國(guó)內(nèi)外廠拌熱再生設(shè)備的最新研究動(dòng)態(tài)

謝立揚(yáng)，宋昌偉，梁興文

1. 長(zhǎng)安大學(xué) 公路養(yǎng)護(hù)裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064 2. 中交西安筑路機(jī)械有限公司，陜西 西安 710200

引言

截至2030年，預(yù)計(jì)我國(guó)公路網(wǎng)總規(guī)模將達(dá)到580萬(wàn)km，按照瀝青路面的設(shè)計(jì)壽命（15~20年），每年約有12%的瀝青路面需要翻修，舊瀝青混合料廢棄量將達(dá)到290萬(wàn)t之多，如能加以利用，每年可節(jié)省材料費(fèi)用3億元以上，而且這個(gè)數(shù)字還將以每年15%的速度增長(zhǎng)。

作為一種舊路養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)方案，不論考慮經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益，廠拌熱再生攪拌設(shè)備都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)再生烘干筒加熱的舊料，不僅可用于瀝青路面的上、中、下面層，而且還能對(duì)基層、路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，重新鋪筑的路面標(biāo)高也不會(huì)發(fā)生改變。由于廠拌熱再生攪拌設(shè)備大多采用順流加熱工藝，雖然避免了瀝青老化，但在使用過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如RAP的加熱技術(shù)不成熟、對(duì)RAP的摻配率沒有系統(tǒng)的試驗(yàn)驗(yàn)證、加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量瀝青煙和粘料現(xiàn)象比較嚴(yán)重等。

針對(duì)這些問(wèn)題，近幾年國(guó)內(nèi)外一些廠家對(duì)再生設(shè)備的工藝、結(jié)構(gòu)做了大量的研究，開發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品。本文就國(guó)內(nèi)外最新廠拌熱再生設(shè)備的工作原理進(jìn)行論述，為使用者和生產(chǎn)廠家提供參考。

順流式熱再生設(shè)備

順流式熱再生設(shè)備一般采用第二烘干筒技術(shù)進(jìn)行舊回收料的加熱，如圖1所示。該技術(shù)是指在原間歇式瀝青攪拌站的基礎(chǔ)上，增加了第二烘干筒、獨(dú)立的回收料供給輸送系統(tǒng)、熱回收料存儲(chǔ)系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)等?？紤]到舊回收料在高溫下易老化，所以采用順流加熱，且在燃燒器與第二烘干筒間增加了熱氣流發(fā)生器，以防止燃燒器火焰與舊回收料直接接觸，進(jìn)入烘干筒的熱氣與舊回收料以對(duì)流傳熱的方式進(jìn)行烘干加熱，這也是目前國(guó)內(nèi)各個(gè)廠家普遍采用的方式。

逆流式熱再生設(shè)備

隨著對(duì)改性劑和RAP材料研究的深入，逆流烘干筒走進(jìn)人們的視野，圖2是幾種逆流加熱烘干筒。其優(yōu)點(diǎn)是：加熱的舊瀝青混合料能迅速達(dá)到要求的溫度，加熱效率更高且熱量利用更加充分，符合當(dāng)下節(jié)能環(huán)保的理念。

AMMANN RAH100再生攪拌設(shè)備采用逆流式加熱，有3個(gè)儲(chǔ)料倉(cāng)，用于儲(chǔ)存不同規(guī)格的冷回收料。料倉(cāng)位于地下，因此回收料不會(huì)受到風(fēng)化影響。冷回收料從儲(chǔ)料倉(cāng)落到傳送帶上，在傳送帶上完成計(jì)量，再經(jīng)提升機(jī)送至烘干筒進(jìn)行烘干加熱，如圖4（a）所示。烘干筒為兩段式逆流滾筒，分為烘干區(qū)和燃燒區(qū)兩部分，安裝在攪拌站的頂部，工作時(shí)烘干區(qū)可旋轉(zhuǎn)，燃燒區(qū)固定?；厥樟蠌暮娓赏惨欢诉M(jìn)入烘干區(qū)，運(yùn)動(dòng)方向與熱氣的流動(dòng)方向相反，在逆流接觸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞，加熱的RAP從烘干筒中部排出，不進(jìn)入燃燒區(qū)，如圖4（b）所示，這樣避免了RAP與火焰直接接觸，防止再生料與黏結(jié)劑過(guò)熱老化，從烘干筒排出的再生料溫度可達(dá)到165 ℃~180 ℃。

圖1 順流式廠拌熱再生設(shè)備

圖2 熱再生逆流式加熱攪拌設(shè)備

圖3 逆流再生烘干筒

圖4 冷回收料加熱流程

煙氣與RAP進(jìn)行了熱交換后，一部分經(jīng)過(guò)濾后排入大氣中，另一部分被引至燃燒室，繼續(xù)循環(huán)使用。與傳統(tǒng)烘干加熱系統(tǒng)相比，熱效率提高了10%，并能有效減少瀝青老化和有害氣體的排放。

