双滚筒连续式沥青搅拌设备方案设计

2015-11-16曹勇涛

筑路机械与施工机械化 2015年9期

曹勇涛

摘要：通过分析双滚筒加热搅拌装置的工作机理，提出了双滚筒连续式沥青搅拌设备的工艺流程、各系统的主要功能和典型的设计方案；同时指出了在使用双滚筒连续式搅拌设备的工程实践中，骨料的水分、沥青的温度、再生料的添加对连续计量和级配的影响都需要重点关注。

关键词：双滚筒；连续计量；沥青搅拌设备；设计方案

中图分类号：U415.52文献标志码：B

0引言

热拌沥青混合料（Hotmix Asphalt Mixture，简称HMA ）是根据设定的配合比，将按比例混合的矿质料加热到一定温度，与热沥青在搅拌设备中高温拌和而成。加工好的混合料被保温运输工具运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实。

根据工艺流程的不同，生产热拌沥青混合料的搅拌设备分为强制间歇式沥青搅拌设备和连续式沥青搅拌设备。本文通过分析美国ASTEC双滚筒加热搅拌装置的技术特点，提出连续式搅拌设备的工艺流程、各系统的功能要求，并制定设计方案。

1双滚筒加热搅拌装置的工作机理

1.1双滚筒加热搅拌机理

美国ASTEC公司双滚筒加热搅拌技术的工作机理如图1所示。内筒体与强制间歇式干燥筒的逆流式加热机理相同，

图1双滚筒加热搅拌

内表面布满了不同规格的提料叶片，外表面布置了大量的搅拌叶片。筒体在旋转的过程中实现对骨料的逆流式加热。内筒体中的骨料加热到所需温度后，自动流入内筒体外、外筒体内，通过外筒体上不同位置的接口，按顺序依次加入再生料、粉料、沥青和添加剂等。加热筒通过搅拌叶片的强制搅拌，实现各种热拌沥青混合料的连续生产[12]。

1.2双滚筒加热搅拌装置

依据双滚筒加热搅拌机理制成的双滚筒加热搅拌装置如图2所示。在内筒体的加热区，根据不同位置的加热需要，分布了火焰区、加热区、混合区和导料区4种提料叶片；在搅拌区内，干燥筒体外壳的不同位置上预留接口，通过接口进行粉料、沥青和添加剂的添加，从而快速、高效地生产热拌沥青混合料。若需生产再生料，只需增加再生料配料和计量装置，直接向搅拌区添加再生料，无需增加第二个干燥筒，再生料添加量可达50%左右；回收的沥青混合物不会与燃烧器的火焰直接接触，杜绝了沥青的老化，有效保证了各种生产条件下的成品料品质[3]。

图2双滚筒加热搅拌装置

2双滚筒连续式搅拌设备的工艺流程

热拌沥青混合料是根据设定的配合比，将经过加热达到一定温度的骨料与热的粘稠沥青、粉料高温拌和而成的[4]。根据双滚筒加热搅拌装置所具有的功能，还需要设计配料系统（实现骨料的连续计量和输送）、沥青系统（实现沥青的储存、加热和连续计量）、粉料系统（实现粉料的储存和连续计量）、成品料系统（将搅拌好的成品料连续输送至成品仓储存，并要在一定条件下实现成品料的保温）、控制系统（将各系统有序地联系在一起），这就形成了图3所示的工艺流程。同时，再生料和其他添加剂也能很方便地添加。

图3双滚筒连续式搅拌设备工艺流程

3双滚筒连续式搅拌设备方案设计

3.1双滚筒连续式搅拌设备结构组成

根据双滚筒连续式搅拌设备的工艺流程，双滚筒连续式搅拌设备以双滚筒加热搅拌装置为核心，生产热拌沥青混合料需具备双滚筒（含燃烧器）、配料系统、除尘系统、粉料系统、沥青系统、成品料储存系统和控制系统。若需添加再生料，还需增配再生料配料计量系统。若需增配添加剂系统，只需根据再生料特征增加相应的添加系统即可。双滚筒加热搅拌装置均按路面施工工艺预留相应的物料添加接口。

3.2双滚筒连续式搅拌设备各系统功能要求

与强制间歇式沥青搅拌设备不同，双滚筒连续式搅拌设备是在加热前对原料进行计量的，因此原材料中的水分对级配有很大影响。此外，冷料斗进料和成品料排放是非连续进行的，而沥青系统的计量、成品料的排放是连续进行的。因此各系统功能要求具体如下。

