里程将达到10.8万公里，在已建公路的高级路面中，沥青混凝土路面所占的比例约为 80%。按照沥青路面的设计寿命计算，从现在起，每年有约10%的沥青路面进入大中修期，产生的废旧沥青混合料将达到每年数百万吨之巨，如能将旧沥青混合料再生利用，每年可以节省材料费数亿人民币。10年以后，沥青路面大中修产生的就沥青混合料将达到1000万吨以上，沥青路面的再生利用有着显著的经济效益和社会效益。

沥青路面再生利用技术是指将废旧沥青路面通过机械回收、破碎、筛分，然后根据不同的设计要求，进行配比设计，添加再生剂、新沥青、新集料等，重新拌和，形成满足路用性能的再生沥青混合料的工艺技术。目前具备现代沥青路面厂拌热热再生基本技术特征的设备主要有两种：一种是连续强制式双滚筒沥青混合料热再生设备；另一种是间歇强制式双烘干筒沥青混合料热再生设备。

1.沥青路面厂拌热再生设备的基本特征

厂拌热再生是目前使用最广泛、再生效果最好的沥青路面再生利用方式，也是现阶段最适合我国采用的再生方式，随着厂拌热再生设备的不断改进和完善，其已日益成熟完善，并广泛应用于各类等级公路的再生修复。目前沥青路面厂拌热再生设备具有以下基本技术特征：

1）计量准确，采用自动化系统，确保控制精度，物料和温度的计量、测量及补偿装置等满足热拌沥青混合料规范要求；

2）加热及搅拌充分，对旧混合料设置加热装置，新旧混合料加热工艺良好，搅拌效果优良，旧混合料的最大掺配率大于25%；

3）实现了“视窗”操作，具有故障自动诊断和报警，各种配方、数据的存储、显示和打印；

4）具备良好的除尘系统，确保粉尘、废气的排放达标，避免对环境产生二次污染，有对旧沥青混合料进行加工处理的装置。

2.旧沥青回收料加热方式对比

要使旧沥青混合料获得再生利用，一定要将旧料加热到一定的温度进行融合再生利用，旧沥青混合料的加热方式主要有以下三种：

1）利用过热的新集料，在混合式传热给旧料；

2）利用烘干筒壁间接加热旧料；

3）用一个专门旧沥青混合料的加热装置来加热旧料；

双滚筒连续式再生设备，其外筒如同一个巨大的“单卧轴”搅拌机，旧沥青混合料的加热、再生与新料的混合均在此完成。其对旧沥青回收料的加热是利用过热的新集料在混合时传热给旧沥青混合料，再利用烘干筒壁间接加热旧沥青混合料。新、旧料再生，混合区的搅拌时间长达60s～90s，因而，沥青的再生得以充分进行。

间歇式再生设备对旧料采用一个专门的旧沥青混合料的加热装置来加热，即采用专门加热旧料的烘干筒用燃烧器或高温热空气直接加热的方式，但其加热时间太短(30s～36s)，故即使加入已经在第二烘干筒加热的旧沥青回收料，新旧料混合的扩散阶段也不能充分进行，令新、旧沥青与新、旧集料之间没有较长的时间混合，混合再生沥青料质量不好。

3.集料给料和计量方式对比

3.1 连续式设备给料和计量方法

传统的连续式动态计量采用的是容积式计量，通过皮带机在一定转速下料门的开度来确定集料的供给量，事先需要进行标定，这种计量方式一旦料门被堵，计量误差很大。目前连续式再生设备中采用的集料计量方式是连续式差分式动态计量系统。这种计量系统不同于传统的容积式计量和皮带秤，它是通过称重传感器测得的计量斗物料的减少量来控制集料的供给量，只要预先设定好集料的供给量，称重系统就可以按设定值自动控制物料的流量，如发现偏离设定值系统可以自动通过变频器调整皮带机电机的转速来进行集料流量的调整。

3.2 间歇式设备给料和计量方法

间歇式再生设备新集料是在集料烘干之后，经二次筛分后称量，但旧混合料的计量则完全失去了间歇式设备的优势：旧沥青回收料中的集料不能进行二次筛分，加热后旧混合料的黏性导致计量困难、速度慢、精度难控制。间歇式设备给料和计量的顺序是：冷集料配料→集料烘干→集料热筛分→热集料称量搅拌。

3.3 计量误差分析对比

连续式计量的误差来源：连续式计量的误差=称量系统的静态误差；

间歇式计量的误差来源：间歇式计量的误差=称量系统的静态误差+动态误差；

间歇式计量的动态误差来源是：1）物料加料时的快速跌落，对称重传感器的冲击；2）“空中飞料”带来的附加误差。连续式计量和间歇式计量的误差对比（见附表）：

表1 连续式计量和间歇式计量误差对比

从上面的两种计量方式的对比可以看出，由于连续式计量同样采用称重计量，在动态计量精度上已经达到甚至超过间歇式称重计量所能达到的精度。

4.厂拌热再生设备的结构特点及性能对比

4.1 连续式沥青再生设备

连续式双滚筒再生设备由新集料贮存、计量、输送系统，旧料预处理装置，旧料贮存、计量、输送系统，再生剂、新沥青和矿粉贮存、添加装置，双滚筒加热搅拌装置，成品输送和贮存系统，除尘系统和控制系统组合而成。

