间歇式沥青混合料再生拌和设备加热形式的探讨.docx

任拴哲1, 2, 刘亚娟1, 胡辰2（1.长安大学 工程机械学院，陕西 西安 710064；2.陕西高速机械化工程有限公司，陕西 西安 710075）摘要: 间歇式沥青混合料再生拌和设备的关键技术是其加热方式，文章阐述了间歇式再生拌和设备的新集料传导加热法、干燥筒壁传导加热法、气加热法、微波加热法等几种加热方式，并对各种加热方法进行分析、探讨，总结出微波加热与其他加热形式相比具有环保、安全、可靠、加热时间短、再生利用率高等 优点，指出微波加热为未来发展的方向。关键词: 再生拌和设备；加热形式；微波加热；间歇式中图分类号: u418.8文献标识码: b文章编号: 1000- 033x(2007)03- 0030- 03discussion of calefaction for m of batch asphalt recycling mix plantren shuan-zhe1，2，liu ya-juan1，hu chen2(1. school of engineering machinery, changan university, xian 710064, shaanxi, china;2.shaanxi expressway machinery co. ltd., xian 710075, shaanxi, china)abstr act : key technology of batch asphalt recycling mix plant is calefaction form. the paper expatiates on each calefaction form of batch asphalt recycling mix plant, including new mixing stone material conduction heating, the dry barrel wall conduction heating ,the gas heating, the microwave heating, and have carried on the analysis, the discussion of each heating method, summarizes the microwave heating to compare with other heating form has the environmental protection, the security, reliable, short heating time, regeneration merit, and points out the microwave calefaction form will be future development direction.key wor ds : recycling mix machines；heat form；microwave heating; batch引言间歇式拌和设备在中国使用的十分普遍。由于其 计量精度高，适合中国国情，所以中国高等级公路施工 规范明确规定，沥青混合料生产使用间歇式拌和设备。 因此，在间歇式拌和设备基础上开发的间歇式热再生设备具有广泛的市场前景，而旧沥青混合料的加热形 式是热再生拌和设备的技术关键1。旧沥青混合料不同于一般生产的新骨料，在石料周围有一层薄沥青，沥青在180 以上就开始急剧老 化，而且旧沥青混合料中的沥青本身就已经有自然老 化的现象，所以再生时要控制好加热温度，尽量减少明 火，否则一旦沥青老化，就失去了再生的作用。国内外 对沥青混合料加热形式的研究，成为厂拌热再生的研 究重点。新集料，经过普通间歇式拌和设备加热到超高温，再与旧沥青混合料混合。用新集料再加热旧沥青混合料实 现再生拌和，避免了明火直接加热，一般沥青混合料生 产中新集料的加热温度在170 190 之间。如果采 用新集料传导加热法进行热再生时，新集料要一般加 热到220 240 左右，温度如果再高，就会使石料的 矿质结构发生变化，影响材料的路用性能，因此就限制 了旧沥青混合料的添加比例。一般这种加热形式的旧 沥青混合料再生比例不超过30%。这种新集料加热再生工艺简单，是最早研究采用 的热再生方法，它的旧沥青添加比例直接影响到出料温度。同时，由于沥青的热传导性比较差，因此还必须 增加搅拌时间。这种加热方式又称“热集料加热法”。02干燥筒壁传导加热法由于在新集料的加热过程中，干燥筒筒壁的温度新集料传导加热法新集料传导加热法是在厂拌热再生时，用添加的1很高，这部分热量一般会浪费掉，所以利用这部分热量30养护机械与施工技术maintenance machinery & construction technology进行旧沥青混合料的加热是两全其美的办法。将干燥筒设计成双层结构，筒内加热新集料，中间层用来加热 旧沥青混合料，在使用过程中可适当调整火焰，做到内 外兼顾，在加热新集料的同时，旧沥青混合料也被加 热。一般情况下，旧沥青混合料可被加热到80 以上。 这种加热形式节约能源，但由于旧沥青混合料在低温 时粘附性比较强，流动性较差，容易在进料口附近发生 堵塞现象，并且一旦发生堵塞，清理工作比较难。间为导入区，保证将混合料干净地导入第二区，干燥桶的第二区是加热区，混合料通过干燥筒的旋转将均匀 地抛在整个横断面上，形成一个“ 料墙”，让热气从“ 料 墙”的石子间穿过，保证最大的料、气接触面积。第三区 也是一个加热区，不过这时混合料已经软化，同时要将 料导出，送出干燥筒。