国内外厂拌热再生设备的最新研究动态

谢立扬，宋昌伟，梁兴文

1. 长安大学 公路养护装备国家工程实验室，陕西 西安 710064 2. 中交西安筑路机械有限公司，陕西 西安 710200

引言

截至2030年，预计我国公路网总规模将达到580万km，按照沥青路面的设计寿命（15~20年），每年约有12%的沥青路面需要翻修，旧沥青混合料废弃量将达到290万t之多，如能加以利用，每年可节省材料费用3亿元以上，而且这个数字还将以每年15%的速度增长。

作为一种旧路养护维修技术方案，不论考虑经济效益还是社会效益，厂拌热再生搅拌设备都具有明显的优势。通过再生烘干筒加热的旧料，不仅可用于沥青路面的上、中、下面层，而且还能对基层、路基进行补强，重新铺筑的路面标高也不会发生改变。由于厂拌热再生搅拌设备大多采用顺流加热工艺，虽然避免了沥青老化，但在使用过程中也出现了一些问题，如RAP的加热技术不成熟、对RAP的掺配率没有系统的试验验证、加热过程中会产生大量沥青烟和粘料现象比较严重等。

针对这些问题，近几年国内外一些厂家对再生设备的工艺、结构做了大量的研究，开发了相应的产品。本文就国内外最新厂拌热再生设备的工作原理进行论述，为使用者和生产厂家提供参考。

顺流式热再生设备

顺流式热再生设备一般采用第二烘干筒技术进行旧回收料的加热，如图1所示。该技术是指在原间歇式沥青搅拌站的基础上，增加了第二烘干筒、独立的回收料供给输送系统、热回收料存储系统、计量系统、烟气处理系统等。考虑到旧回收料在高温下易老化，所以采用顺流加热，且在燃烧器与第二烘干筒间增加了热气流发生器，以防止燃烧器火焰与旧回收料直接接触，进入烘干筒的热气与旧回收料以对流传热的方式进行烘干加热，这也是目前国内各个厂家普遍采用的方式。

逆流式热再生设备

随着对改性剂和RAP材料研究的深入，逆流烘干筒走进人们的视野，图2是几种逆流加热烘干筒。其优点是：加热的旧沥青混合料能迅速达到要求的温度，加热效率更高且热量利用更加充分，符合当下节能环保的理念。

AMMANN RAH100再生搅拌设备采用逆流式加热，有3个储料仓，用于储存不同规格的冷回收料。料仓位于地下，因此回收料不会受到风化影响。冷回收料从储料仓落到传送带上，在传送带上完成计量，再经提升机送至烘干筒进行烘干加热，如图4（a）所示。烘干筒为两段式逆流滚筒，分为烘干区和燃烧区两部分，安装在搅拌站的顶部，工作时烘干区可旋转，燃烧区固定。回收料从烘干筒一端进入烘干区，运动方向与热气的流动方向相反，在逆流接触过程中实现热量的传递，加热的RAP从烘干筒中部排出，不进入燃烧区，如图4（b）所示，这样避免了RAP与火焰直接接触，防止再生料与黏结剂过热老化，从烘干筒排出的再生料温度可达到165 ℃~180 ℃。

图1 顺流式厂拌热再生设备

图2 热再生逆流式加热搅拌设备

图3 逆流再生烘干筒

图4 冷回收料加热流程

烟气与RAP进行了热交换后，一部分经过滤后排入大气中，另一部分被引至燃烧室，继续循环使用。与传统烘干加热系统相比，热效率提高了10%，并能有效减少沥青老化和有害气体的排放。

双滚筒再生设备

成一定角度，以使底座中的定位销与烘干筒的中心一致。外筒上独特的链式结构具有自清洁功能，能达到减缓粘料的目的。

ASTEC公司对其双滚筒结构进行了改进，独特的进料门设计可限制空气进入滚筒，使用的陶瓷内衬进料槽使物料能自由流入滚筒。外筒壁上安装了偏置侧杆和表面硬化轴套的鞍座链条传动装置，每个耳轴基座与机架

立式热再生烘干筒

立式热再生烘干筒如图8所示，沥青混合料从炉体上方的进料口送入炉内，靠自重经炉内的分流板多次分流下落。在炉膛中部和顶部设有能自动开闭的风门A、B、C。当生产再生混合料时打开风门B、C，关闭风门A。这时，矿料加热装置中部的热气依靠引风机A从风门C、旧料加热风道，经旧料加热装置、风门B及烟道引出。旧沥青混合料在跌落分流的过程中被热气加热，通过旧料加热出料口被提升机送入储备仓，然后按比例输送到搅拌机。在此过程中，旧料加热装置排放的烟气通过旧料加热烟气引流管送入燃烧器再利用，使得燃烧室温度升高，燃烧更加充分，达到节省燃料的目的。若不生产再生混合料，只要关闭风门C、B，打开风门A，就可照常生产。

图5 双滚筒链式结构

图6 双滚筒内部结构

经检测和工程实践，旁路加热入口的初始温度（相对于加热基体的辐射温度）在燃烧器连续正常作业时，能够稳定在450 ℃~480 ℃，符合沥青加热的优化温度值，并有效规避了沥青路面材料再生过程中的二次老化，保证了沥青的路用指标符合施工要求。

