SBS改性沥青生产工艺流程及产品质量控制

2018-03-02周安锦

城市道桥与防洪 2018年1期

周安锦

（海南路桥沥青改性技术服务有限公司，海南海口 571924）

1 改性沥青成套设备简介

工厂引进由山东大山路桥工程有限公司设计和制造的DE-ME系列改性沥青生产成套设备，进行厂房化组装，每小时SBS改性沥青产量达40 t，可同时满足4个4000型沥青搅拌站生产量需求，设备主机胶体磨采用国外最先进美国DALWORTH和德国SIEFER产品技术，同时具备高速剪切与研磨功能，SBS改性剂不需在混入沥青后再溶胀，SBS改性剂混入沥青后可马上通过胶体磨剪切磨细，设备生产过程采用工艺先进的自动化控制流程。

2 生产装置配置基本要求

2.1 改性剂、稳定剂的称重计量和与沥青的配伍性

SBS、稳定剂称重系统应可自动计量，保障与沥青的配伍性，用电子称称重的SBS料仓2个，输送速度和加入总量按与沥青的配比，依据沥青的瞬时流速和总量采用星型喂料器变频控制电子称减重计量，稳定剂料仓0.5m?，输送速度和加入总量按与沥青的配比，依据沥青的瞬时流速采用星型喂料器变频控制电子称减重计量；控制电脑分别显示和记录瞬时、累计流量并具备输出打印功能。

2.2 沥青和助溶剂的计量和泵送

高温沥青泵由变频器控制，沥青流量采用流量计计量并显示瞬时流量和总量，生产速度可调，批次生产总量可设定，助溶剂的计量和泵送采用自动可变频控制，依据沥青的瞬时流速和总量采用变频控制助溶剂泵流量计量瞬时流量和总量，控制电脑分别显示和记录瞬时、累计流量并具备输出打印功能。

2.3 控制系统

设备的控制系统采用最先进的控制方案，可自动化和手动控制操作生产，各种大功率电机电压、电流，生产过程中涉及的生产速度、沥青和助溶剂瞬时流量和累积量、改性剂和稳定剂瞬时重量和累积量，各温度、压力、液位、发育罐的搅拌时间等参数均在控制界面显示和在工控机储存数据，并具备历史查询和打印输出功能。

3 设备生产工艺流程

3.1 生产工艺流程图

生产工艺流程见图1。

3.2 设备整机生产流程

（1）生产前的准备工作

开始生产前：做好设备预热和运行前的准备和检查。检查控制系统、沥青泵、搅拌器、胶体磨、各液位仪表、温度仪表、压力仪表、电流表等是否达到正常生产要求。a.确定生产何种改性沥青（改性沥青工艺配方）；b.进入参数设置画面，先设定该批次基质沥青总量、生产速度、混料罐调节液位以及SBS、稳定剂等添加物料配比，各温度、压力、液位、搅拌时间等工艺要求参数；c.再设定好相应管线；d.最后启动系统升温，到达生产条件时报警提醒。

（2）SBS改性沥青的连续生产过程

图1 改性沥青生产工艺流程图

通过自动化工控机的参数设定生产量、生产速度和配比和各工艺参数，工控机自动调节实现自动化生产。基质沥青的升温：将130℃基质沥青通过快速升温罐和换热器升温到生产所需温度（175℃～185℃）。沥青、改性剂SBS、助溶剂、稳定剂的计量和混合：如选定混合罐、发育罐，将自动开启阀门和沥青泵向生产混合罐中泵入沥青，经过沥青流量计计量自动调节沥青泵转速达到设定生产速度值，当沥青液位到达混合罐的约一半液位时，自动依次开启混合罐的搅拌电机、开启星形喂料器电机、SBS、稳定剂等上料器电机、向混合罐加入改性剂SBS、稳定剂等助剂，经过电子称重计量自动调节星形喂料器转速达到设定添加比例；如生产配方需加入助溶剂,开启相关阀门经过流量计计量自动调节助溶剂泵转速达到设定生产速度值。过胶体磨研磨：自动开启阀门通向胶体磨、通向发育罐，开启胶体磨（同时启动胶体磨润滑泵与水冷泵）、开启沥青泵；自动调节沥青泵转速，对混料罐液位进行PID调节，使液位稳定在设定值，即开始连续生产；当发育罐中沥青液位到达1/3时自动开启发育罐的搅拌电机，当发育罐中沥青液位到达最大或设定的生产量时，自动依次停沥青泵和胶体磨、混合罐的搅拌电机、星形喂料器电机、上料器电机、关闭相应阀门；改性沥青的发育：手动选择相应发育罐及沥青管路，液位到达一定值后开启发育搅拌，该成品发育罐达到设定生产量，开始计时搅拌时间，搅拌时间到达时报警停止搅拌，高位报警时关闭相应并停止生产泵、胶体磨、发育罐阀门。如发育罐中的改性沥青温度低于要求，以智能仪表控制罐内温度；在170℃以上保温搅拌发育2～3 h，经检验合格后即可开启阀门、开启沥青泵发出成品，成品发出后关闭搅拌器电机、沥青泵和阀门。