3.2.1配料系统

对于强制间歇式沥青搅拌设备而言，冷配料采用容积式计量形成粗级配就可满足配料的需要；但对于连续式搅拌设备，除冷料斗的上料宽度和上料高度要满足装载机的基本需要之外，连续计量是配料系统的核心。首先，通过变频电机控制皮带给料机的给料速度，根据级配需要调整供料量；其次，要保证通过皮带称确认的供料量与目标级配一致或在许可的误差范围内，同时需在配料皮带机前端配置缺料报警装置。配料完成后还需要知道骨料的总量，在扣除水分后，匹配沥青和粉料，满足实际目标级配的油石比要求。

3.2.2除尘系统

搅拌设备在运转过程中，因骨料的输送和加热会产生大量的粉尘，故必须通过除尘系统将粉尘收集起来，避免污染环境。在最理想的情况下，整个系统产生的回收粉将直接回收利用，不影响级配；但在工程实践中，回收粉会根据级配设计需要，排出一部分或全部排放。这是由于回收粉来源于骨料，且经过计量，所以排放回收粉后，需要重新补偿新粉，确保回收粉的变化不影响级配。

3.2.3粉料系统

根据目标级配的要求和骨料加热过程的实际情况，在整个生产过程中要添加新粉，以保证级配中0075 mm以下粒径粉料的比例。

3.2.4沥青系统

沥青的储存、加热和连续计量是沥青系统要实现的功能。由于沥青是在高温下连续计量的，温度的变化对沥青的计量精度有较大影响，因此，沥青系统的核心技术是计量技术和沥青计量的标定技术。

3.2.5成品料储存系统

双滚筒将成品料拌和好后，成品料将被连续排出，因此采用刮板链输送系统将成品料连续输送至成品仓储存。

3.2.6控制系统

控制系统需要以双滚筒为核心，将配料、沥青、粉料、成品料系统等有机地组织起来，实现连续计量、生产成品料。如在生产过程中发生异常情况应能够及时报警。由于对骨料先称量后加热，骨料中的水分加热后会蒸发掉，从而导致级配发生变化，因此设计控制系统时也要考虑这个因素的影响。endprint

3.3双滚筒连续式搅拌设备的总体方案设计

依据双滚筒连续式搅拌设备的工艺流程和各系统的功能要求，设计了图4所示的双滚筒连续式搅拌设备，并在山西太原某工地施工。实践表明，该设备各项指标均能满足连续施工级配的要求，同时单位时间的能耗降低约10%。由于没有热料筛分、提升和储存环节，设备的故障点大大减少。经检验，相邻2个时间段的成品料差异可忽略不计，对于实现连续大批量生产优势明显。

图4双滚筒连续式沥青混合料搅拌设备典型方案

4使用双滚筒搅拌装置的注意事项

连续式搅拌设备在美国和欧洲有大量成熟的使用案例，但在国内的推广还处于起步阶段。因此在项目实施时，除了有完善的方案设计外，还需关注以下几方面事项。

（1）原材料的品质和组分的稳定是影响成品质量稳定的首要因素，因此原材料破碎、存放、运输和管理的过程需要重点关注。

（2）因骨料是在称量后加热，故骨料中的水分变化会影响油石比，从而影响成品料级配；因此在称量、控制系统的方案设计和工程实践中要充分考虑这些因素。

（3）在国内的工程实践中，回收粉使用程度不统一，排出去的回收粉和加进系统的新粉数量要满足要求，组分也要十分接近，否则成品料级配会发生变化。

5结语

双滚筒连续式搅拌设备因其工艺流程中无热料提升、筛分和热料储存环节，大大减少了热量散失和故障点；由于采用了双滚筒结构，内筒加热，外筒强制搅拌，加热效率高，纯搅拌时间可达60～90 s；再生料不与火焰直接接触，杜绝了沥青老化，可快速高效地连续提供成品料和生产再生料。

总而言之，双滚筒连续式搅拌设备的操作工艺简单，使用成本、维护成本低，可靠性高，是进行沥青混合料生产的一个新选择。

参考文献：

[1]李世坤.沥青再生设备综述[J].筑路机械与施工机械化，2003，20（1）：2122.

[2]杨向阳.连续式与间歇式沥青搅拌设备性能比较[J].筑路机械与施工机械化，2011，28（12）：1920.