間歇式攪拌站之死?

文 | 本刊編譯 原文作者 | Ed Misajet

眾所周知,間歇式攪拌站的裝料、卸料、攪拌的過程是周期性的,成品料的質量相對較好.而連續(xù)式攪拌機就是連續(xù)地進行攪拌、供料、卸料,生產(chǎn)效率非常高,產(chǎn)量大、能耗低.自上世紀90年代末,我國開始大量建設高速公路,由于原材料質量和施工技術水平參差不齊,加之爆發(fā)式增長的建設規(guī)模,間歇式攪拌站在市場上成為了主流,與此同時,一些廠家對連續(xù)式攪拌站的探索并未止步.隨著時間的推移,設備維護成本、環(huán)保指標以及再生料的應用可能會使混合料生產(chǎn)商對設備的性能提出新的要求.

本文標題不是為了嘩眾取寵,不過是遵照原文"Death of the batch plant"的意思.也無意于預言,只是希望和大家一起了解美國偏愛使用連續(xù)式攪拌設備之始末,以及安邁等全球領先的瀝青攪拌設備廠商在彼面對的挑戰(zhàn)有多大.本文觀點屬于原作者.

在談到間歇式攪拌設備時,Fred Prill絲毫沒有嘴下留情."除了(美國)極東北部的一些承包商之外,很少有人對間歇式攪拌站感興趣了--至少不會買新的,"與領先的瀝青設備制造商合作數(shù)十年的設備顧問Prill繼續(xù)說道,"在屬于它們的那個時代,間歇式攪拌站是最先進的,而且非常實用,滿足了大多數(shù)瀝青生產(chǎn)商的需求."

二十世紀之初使用的間歇式攪拌站設計很簡單,60 t/h的生產(chǎn)能力也足堪應付.設備生產(chǎn)的混合料的質量也能符合當時的規(guī)范要求--雖然靠的是攪拌站操作手的手藝控制.骨料完全被瀝青裹住,是那個時候的主要要求,這一點在攪拌站的設計上得到了充分的反映.一臺典型的間歇式攪拌站配備了一個進料斗,一個加熱骨料的小型烘干機,熱篩將骨料分成幾種尺寸,稱重料斗控制配比,一個攪拌機用于混合瀝青與骨料.

隨著時間的推移,用戶的需求發(fā)生了變化,間歇式攪拌站的設計也變得復雜起來.1950年代,繁忙的美國州際公路建設需要熱拌瀝青(HMA)供應商提高他們的生產(chǎn)能力.于是,間歇式攪拌站的每小時產(chǎn)量增加了數(shù)倍,并且使用更大的篩網(wǎng),以適應多種混合料的生產(chǎn).除此之外,間歇式攪拌站在接下來的幾十年里(直到30~35年前)都沒有太大的變化.

接下來的主要變化是自動化的配料控制、更高效的袋式除塵器和貯料倉系統(tǒng)的出現(xiàn).總而言之,攪拌站變得更大、更干凈了.盡管貯料倉的使用大大縮短了運料卡車的周轉時間,間歇式攪拌站還是只能一鍋接一鍋地出料.昂貴的槳葉式拌合機和多層篩網(wǎng)依舊是必需的部件,這導致間歇式攪拌站的初始成本與維護成本居高不下,也導致它在美國最終走向失敗.

作為切實可行的替代品,連續(xù)式攪拌站在1970年代早期出現(xiàn)了.它們的生產(chǎn)能力形成了懸殊的對比--一臺典型的間歇式攪拌站每小時可以生產(chǎn)150~300 t瀝青混合料,連續(xù)式攪拌站卻能達到300~500 t.

最初的高產(chǎn)能滾筒連續(xù)式瀝青攪拌設備使用的是并流式加熱(parallel fow),即骨料的流動方向與熱源平行;考慮到市場需求,早期的設備被設計成便攜式.并流式加熱方式之所以被接受,也許要部分歸功于Boeing Corporation(譯注:沒有確切的信息表明它和飛機制造商波音是同一家公司),它是首批采用這種設計的制造商之一.盡管設計存在一些固有的技術缺陷,這種連續(xù)式攪拌站還是找到了銷路.

