瀝青路面廠拌熱再生設備對比分析研究

秦銳

武警水電第九支隊,四川 成都 613000

瀝青路面廠拌熱再生設備對比分析研究

秦銳

武警水電第九支隊,四川 成都 613000

介紹了間歇式和連續(xù)式兩種瀝青路面廠拌熱再生設備的基本特征，對兩種熱再生設備的加熱、計量方式、結構性能特點和經濟性進行了分析比較，闡述了兩種熱再生設備在瀝青路面廠拌熱再生中各自的優(yōu)缺點及并得出相關結論。

廠拌熱再生設備；間歇式；連續(xù)式；舊瀝青混合料；

引言

據我國交通部“十二五”規(guī)劃，我國至2015年公路總里程將達到450萬公里，高速公路總里程將達到10.8萬公里，在已建公路的高級路面中，瀝青混凝土路面所占的比例約為 80%。按照瀝青路面的設計壽命計算，從現(xiàn)在起，每年有約10%的瀝青路面進入大中修期，產生的廢舊瀝青混合料將達到每年數百萬噸之巨，如能將舊瀝青混合料再生利用，每年可以節(jié)省材料費數億人民幣。10年以后，瀝青路面大中修產生的就瀝青混合料將達到1000萬噸以上，瀝青路面的再生利用有著顯著的經濟效益和社會效益。

瀝青路面再生利用技術是指將廢舊瀝青路面通過機械回收、破碎、篩分，然后根據不同的設計要求，進行配比設計，添加再生劑、新瀝青、新集料等，重新拌和，形成滿足路用性能的再生瀝青混合料的工藝技術。目前具備現(xiàn)代瀝青路面廠拌熱熱再生基本技術特征的設備主要有兩種：一種是連續(xù)強制式雙滾筒瀝青混合料熱再生設備；另一種是間歇強制式雙烘干筒瀝青混合料熱再生設備。

1.瀝青路面廠拌熱再生設備的基本特征

廠拌熱再生是目前使用最廣泛、再生效果最好的瀝青路面再生利用方式，也是現(xiàn)階段最適合我國采用的再生方式，隨著廠拌熱再生設備的不斷改進和完善，其已日益成熟完善，并廣泛應用于各類等級公路的再生修復。目前瀝青路面廠拌熱再生設備具有以下基本技術特征：

1）計量準確，采用自動化系統(tǒng)，確?？刂凭龋锪虾蜏囟鹊挠嬃?、測量及補償裝置等滿足熱拌瀝青混合料規(guī)范要求；

2）加熱及攪拌充分，對舊混合料設置加熱裝置，新舊混合料加熱工藝良好，攪拌效果優(yōu)良，舊混合料的最大摻配率大于25%；

3）實現(xiàn)了“視窗”操作，具有故障自動診斷和報警，各種配方、數據的存儲、顯示和打印；

4）具備良好的除塵系統(tǒng)，確保粉塵、廢氣的排放達標，避免對環(huán)境產生二次污染，有對舊瀝青混合料進行加工處理的裝置。

2.舊瀝青回收料加熱方式對比

要使舊瀝青混合料獲得再生利用，一定要將舊料加熱到一定的溫度進行融合再生利用，舊瀝青混合料的加熱方式主要有以下三種：

1）利用過熱的新集料，在混合式傳熱給舊料；

2）利用烘干筒壁間接加熱舊料；

3）用一個專門舊瀝青混合料的加熱裝置來加熱舊料；

雙滾筒連續(xù)式再生設備，其外筒如同一個巨大的“單臥軸”攪拌機，舊瀝青混合料的加熱、再生與新料的混合均在此完成。其對舊瀝青回收料的加熱是利用過熱的新集料在混合時傳熱給舊瀝青混合料，再利用烘干筒壁間接加熱舊瀝青混合料。新、舊料再生，混合區(qū)的攪拌時間長達60s～90s，因而，瀝青的再生得以充分進行。

間歇式再生設備對舊料采用一個專門的舊瀝青混合料的加熱裝置來加熱，即采用專門加熱舊料的烘干筒用燃燒器或高溫熱空氣直接加熱的方式，但其加熱時間太短(30s～36s)，故即使加入已經在第二烘干筒加熱的舊瀝青回收料，新舊料混合的擴散階段也不能充分進行，令新、舊瀝青與新、舊集料之間沒有較長的時間混合，混合再生瀝青料質量不好。

