雙滾筒連續(xù)式瀝青攪拌設(shè)備方案設(shè)計(jì)

曹勇濤

摘要：通過(guò)分析雙滾筒加熱攪拌裝置的工作機(jī)理，提出了雙滾筒連續(xù)式瀝青攪拌設(shè)備的工藝流程、各系統(tǒng)的主要功能和典型的設(shè)計(jì)方案；同時(shí)指出了在使用雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備的工程實(shí)踐中，骨料的水分、瀝青的溫度、再生料的添加對(duì)連續(xù)計(jì)量和級(jí)配的影響都需要重點(diǎn)關(guān)注。

關(guān)鍵詞：雙滾筒；連續(xù)計(jì)量；瀝青攪拌設(shè)備；設(shè)計(jì)方案

中圖分類(lèi)號(hào)：U415.52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0引言

熱拌瀝青混合料（Hotmix Asphalt Mixture，簡(jiǎn)稱HMA ）是根據(jù)設(shè)定的配合比，將按比例混合的礦質(zhì)料加熱到一定溫度，與熱瀝青在攪拌設(shè)備中高溫拌和而成。加工好的混合料被保溫運(yùn)輸工具運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，并在熱態(tài)下進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)。

根據(jù)工藝流程的不同，生產(chǎn)熱拌瀝青混合料的攪拌設(shè)備分為強(qiáng)制間歇式瀝青攪拌設(shè)備和連續(xù)式瀝青攪拌設(shè)備。本文通過(guò)分析美國(guó)ASTEC雙滾筒加熱攪拌裝置的技術(shù)特點(diǎn)，提出連續(xù)式攪拌設(shè)備的工藝流程、各系統(tǒng)的功能要求，并制定設(shè)計(jì)方案。

1雙滾筒加熱攪拌裝置的工作機(jī)理

1.1雙滾筒加熱攪拌機(jī)理

美國(guó)ASTEC公司雙滾筒加熱攪拌技術(shù)的工作機(jī)理如圖1所示。內(nèi)筒體與強(qiáng)制間歇式干燥筒的逆流式加熱機(jī)理相同，

圖1雙滾筒加熱攪拌

內(nèi)表面布滿了不同規(guī)格的提料葉片，外表面布置了大量的攪拌葉片。筒體在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)骨料的逆流式加熱。內(nèi)筒體中的骨料加熱到所需溫度后，自動(dòng)流入內(nèi)筒體外、外筒體內(nèi)，通過(guò)外筒體上不同位置的接口，按順序依次加入再生料、粉料、瀝青和添加劑等。加熱筒通過(guò)攪拌葉片的強(qiáng)制攪拌，實(shí)現(xiàn)各種熱拌瀝青混合料的連續(xù)生產(chǎn)[12]。

1.2雙滾筒加熱攪拌裝置

依據(jù)雙滾筒加熱攪拌機(jī)理制成的雙滾筒加熱攪拌裝置如圖2所示。在內(nèi)筒體的加熱區(qū)，根據(jù)不同位置的加熱需要，分布了火焰區(qū)、加熱區(qū)、混合區(qū)和導(dǎo)料區(qū)4種提料葉片；在攪拌區(qū)內(nèi)，干燥筒體外殼的不同位置上預(yù)留接口，通過(guò)接口進(jìn)行粉料、瀝青和添加劑的添加，從而快速、高效地生產(chǎn)熱拌瀝青混合料。若需生產(chǎn)再生料，只需增加再生料配料和計(jì)量裝置，直接向攪拌區(qū)添加再生料，無(wú)需增加第二個(gè)干燥筒，再生料添加量可達(dá)50%左右；回收的瀝青混合物不會(huì)與燃燒器的火焰直接接觸，杜絕了瀝青的老化，有效保證了各種生產(chǎn)條件下的成品料品質(zhì)[3]。