3.3 自动化生产流程

设定原料沥青进料速度、批次质量、添加料比例及总量、最佳保持液位以及沥青密度系数，设置相关控制参数，相应管线启动阀门自动打开。

系统温度到达工艺温度，人员盘机没问题后，点击界面自动生产按钮，系统进入自动生产过程。

（1）快速升温罐基质沥青泵启动，升温罐沥青液位达到液位上限自动停止泵送，下限时自动启动沥青泵补充沥青，顶装浮球液位计为液位高限极限位置，浮球动作后基质泵必停，防止液位计失效后溢罐事故发生。升温罐燃烧器依据设置高低限温度进行自动启停及大小火切换，比如设置低限为100℃，中限150℃，高限200℃，当检测沥青温度小于低限时燃烧器自动大火燃烧，达中限后自动转为小火，达高限后停止燃烧器，温度降低一定限度后自动启动燃烧器。升温罐内液位低于低位时，燃烧器不能启动，同时自动开启沥青泵补充沥青，防止干烧引起的沥青老化及其他事故。

（2）开启混料罐沥青泵，沥青经换热器进入混料罐，变频自动调节频率，使沥青流速达设定值并保持，当混料罐液位达一定值，混料搅拌自动启动；液位继续上升到某一定值，自动启动SBS加料系统。依据称重数据单位时间的减少量，以一定合理间隔计算加料速度，依据基质沥青流速及设定物料配比，自动调节喂料器喂料速度，保持恒定的实时配比。同理进行稳定剂添加及配比，达总量后自动停止添加。

（3）当混料罐液位达设定的最佳搅拌液位时，先自动开启胶体磨的润滑系统，延时开启磨机，磨机启动完毕自动开启生产泵进行过磨生产；自动调节生产泵频率，使罐内液位保持最佳搅拌液位并维持恒定，连续生产过程趋于稳定。该过程中系统监测各现场传感器数据，如有异常系统自动选择报警、临时停止相关执行器或系统停机等操作。

（4）连续生产过程中，SBS添加流程为系统自动进行两料仓交替称重交替下料，系统自动积算改性剂添加前沥青量及批次生产结束前的冲洗沥青量，从而计算出中间的SBS配比，调节喂料变频进行实时配伍，依据生产工艺要求，SBS、稳定剂等添加剂将先于沥青完成添加。

（5）批次沥青质量到达，进混料罐基质泵自动停止或切入循环状态。生产过程中添加料已先于沥青完成，以保证预留沥青进行管线冲洗。混料罐剩余沥青泵送完成后，停止混料搅拌并自动停止磨前生产泵，然后停止磨机，关闭相关阀门，批次生产过程完成。

（6）发育搅拌依据内部固定液位自动启停且能人工干预启停，同时发育具有液位变送器及浮球液位计双重控制，防止溢罐事故发生，发育搅拌时间在达到设定液位时开始计时，到设定搅拌时间后报警提示。此自动过程中全程可人工解除故障报警干预操作，防止一些不确定因素造成的自动暂停等中断生产的情况发生。

（7）生产中系统跟踪并记录主要电机的电流变化及各泵处压力，进行故障响应，比如，检测磨机电流达到额定电流值，系统将提示磨机进入满负荷状态，当电流超过额定电流10%，系统进行声光报警，若一定时间内无人员响应，则系统进入暂停状态。保护相关设备，并生成趋势曲线图，有助于分析改进工艺。同时记录其他有用数据，比如发育搅拌时间，发育搅拌开启组合方式，生产过程中的温度等，生成批次报表。该报表可进行历史查询及打印，方便用户存档。打印操作可由事件触发，或时间点触发，可进行人工选择打印。

4 SBS改性沥青产品质量控制[1,2]

（1）按现行规范对每批次入库的基质沥青、SBS改性剂等主要改性沥青原材料进行试验检测，确定原材料各项指标符合规范标准，保证原材料质量。

（2）设备生产过程安排专人实时监控各部位沥青温度，记录各部位温度，如实际沥青温度与生产工艺所需温度出现偏差，及时通过调整锅炉设定温度和相关部位导热油阀门开度的办法解决，定期对基质沥青罐、混料罐及发育罐等关键部位的温控传感器进行标定，减少显示温度与实际温度的误差值，确保实际温度符合生产工艺要求。

（3）定期校正沥青流量计、SBS改性剂等原材料称重传感器，确保原材料计量的精确度，保证生产过程原材料添加量符合设计配合比要求。

（4）批次生产过程需实时监控电脑显示的基质沥青流量、SBS改性剂和稳定剂计量，根据显示数值计算各材料当前渗配量，如出现偏差，应及时更改相关变频器数值来调整电机转速，增加或减少对应原材料落料量，使各原材料实时以配合比设计量同时进入混料罐，各原材料在研磨前在混料罐内瞬时即可充分均匀搅拌，保证SBS改性剂和基质沥青通过胶体磨时能均匀剪切、研磨，提供改性沥青产品质量稳定性和生产效率。

（5）严格记录改性沥青生产发育时间，每批次过磨后的改性沥青应在发育罐内发育3 h，具体以批次抽样试验结果为准。

（6）对每批次经发育后的改性沥青各项性能指标进行试验检测，检测针入度、软化点、延度等各项关键指标是否符合要求，满足性能要求的产品方可出厂。如出现性能指标不符合规范要求产品，及时组织相关操作、试验人员，根据试验结果分析产品问题产生原因，采取延长发育时间或回罐再加工等办法给予解决，直至产品试验合格才可出厂。