3.集料給料和計量方式對比

3.1 連續(xù)式設備給料和計量方法

傳統(tǒng)的連續(xù)式動態(tài)計量采用的是容積式計量，通過皮帶機在一定轉速下料門的開度來確定集料的供給量，事先需要進行標定，這種計量方式一旦料門被堵，計量誤差很大。目前連續(xù)式再生設備中采用的集料計量方式是連續(xù)式差分式動態(tài)計量系統(tǒng)。這種計量系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的容積式計量和皮帶秤，它是通過稱重傳感器測得的計量斗物料的減少量來控制集料的供給量，只要預先設定好集料的供給量，稱重系統(tǒng)就可以按設定值自動控制物料的流量，如發(fā)現(xiàn)偏離設定值系統(tǒng)可以自動通過變頻器調整皮帶機電機的轉速來進行集料流量的調整。

3.2 間歇式設備給料和計量方法

間歇式再生設備新集料是在集料烘干之后，經二次篩分后稱量，但舊混合料的計量則完全失去了間歇式設備的優(yōu)勢：舊瀝青回收料中的集料不能進行二次篩分，加熱后舊混合料的黏性導致計量困難、速度慢、精度難控制。間歇式設備給料和計量的順序是：冷集料配料→集料烘干→集料熱篩分→熱集料稱量攪拌。

3.3 計量誤差分析對比

連續(xù)式計量的誤差來源：連續(xù)式計量的誤差=稱量系統(tǒng)的靜態(tài)誤差；

間歇式計量的誤差來源：間歇式計量的誤差=稱量系統(tǒng)的靜態(tài)誤差+動態(tài)誤差；

間歇式計量的動態(tài)誤差來源是：1）物料加料時的快速跌落，對稱重傳感器的沖擊；2）“空中飛料”帶來的附加誤差。連續(xù)式計量和間歇式計量的誤差對比（見附表）：

表1 連續(xù)式計量和間歇式計量誤差對比

從上面的兩種計量方式的對比可以看出，由于連續(xù)式計量同樣采用稱重計量，在動態(tài)計量精度上已經達到甚至超過間歇式稱重計量所能達到的精度。

4.廠拌熱再生設備的結構特點及性能對比

4.1 連續(xù)式瀝青再生設備

連續(xù)式雙滾筒再生設備由新集料貯存、計量、輸送系統(tǒng)，舊料預處理裝置，舊料貯存、計量、輸送系統(tǒng)，再生劑、新瀝青和礦粉貯存、添加裝置，雙滾筒加熱攪拌裝置，成品輸送和貯存系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組合而成。

連續(xù)式雙滾筒再生設備具有的優(yōu)點可以概括成以下幾個方面：

1）再生混合料產品質量高 具有舊料預處理裝置，其功能是對回收的舊料進行破碎、篩分、給料和計量；通過破碎和篩分，可以對舊料進行細化分類和成分分析，再通過給料和計量控制，確保了按設定比例為生產流程添加回收的舊料；計量采用計算機控制系統(tǒng)，集料與瀝青的比例準確，再生出的再生混合料產品質量最好；回收料的加熱、再生與新料的攪拌都有充分的時間，舊瀝青融化徹底，新舊料混合均勻；

2）混合均勻 集料順序加料后，舊料即與高溫新集料混合攪拌，在高溫新集料的熱量轉移給舊料的同時，舊料表面的舊瀝青融化，一部分也轉移到新集料表面；接著是再生劑和新瀝青噴入攪拌區(qū)混合攪拌，再生劑均勻地與舊瀝青接觸，加速了舊瀝青的再生過程，同時保證了新瀝青對于新舊集料的裹覆均勻，形成的集料質量好；最后在新舊集料表面瀝青層全部形成的前提下，連續(xù)均勻地加入礦粉與廣為分散的自由瀝青結合，可避免與集料爭奪瀝青（瀝青優(yōu)先裹覆新、舊集料），還可避免跑粉；

3）熱效率高 新集料采用逆流式烘干加熱，內滾筒外壁散發(fā)的熱量被攪拌區(qū)物料吸收，熱損失少，回收料的熱量90%來自新集料，10%來自內筒壁和攪拌槳葉的熱傳導，因此，生產過程省燃料，可節(jié)約10%的燃料；

4）生產成本低 雙滾筒攪拌裝置工作時，其內部的氣流途徑是：空氣由成品出料口進入，在攪拌區(qū)帶走了舊料加熱時產生的油煙，經熱礦料進料口，在內滾筒火焰區(qū)油煙被充分燃燒掉，既保證了廢氣排放的干凈，又可避免除塵布袋被油氣污染，可明顯降低除塵費用，再生過程的運行成本較間歇式設備低10%左右。

綜上所述，采用連續(xù)式雙滾筒再生設備生產再生瀝青混合料，再生效果好、混合充分均勻、節(jié)能、環(huán)保，舊料摻量比例最高可達50%～60%。同時，也可以生產全新料瀝青混合料。