圖2雙滾筒加熱攪拌裝置

2雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備的工藝流程

熱拌瀝青混合料是根據(jù)設(shè)定的配合比，將經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到一定溫度的骨料與熱的粘稠瀝青、粉料高溫拌和而成的[4]。根據(jù)雙滾筒加熱攪拌裝置所具有的功能，還需要設(shè)計(jì)配料系統(tǒng)（實(shí)現(xiàn)骨料的連續(xù)計(jì)量和輸送）、瀝青系統(tǒng)（實(shí)現(xiàn)瀝青的儲(chǔ)存、加熱和連續(xù)計(jì)量）、粉料系統(tǒng)（實(shí)現(xiàn)粉料的儲(chǔ)存和連續(xù)計(jì)量）、成品料系統(tǒng)（將攪拌好的成品料連續(xù)輸送至成品倉(cāng)儲(chǔ)存，并要在一定條件下實(shí)現(xiàn)成品料的保溫）、控制系統(tǒng)（將各系統(tǒng)有序地聯(lián)系在一起），這就形成了圖3所示的工藝流程。同時(shí)，再生料和其他添加劑也能很方便地添加。

圖3雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備工藝流程

3雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備方案設(shè)計(jì)

3.1雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

根據(jù)雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備的工藝流程，雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備以雙滾筒加熱攪拌裝置為核心，生產(chǎn)熱拌瀝青混合料需具備雙滾筒（含燃燒器）、配料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、粉料系統(tǒng)、瀝青系統(tǒng)、成品料儲(chǔ)存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。若需添加再生料，還需增配再生料配料計(jì)量系統(tǒng)。若需增配添加劑系統(tǒng)，只需根據(jù)再生料特征增加相應(yīng)的添加系統(tǒng)即可。雙滾筒加熱攪拌裝置均按路面施工工藝預(yù)留相應(yīng)的物料添加接口。

3.2雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備各系統(tǒng)功能要求

與強(qiáng)制間歇式瀝青攪拌設(shè)備不同，雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備是在加熱前對(duì)原料進(jìn)行計(jì)量的，因此原材料中的水分對(duì)級(jí)配有很大影響。此外，冷料斗進(jìn)料和成品料排放是非連續(xù)進(jìn)行的，而瀝青系統(tǒng)的計(jì)量、成品料的排放是連續(xù)進(jìn)行的。因此各系統(tǒng)功能要求具體如下。

3.2.1配料系統(tǒng)

對(duì)于強(qiáng)制間歇式瀝青攪拌設(shè)備而言，冷配料采用容積式計(jì)量形成粗級(jí)配就可滿足配料的需要；但對(duì)于連續(xù)式攪拌設(shè)備，除冷料斗的上料寬度和上料高度要滿足裝載機(jī)的基本需要之外，連續(xù)計(jì)量是配料系統(tǒng)的核心。首先，通過(guò)變頻電機(jī)控制皮帶給料機(jī)的給料速度，根據(jù)級(jí)配需要調(diào)整供料量；其次，要保證通過(guò)皮帶稱確認(rèn)的供料量與目標(biāo)級(jí)配一致或在許可的誤差范圍內(nèi)，同時(shí)需在配料皮帶機(jī)前端配置缺料報(bào)警裝置。配料完成后還需要知道骨料的總量，在扣除水分后，匹配瀝青和粉料，滿足實(shí)際目標(biāo)級(jí)配的油石比要求。

3.2.2除塵系統(tǒng)

攪拌設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，因骨料的輸送和加熱會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，故必須通過(guò)除塵系統(tǒng)將粉塵收集起來(lái)，避免污染環(huán)境。在最理想的情況下，整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的回收粉將直接回收利用，不影響級(jí)配；但在工程實(shí)踐中， 回收粉會(huì)根據(jù)級(jí)配設(shè)計(jì)需要，排出一部分或全部排放。這是由于回收粉來(lái)源于骨料，且經(jīng)過(guò)計(jì)量，所以排放回收粉后，需要重新補(bǔ)償新粉，確?；厥辗鄣淖兓挥绊懠?jí)配。

3.2.3粉料系統(tǒng)

根據(jù)目標(biāo)級(jí)配的要求和骨料加熱過(guò)程的實(shí)際情況，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中要添加新粉，以保證級(jí)配中0075 mm以下粒徑粉料的比例。