其中一個缺點是缺乏空氣污染控制.并流式加熱系統(tǒng)在加熱和拌合的過程中保留了高百分比的細粉和水分,導致相對較臟的廢氣排放.

此外,還有控制混合料溫度的問題.采用并流式設計的連續(xù)式攪拌設備注定加熱溫度不能太高,這意味著它們對于城市應用而言并不是非常實用,因為這類項目的運輸時間較長,工作等待時間較長,手工作業(yè)比例較高,需要較高的混合料溫度.低溫加上混合料中殘留的水分,造成了壓實困難.

給并流式瀝青攪拌站設計敲響喪鐘的是日益普遍的RAP利用.添加RAP意味著要將新骨料加熱到更高的溫度,由此造成了更加糟糕的排放.首當其沖的是袋式除塵器.來自重質燃料油、瀝青煙氣和加熱的RAP中的水分與碳氫化合物等會堵塞集塵袋,從而影響袋式除塵器的效率,有時還會有火災之虞.

為了解決這些問題,設備制造商必須改進這種設計了.

攪拌站工程師開始埋首于研究水分、過量排放和袋式除塵器的過熱等問題.后來,他們找到了一種解決方法--逆流式加熱設計.

通過讓物料與熱朝著相反的方向流動,骨料可以被加熱至更高的溫度,排放廢氣的溫度也被降低.逆流式加熱設計,與骨料傳送系統(tǒng)、燃燒器設計的進展等創(chuàng)新,一起彌補了早期滾筒連續(xù)式瀝青攪拌設備的設計缺陷.

現(xiàn)代的逆流式加熱設計讓滾筒式拌合機集多功能于一體,加熱骨料,添加液態(tài)瀝青、RAP和其他添加劑都在這里完成.其他設計,包括再生環(huán),單獨的烘干后拌合系統(tǒng)(post-dryer mixing systems)和攪拌站的改良,都是為了使用更高比例的RAP和消除排氣煙囪中的藍煙.

如今對滾筒式瀝青攪拌設備的要求和當初早已不同."在過去,使用RAP是一種創(chuàng)新,但是問題很多,"Prill說.RAP中含有瀝青和水分,在加熱過程中可能會出現(xiàn)蒸汽爆炸、瀝青被過度加熱和溫度大幅下降等狀況.

隨著利用RAP的經(jīng)驗越來越多,這些問題被逐個擊破,HMA生產(chǎn)商處理RAP的能力也與日俱增.

在過去幾年中,Superpave和改性瀝青粘合劑的出現(xiàn)給HMA生產(chǎn)商帶來了重大發(fā)展,也給攪拌站廠商帶來了挑戰(zhàn).在某些情況下,需要額外的儲罐來容納新的PG等級的瀝青,以便隨后加入含有RAP的混合料中.還需要對烘干筒進行改裝,才能徹底烘干較粗大的Superpave骨料.

慢慢地,HMA生產(chǎn)商也學會了如何處理這些新材料.

"如果沒有使用貯料倉系統(tǒng),當今世界上的所有滾筒連續(xù)式瀝青攪拌設備技術都將毫無意義."Prill說,"現(xiàn)在有些設備的生產(chǎn)能力超過了600 t/h,但是沒有可用的貯料倉,它的產(chǎn)量還得受制于運料卡車的周轉速度."所有滾筒連續(xù)式瀝青攪拌設備都配備了筒倉,有的甚至多達八個.

無論使用傳送帶還是斗式提升機填充,這些筒倉都能幫助承包商在幾個小時到幾天里存儲大量不同的混合料.通過在低需求期間給多個筒倉裝滿混合料,HMA生產(chǎn)商可以向次級客戶供應各種混合料,同時保證攪拌站的產(chǎn)量足以滿足主要客戶的需求.這種靈活性使他們能夠根據(jù)市場需求安排生產(chǎn)活動.

"滾筒連續(xù)式瀝青攪拌設備的創(chuàng)新給用戶帶來了業(yè)務的多樣性,"Prill說,"有了它們,試問誰還需要一套新的間歇式攪拌站呢?"