存在的主要問題：

1）由于它是利用干燥筒的外壁進行熱輻射，使回收料的添加比例最高只能達到60%；

2）雙滾筒式瀝青混合料再生設備受目前我國的石料質量現(xiàn)狀制約，尚不完全適應我國目前的國情，同時設備相對較復雜，投資費用也較高。

4.2 間歇式廠拌瀝青熱再生設備

間歇式雙烘干筒再生設備有兩只烘干筒，一只用作烘干加熱新集料，一只用作烘干加熱廢舊瀝青混合料?；厥樟贤ㄟ^第二順流式干燥筒烘干和加熱。

在我國，由于集料生產和計量控制上和國外有一定的差距，間歇式瀝青混凝土攪拌設備具備特有的“二次篩分”裝置，國內主要采用間歇式設備。其優(yōu)點可以概括成以下幾個方面：

1）控制平穩(wěn) 新集料可篩分，舊料加熱方式合理平穩(wěn)，新舊材料都有計量控制，攪拌方式采用強制式，攪拌均勻，混合料質量較好；

2）級配穩(wěn)定且摻料比例可加大 骨料在篩分后分別儲存于4或6個熱料倉中，按照生產配合比的要求對各倉中的規(guī)格料分別稱量，累積計量，舊料加熱至較高的溫度時，回收料中的瀝青老化現(xiàn)象少，比例最高可達30%～60%，故可以保證各種規(guī)格料的準確性和混合料中級配的穩(wěn)定性，且舊料摻料比例可加大。

3）廢氣排放在要求范圍內，與間歇式瀝青混合料拌和設備新料生產時的排放量大致相等。

存在的主要問題：

1）加熱舊回收料時，易使舊料瀝青不老化，且加熱到130℃以上時，產生的煙霧及有害氣體因無法完全有效處理，易造成新的污染；

2）為保證新舊料混合均勻和新舊瀝青充分裹覆均勻，需增加攪拌時間，因而設備的產量有所下降，且設備相對較復雜，投資費用較高。

5.廠拌瀝青熱再生設備經濟性對比

間歇式再生設備的生產能力主要取決于攪拌筒的容量，在攪拌筒充盈率一定的條件下，隨著直徑的增大，設備的生產能力將急劇上升。故間歇式設備將隨著生產能力的增大而增大?？梢娺B續(xù)式雙滾筒熱再生設備在降低制造成本方面相對于間歇式熱再生設備存在著巨大的潛在優(yōu)勢。

間歇式再生設備由于在回收料的加熱時采用專門設計的干燥筒及燃燒器，燃燒的熱量沒有充分利用而浪費了，造成了大量熱量的損耗；而連續(xù)式再生拌和設備，其在生產時，充分利用了干燥筒的外壁的熱輻射和新集料的熱交換，提高了熱量的利用率；間歇式設備由于增加了舊回收料的計量裝置和新舊混合料的攪拌時間，造成間歇式設備的生產率降低，導致成本上升；在維修費用、燃料費用、折舊費用等方面上，連續(xù)式雙滾筒熱再生設備每生產1 t混合料的成本要比間歇式熱再生設備低10%左右，成本節(jié)約，從長遠看這種節(jié)約是相對可觀的。因此，在節(jié)約能源和降低瀝青混合料的生產成本方面，雙滾筒攪拌設備存在著潛在的發(fā)展優(yōu)勢。

6.結語

綜上所述，兩種不同瀝青路面廠拌熱再生設備，其自身性能、加熱及計量方式、結構性能及經濟性是有差別的。可得如下結論：

1）通過對舊瀝青回收料加熱方式對比可知，間歇式再生設備加熱效果及熱效率低于連續(xù)式，連續(xù)式計量精度已經達到甚至超過間歇式稱重計量所能達到的精度；

2）連續(xù)式熱再生設備利用舊回收料的比例較間歇式高，低污染、低熱損，生產出的再生瀝青混合料性能優(yōu)良，是目前性能比較完善的再生拌和設備，由于目前集料工業(yè)的落后，連續(xù)式熱再生設備的技術發(fā)展在我國推廣受到一定制約，現(xiàn)階段主要使用間歇式熱再生設備；

3）對間歇式與連續(xù)式瀝青熱再生設備的成本分析，可知連續(xù)式熱再生設備在提高生產能力、降低制造成本方面存在著巨大的潛在優(yōu)勢。

瀝青路面廠拌熱再生設備采用連續(xù)式雙滾筒再生設備是進行廠拌熱再生的最佳選擇。隨著我國集料工業(yè)的發(fā)展，人們觀念的改變及對環(huán)保的日益重視，這種設備在我國的推廣和應用是必然的趨勢，同時在高速公路瀝青路面的養(yǎng)護中具有十分重要的意義。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.025