3.2.4瀝青系統(tǒng)

瀝青的儲(chǔ)存、加熱和連續(xù)計(jì)量是瀝青系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能。由于瀝青是在高溫下連續(xù)計(jì)量的，溫度的變化對(duì)瀝青的計(jì)量精度有較大影響，因此，瀝青系統(tǒng)的核心技術(shù)是計(jì)量技術(shù)和瀝青計(jì)量的標(biāo)定技術(shù)。

3.2.5成品料儲(chǔ)存系統(tǒng)

雙滾筒將成品料拌和好后，成品料將被連續(xù)排出，因此采用刮板鏈輸送系統(tǒng)將成品料連續(xù)輸送至成品倉(cāng)儲(chǔ)存。

3.2.6控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)需要以雙滾筒為核心，將配料、瀝青、粉料、成品料系統(tǒng)等有機(jī)地組織起來(lái)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)計(jì)量、生產(chǎn)成品料。如在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生異常情況應(yīng)能夠及時(shí)報(bào)警。由于對(duì)骨料先稱量后加熱，骨料中的水分加熱后會(huì)蒸發(fā)掉，從而導(dǎo)致級(jí)配發(fā)生變化，因此設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)也要考慮這個(gè)因素的影響。endprint

3.3雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備的總體方案設(shè)計(jì)

依據(jù)雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備的工藝流程和各系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)了圖4所示的雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備，并在山西太原某工地施工。實(shí)踐表明，該設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足連續(xù)施工級(jí)配的要求，同時(shí)單位時(shí)間的能耗降低約10%。由于沒(méi)有熱料篩分、提升和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，設(shè)備的故障點(diǎn)大大減少。經(jīng)檢驗(yàn)，相鄰2個(gè)時(shí)間段的成品料差異可忽略不計(jì)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)連續(xù)大批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)明顯。

圖4雙滾筒連續(xù)式瀝青混合料攪拌設(shè)備典型方案

4使用雙滾筒攪拌裝置的注意事項(xiàng)

連續(xù)式攪拌設(shè)備在美國(guó)和歐洲有大量成熟的使用案例，但在國(guó)內(nèi)的推廣還處于起步階段。因此在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，除了有完善的方案設(shè)計(jì)外，還需關(guān)注以下幾方面事項(xiàng)。

（1） 原材料的品質(zhì)和組分的穩(wěn)定是影響成品質(zhì)量穩(wěn)定的首要因素，因此原材料破碎、存放、運(yùn)輸和管理的過(guò)程需要重點(diǎn)關(guān)注。

（2） 因骨料是在稱量后加熱，故骨料中的水分變化會(huì)影響油石比，從而影響成品料級(jí)配；因此在稱量、控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中要充分考慮這些因素。

（3） 在國(guó)內(nèi)的工程實(shí)踐中，回收粉使用程度不統(tǒng)一，排出去的回收粉和加進(jìn)系統(tǒng)的新粉數(shù)量要滿足要求，組分也要十分接近，否則成品料級(jí)配會(huì)發(fā)生變化。

5結(jié)語(yǔ)

雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備因其工藝流程中無(wú)熱料提升、篩分和熱料儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，大大減少了熱量散失和故障點(diǎn)；由于采用了雙滾筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒加熱，外筒強(qiáng)制攪拌，加熱效率高，純攪拌時(shí)間可達(dá)60～90 s；再生料不與火焰直接接觸，杜絕了瀝青老化，可快速高效地連續(xù)提供成品料和生產(chǎn)再生料。

總而言之，雙滾筒連續(xù)式攪拌設(shè)備的操作工藝簡(jiǎn)單，使用成本、維護(hù)成本低，可靠性高，是進(jìn)行瀝青混合料生產(chǎn)的一個(gè)新選擇。

參考文獻(xiàn)：

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[3]拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4]JT/T 270—2002，強(qiáng)制間歇式瀝青混合料攪拌設(shè)備[S].

[責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華]endprint