RATECH热再生搅拌设备

RATECH热再生搅拌设备如图9所示，燃烧器产生的烟气温度为600 ℃~650 ℃，与冷空气混合后，降到400℃~450 ℃，然后热空气被送到“三角再生烘干筒”的循环管道中，如图10所示。

图8 立式热再生烘干筒

其工作原理如下：再生料由垂直提升机送入设备最高处的螺旋布料器上，提升的RAP通过布料器驱动板均匀地落入烘干仓内，热空气在通道中的温度、流量、速度和压力可自动控制，以400 ℃~450 ℃的温度不断循环，将旧沥青回收料被加热到所需的温度；当热空气在通道中完成其循环时，温度降至180 ℃以下，烟气经除尘器排放后，温度降为90 ℃~95 ℃。

图7 双滚筒烟气流动路径

图9 RATECH热再生搅拌设备

由于驱动板的速度可调节，再生料随驱动板循环旋转，通过热空气间接加热，可以避免驱动板粘料和沥青二次老化的问题。

在RATECH搅拌系统中，RAP有2种不同的使用方式：一是与传统的热再生搅拌设备一样，回收料加热后按一定的百分比与新料一起加入二级搅拌缸中进行混合搅拌，然后装入卡车；二是将回收混合料100%加热，经过一级搅拌缸搅拌后直接装入卡车进行使用，生产的沥青混合料可用于基层路面的使用。

全RAP热再生搅拌设备

图10 RATECH热再生设备燃烧器

图11 RATECH热再生设备热空气通道

全RAP热再生搅拌设备的沥青烟过滤采用多级过滤系统，对有害气体进行多级处理，达到环保的目的，如图12所示。该系统的工作原理为：烟气与再生料经过热交换后，通入一级重力除尘器，较大颗粒的灰尘在重力和惯性力作用下从气体中分离出来，沉降到除尘器锥体底部；经过一级除尘的烟气进入下一段管道，管道上安装了喷雾装置，使热气流冷却，同时冷凝从再生料中挥发出来的碳氢化合物，形成气溶胶雾；最后含尘烟气经过袋式除尘器过滤，排放至大气中。袋式除尘器的布袋采用玻璃纤维制成，可去除微米级的颗粒，除尘效率高达99%。

全RAP热再生搅拌设备的回收料计量装置安装在斜皮带上，经计量的RAP被斜皮带送至烘干筒。由于传热系数和表面积的差异，细再生料温度上升速度比粗再生料快。因此2种旧回收料并不是一起被送进烘干筒，粗集料从烘干筒“头部”进入，而细料是从烘干筒的“中部”进入，这样使粗料加热时间相对较长，最终沥青混合料的出料温度大约为150 ℃。

RAP由通道的热表面间接加热，如图11所示（黄、红色部分）。三角再生烘干仓的传热表面积是传统沥青设备烘干筒的3倍，由于所使用的热空气温度比常规的热再生循环方法（RAP可暴露于600 ℃~650 ℃的温度中）低大约200 ℃，因此RAP中的沥青质量能得到保证，并且排放的烟气浓度可控制在排放限值内。

图12 全RAP热再生搅拌设备

ALEX Sin热再生沥青搅拌站

在ALEX Sin热再生沥青搅拌站中，回收料与火焰不直接接触，该搅拌站具有能实现100%RAP生产的能力，如图13（a）所示。7个燃烧器位于1个加热室下部，并垂直于烘干筒，在其轴线下方依次布置，横截面如图13（b）所示。环形辐射板（宽46 cm）套在烘干筒外表面，防止烘干筒对RAP加热不均匀。7个燃烧器同时工作加热烘干筒筒壁，其产生的680 ℃烟气通过燃烧室从烘干筒的后端部被引入筒中心。散热片是以45°角焊接在滚筒外部，并作为二次传热导体。RAP由筒壁和热气同时进行加热，达到所需要的温度。燃烧器的输出温度由3个红外传感器控制，保持烘干筒内表面温度在480 ℃~540 ℃。燃烧器的工作温度在650 ℃~900℃，沥青或再生剂可以在位于烘干筒末端的混合区进行添加。

热再生沥青搅拌站

在搅拌站中，烘干筒具有双层壳体，旧料在烘干筒内通过对流、传导、辐射多种方式被间接加热。热气在独立的燃烧室内产生，并通过均匀布置在烘干筒内部的不锈钢传热管引导传热，如图14所示。

再生搅拌站采用逆流加热方式，该烘干筒具有双层壳体，外壳体固定不动，内壳体旋转。热交换管安装在内壳体中，RAP从内壳体加入，烟气一部分通入外壳，来加热内壳体筒壁，形成外部传热区域；另一部分通入热交换管中，形成初始传热区域。RAP通过内壳筒壁和热交换管进行加热，达到所需要的温度，烘干筒上部的引风机将产生的沥青烟引导至燃烧室再次燃烧，热气通过循环利用达到节能的效果。由于加热过程中产生的废气与旧料不进行

图13 ALEX Sin热再生沥青搅拌站

图14 热再生沥青搅拌站

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