连续式双滚筒再生设备具有的优点可以概括成以下几个方面：

1）再生混合料产品质量高具有旧料预处理装置，其功能是对回收的旧料进行破碎、筛分、给料和计量；通过破碎和筛分，可以对旧料进行细化分类和成分分析，再通过给料和计量控制，确保了按设定比例为生产流程添加回收的旧料；计量采用计算机控制系统，集料与沥青的比例准确，再生出的再生混合料产品质量最好；回收料的加热、再生与新料的搅拌都有充分的时间，旧沥青融化彻底，新旧料混合均匀；

2）混合均匀集料顺序加料后，旧料即与高温新集料混合搅拌，在高温新集料的热量转移给旧料的同时，旧料表面的旧沥青融化，一部分也转移到新集料表面；接着是再生剂和新沥青喷入搅拌区混合搅拌，再生剂均匀地与旧沥青接触，加速了旧沥青的再生过程，同时保证了新沥青对于新旧集料的裹覆均匀，形成的集料质量好；最后在新旧集料表面沥青层全部形成的前提下，连续均匀地加入矿粉与广为分散的自由沥青结合，可避免与集料争夺沥青（沥青优先裹覆新、旧集料），还可避免跑粉；

3）热效率高新集料采用逆流式烘干加热，内滚筒外壁散发的热量被搅拌区物料吸收，热损失少，回收料的热量90%来自新集料，10%来自内筒壁和搅拌桨叶的热传导，因此，生产过程省燃料，可节约10%的燃料；

4）生产成本低双滚筒搅拌装置工作时，其内部的气流途径是：空气由成品出料口进入，在搅拌区带走了旧料加热时产生的油烟，经热矿料进料口，在内滚筒火焰区油烟被充分燃烧掉，既保证了废气排放的干净，又可避免除尘布袋被油气污染，可明显降低除尘费用，再生过程的运行成本较间歇式设备低10%左右。

综上所述，采用连续式双滚筒再生设备生产再生沥青混合料，再生效果好、混合充分均匀、节能、环保，旧料掺量比例最高可达50%～60%。同时，也可以生产全新料沥青混合料。

存在的主要问题：

1）由于它是利用干燥筒的外壁进行热辐射，使回收料的添加比例最高只能达到60%；

2）双滚筒式沥青混合料再生设备受目前我国的石料质量现状制约，尚不完全适应我国目前的国情，同时设备相对较复杂，投资费用也较高。

4.2 间歇式厂拌沥青热再生设备

间歇式双烘干筒再生设备有两只烘干筒，一只用作烘干加热新集料，一只用作烘干加热废旧沥青混合料。回收料通过第二顺流式干燥筒烘干和加热。

在我国，由于集料生产和计量控制上和国外有一定的差距，间歇式沥青混凝土搅拌设备具备特有的“二次筛分”装置，国内主要采用间歇式设备。其优点可以概括成以下几个方面：

1）控制平稳新集料可筛分，旧料加热方式合理平稳，新旧材料都有计量控制，搅拌方式采用强制式，搅拌均匀，混合料质量较好；

2）级配稳定且掺料比例可加大骨料在筛分后分别储存于4或6个热料仓中，按照生产配合比的要求对各仓中的规格料分别称量，累积计量，旧料加热至较高的温度时，回收料中的沥青老化现象少，比例最高可达30%～60%，故可以保证各种规格料的准确性和混合料中级配的稳定性，且旧料掺料比例可加大。

3）废气排放在要求范围内，与间歇式沥青混合料拌和设备新料生产时的排放量大致相等。

存在的主要问题：

1）加热旧回收料时，易使旧料沥青不老化，且加热到130℃以上时，产生的烟雾及有害气体因无法完全有效处理，易造成新的污染；

2）为保证新旧料混合均匀和新旧沥青充分裹覆均匀，需增加搅拌时间，因而设备的产量有所下降，且设备相对较复杂，投资费用较高。

5.厂拌沥青热再生设备经济性对比

间歇式再生设备的生产能力主要取决于搅拌筒的容量，在搅拌筒充盈率一定的条件下，随着直径的增大，设备的生产能力将急剧上升。故间歇式设备将随着生产能力的增大而增大。可见连续式双滚筒热再生设备在降低制造成本方面相对于间歇式热再生设备存在着巨大的潜在优势。

间歇式再生设备由于在回收料的加热时采用专门设计的干燥筒及燃烧器，燃烧的热量没有充分利用而浪费了，造成了大量热量的损耗；而连续式再生拌和设备，其在生产时，充分利用了干燥筒的外壁的热辐射和新集料的热交换，提高了热量的利用率；间歇式设备由于增加了旧回收料的计量装置和新旧混合料的搅拌时间，造成间歇式设备的生产率降低，导致成本上升；在维修费用、燃料费用、折旧费用等方面上，连续式双滚筒热再生设备每生产1 t混合料的成本要比间歇式热再生设备低10%左右，成本节约，从长远看这种节约是相对可观的。因此，在节约能源和降低沥青混合料的生产成本方面，双滚筒搅拌设备存在着潜在的发展优势。