雙滾筒再生設(shè)備

成一定角度，以使底座中的定位銷與烘干筒的中心一致。外筒上獨(dú)特的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)具有自清潔功能，能達(dá)到減緩粘料的目的。

ASTEC公司對(duì)其雙滾筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，獨(dú)特的進(jìn)料門設(shè)計(jì)可限制空氣進(jìn)入滾筒，使用的陶瓷內(nèi)襯進(jìn)料槽使物料能自由流入滾筒。外筒壁上安裝了偏置側(cè)桿和表面硬化軸套的鞍座鏈條傳動(dòng)裝置，每個(gè)耳軸基座與機(jī)架

立式熱再生烘干筒

立式熱再生烘干筒如圖8所示，瀝青混合料從爐體上方的進(jìn)料口送入爐內(nèi)，靠自重經(jīng)爐內(nèi)的分流板多次分流下落。在爐膛中部和頂部設(shè)有能自動(dòng)開閉的風(fēng)門A、B、C。當(dāng)生產(chǎn)再生混合料時(shí)打開風(fēng)門B、C，關(guān)閉風(fēng)門A。這時(shí)，礦料加熱裝置中部的熱氣依靠引風(fēng)機(jī)A從風(fēng)門C、舊料加熱風(fēng)道，經(jīng)舊料加熱裝置、風(fēng)門B及煙道引出。舊瀝青混合料在跌落分流的過(guò)程中被熱氣加熱，通過(guò)舊料加熱出料口被提升機(jī)送入儲(chǔ)備倉(cāng)，然后按比例輸送到攪拌機(jī)。在此過(guò)程中，舊料加熱裝置排放的煙氣通過(guò)舊料加熱煙氣引流管送入燃燒器再利用，使得燃燒室溫度升高，燃燒更加充分，達(dá)到節(jié)省燃料的目的。若不生產(chǎn)再生混合料，只要關(guān)閉風(fēng)門C、B，打開風(fēng)門A，就可照常生產(chǎn)。

圖5 雙滾筒鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

圖6 雙滾筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)

經(jīng)檢測(cè)和工程實(shí)踐，旁路加熱入口的初始溫度（相對(duì)于加熱基體的輻射溫度）在燃燒器連續(xù)正常作業(yè)時(shí)，能夠穩(wěn)定在450 ℃~480 ℃，符合瀝青加熱的優(yōu)化溫度值，并有效規(guī)避了瀝青路面材料再生過(guò)程中的二次老化，保證了瀝青的路用指標(biāo)符合施工要求。

RATECH熱再生攪拌設(shè)備

RATECH熱再生攪拌設(shè)備如圖9所示，燃燒器產(chǎn)生的煙氣溫度為600 ℃~650 ℃，與冷空氣混合后，降到400℃~450 ℃，然后熱空氣被送到“三角再生烘干筒”的循環(huán)管道中，如圖10所示。

圖8 立式熱再生烘干筒

其工作原理如下：再生料由垂直提升機(jī)送入設(shè)備最高處的螺旋布料器上，提升的RAP通過(guò)布料器驅(qū)動(dòng)板均勻地落入烘干倉(cāng)內(nèi)，熱空氣在通道中的溫度、流量、速度和壓力可自動(dòng)控制，以400 ℃~450 ℃的溫度不斷循環(huán)，將舊瀝青回收料被加熱到所需的溫度；當(dāng)熱空氣在通道中完成其循環(huán)時(shí)，溫度降至180 ℃以下，煙氣經(jīng)除塵器排放后，溫度降為90 ℃~95 ℃。

圖7 雙滾筒煙氣流動(dòng)路徑

圖9 RATECH熱再生攪拌設(shè)備

由于驅(qū)動(dòng)板的速度可調(diào)節(jié)，再生料隨驅(qū)動(dòng)板循環(huán)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)熱空氣間接加熱，可以避免驅(qū)動(dòng)板粘料和瀝青二次老化的問(wèn)題。

在RATECH攪拌系統(tǒng)中，RAP有2種不同的使用方式：一是與傳統(tǒng)的熱再生攪拌設(shè)備一樣，回收料加熱后按一定的百分比與新料一起加入二級(jí)攪拌缸中進(jìn)行混合攪拌，然后裝入卡車；二是將回收混合料100%加熱，經(jīng)過(guò)一級(jí)攪拌缸攪拌后直接裝入卡車進(jìn)行使用，生產(chǎn)的瀝青混合料可用于基層路面的使用。

全RAP熱再生攪拌設(shè)備

圖10 RATECH熱再生設(shè)備燃燒器

圖11 RATECH熱再生設(shè)備熱空氣通道

全RAP熱再生攪拌設(shè)備的瀝青煙過(guò)濾采用多級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，對(duì)有害氣體進(jìn)行多級(jí)處理，達(dá)到環(huán)保的目的，如圖12所示。該系統(tǒng)的工作原理為：煙氣與再生料經(jīng)過(guò)熱交換后，通入一級(jí)重力除塵器，較大顆粒的灰塵在重力和慣性力作用下從氣體中分離出來(lái)，沉降到除塵器錐體底部；經(jīng)過(guò)一級(jí)除塵的煙氣進(jìn)入下一段管道，管道上安裝了噴霧裝置，使熱氣流冷卻，同時(shí)冷凝從再生料中揮發(fā)出來(lái)的碳?xì)浠衔?，形成氣溶膠霧；最后含塵煙氣經(jīng)過(guò)袋式除塵器過(guò)濾，排放至大氣中。袋式除塵器的布袋采用玻璃纖維制成，可去除微米級(jí)的顆粒，除塵效率高達(dá)99%。

全RAP熱再生攪拌設(shè)備的回收料計(jì)量裝置安裝在斜皮帶上，經(jīng)計(jì)量的RAP被斜皮帶送至烘干筒。由于傳熱系數(shù)和表面積的差異，細(xì)再生料溫度上升速度比粗再生料快。因此2種舊回收料并不是一起被送進(jìn)烘干筒，粗集料從烘干筒“頭部”進(jìn)入，而細(xì)料是從烘干筒的“中部”進(jìn)入，這樣使粗料加熱時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，最終瀝青混合料的出料溫度大約為150 ℃。

RAP由通道的熱表面間接加熱，如圖11所示（黃、紅色部分）。三角再生烘干倉(cāng)的傳熱表面積是傳統(tǒng)瀝青設(shè)備烘干筒的3倍，由于所使用的熱空氣溫度比常規(guī)的熱再生循環(huán)方法（RAP可暴露于600 ℃~650 ℃的溫度中）低大約200 ℃，因此RAP中的瀝青質(zhì)量能得到保證，并且排放的煙氣濃度可控制在排放限值內(nèi)。

圖12 全RAP熱再生攪拌設(shè)備

ALEX Sin熱再生瀝青攪拌站

在ALEX Sin熱再生瀝青攪拌站中，回收料與火焰不直接接觸，該攪拌站具有能實(shí)現(xiàn)100%RAP生產(chǎn)的能力，如圖13（a）所示。7個(gè)燃燒器位于1個(gè)加熱室下部，并垂直于烘干筒，在其軸線下方依次布置，橫截面如圖13（b）所示。環(huán)形輻射板（寬46 cm）套在烘干筒外表面，防止烘干筒對(duì)RAP加熱不均勻。7個(gè)燃燒器同時(shí)工作加熱烘干筒筒壁，其產(chǎn)生的680 ℃煙氣通過(guò)燃燒室從烘干筒的后端部被引入筒中心。散熱片是以45°角焊接在滾筒外部，并作為二次傳熱導(dǎo)體。RAP由筒壁和熱氣同時(shí)進(jìn)行加熱，達(dá)到所需要的溫度。燃燒器的輸出溫度由3個(gè)紅外傳感器控制，保持烘干筒內(nèi)表面溫度在480 ℃~540 ℃。燃燒器的工作溫度在650 ℃~900℃，瀝青或再生劑可以在位于烘干筒末端的混合區(qū)進(jìn)行添加。

熱再生瀝青攪拌站

在攪拌站中，烘干筒具有雙層殼體，舊料在烘干筒內(nèi)通過(guò)對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射多種方式被間接加熱。熱氣在獨(dú)立的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生，并通過(guò)均勻布置在烘干筒內(nèi)部的不銹鋼傳熱管引導(dǎo)傳熱，如圖14所示。

再生攪拌站采用逆流加熱方式，該烘干筒具有雙層殼體，外殼體固定不動(dòng)，內(nèi)殼體旋轉(zhuǎn)。熱交換管安裝在內(nèi)殼體中，RAP從內(nèi)殼體加入，煙氣一部分通入外殼，來(lái)加熱內(nèi)殼體筒壁，形成外部傳熱區(qū)域；另一部分通入熱交換管中，形成初始傳熱區(qū)域。RAP通過(guò)內(nèi)殼筒壁和熱交換管進(jìn)行加熱，達(dá)到所需要的溫度，烘干筒上部的引風(fēng)機(jī)將產(chǎn)生的瀝青煙引導(dǎo)至燃燒室再次燃燒，熱氣通過(guò)循環(huán)利用達(dá)到節(jié)能的效果。由于加熱過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣與舊料不進(jìn)行

圖13 ALEX Sin熱再生瀝青攪拌站

圖14 熱再生瀝青攪拌站

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