同一般干燥筒一样，它安装时出 料口低，进料高，混合料在干燥筒内旋转时靠料的自由 落体运动，慢慢地流向出口。图2是干燥筒的3个区段导 流板的设计，不同的区段，导流板设计不同。气加热法气加热法是目前广泛使用的加热方法。气加热法 以空气为介质，采用双滚筒，旧沥青混合料用一个独立 的干燥筒，用气加热。热气发生器的燃烧器将空气加热 为600 左右，并且能保持空气的干燥自动平衡。这个 干燥的热气导入旧沥青混合料干燥筒，在干燥筒内实 现混合料与气体的对流。在干燥筒的设计中，尽可能 地增大混合料与气体的接触面积，以保证加热质量。 同时在干燥筒的另一端有一个引风机，将加热后的气 体抽回热发生器。由于抽回的气体还有相当的温度， 加热时有利于热能再利用，同时该回收气体可能带有“ 蓝烟”和加热产生的水蒸汽。因此，在进入热气发生 器之前，将水蒸汽分离掉，以保证气体的干燥，同时将 产生的“ 蓝烟”通过再加热燃烧掉，既可防止污染，又可 产生热能。总之，这种是目前比较先进的一种热再生加 热形式，其旧沥青混合料的添加比例可达50%以上。由于它是一套独立的加热形式，既可方便普通设 备的改造，在新设备生产中又能方便地配套使用。目前 在国际上几个大品牌公司都采用这种新技术，它加热安全、使用可靠。旧沥青混合料添加比例高于50%，再 生混合料的配合比容易保证，见图1。34微波加热法普通间歇式搅拌设备，如果采用热集料加热法，不能为旧沥青混合料提供准确的计量、足够的加热量和充分的搅拌时间，处理旧沥青混合料的比例有限，再生 质量低。若是在普通间歇式搅拌设备的基础上增加一 套旧沥青混合料加热干燥筒装置，采用气加热法，那么 既解决了旧料的加热问题，又保证了旧沥青混合料不 受明火烧烤，还保证了计量的准确性，这样旧沥青混合 料再生在间歇式拌和设备上才有大的发展。但是由于 气加热方式一般只能将旧沥青混合料加热到80 120 ，要将料温提高到160 左右就要靠新集料来完 成，这就影响了旧沥青混合料的添加比例和生产效率。4.1微波加热方式的原理目前国际上发达国家正在开发的微波加热法由于具有环保、安全、可靠、加热时间短、再生利用率高等优点，正在受到各国的重视 2- 3。 微波加热的原理是根据微波以2 450 mhz的频率工作时，能带动被加热物体的极性分子以同样的频率 一起运动，分子运动的过程中，彼此摩擦产生热量，从 而把热量传给被加热物体，达到加热物体的目的。微波加热方式的优点与其他加热方式相比，微波加热具有众多优点：(1) 加热速度快。微波加热使加热物体本身成为发 热物体，不需要热传导过程，特别适合短时间内对热传 导性差的物体迅速加热。(2) 加热均匀。电磁波的穿透力均匀，不论物体形 状如何，都能被微波均匀穿透，不会产生外层烧焦，而 内层未加热的现象。4.2图 1全加热再生系统流程图在旧沥青混合料干燥筒的设计中，为了保证混合料的加热面积，干燥筒在旋转时要能把料抛起，不能让 料在干燥筒内堆积。将干燥筒设计成3个区间，第一区31rm &cm 2007 年 3 期养护机械与施工技术maintenance machinery & construction technology(3) 易于控制。微波加热迅速，热惯性小，适宜有严格加热规范的领域。(4) 安全无害。通常微波是在金属制成的封闭加热 层内和波导管中工作，没有放射危害和有害气体排出， 是一种安全高效的加热技术。(5) 对环境污染小。由于微波加热温度容易控制， 一般情况不会出现“ 蓝烟”等气体。(6) 再生利用率较高。如果配合比合适，理论上可 达100%。目前，国际上都在进行这方面的研究。例如美国加利福尼亚已经研究了使用微波技术的特殊拌和楼。只 是由于加热费用比普通系统高，还没有实际投入使用。 不过相信随着热再生技术的发展，微波加热技术会有 很广泛的发展空间。在国内，对沥青混合料也做了这方面的对比试验， 结果显示：(1) 对沥青混合料采用微波加热到150 ，经过2次 试验，沥青混合料的马歇尔稳定度、流值无明显变化。(2) 微波加热后，沥青混合料24 h侵水残留稳定度 比不加热的要低0.02 mpa。(3) 微波加热后，动稳定度比不加热的高50 次/mm。(4) 微波加热后冻融劈裂抗拉强度比不加热的低0.02 mpa。(5) 劈裂抗拉强度比不加热的低2.8%。微波加热后， 回收沥青的针入度比加热前降低1.0，延度在测定范围内无变化，软化点降低0.5 。以上数据说明，微波加热方式对沥青混合料的性 能只产生微小的影响，原因是微波加热速度快，加热时 间短，加热引起的老化比常规的加热微弱。结语微波加热的优点比较突出，但有一个难点，就是微 波辐射问题，国家对此有明确的规定。因此，用一般的 连续式加热方式很难进行防辐射屏蔽。可以用间歇式 加热方式，像间歇式拌和一样，在一个方形或圆形的微 波加热器内，一箱一箱加热，这样可以有效、方便地解 决微波辐射问题，也和中国目前使用的间歇式拌和设 备相适应。普通间歇式搅拌设备无论是采用热集料加热法或 是气加热法，都对旧料热再生的混合存在一定的限制。 微波加热方式由于其环保、安全、可靠、加热时间短、再 生利用率高等优点，对热再生技术的发展有很大的推 动作用。参考文献: 1张文会.沥青路面厂拌热再生技术研究 d.西安：长安大学，2004. 2吴万胜,唐相伟,郑积相.微波技术在公路养护上的应用 j.筑路机械 与施工机械化，2006,23(1):1- 4. 3张青哲,贾国华,王亚兵.微波加热技术在沥青加热系统中的应用初 探 j.筑路机械与施工机械化，2006,23(1):5- 7.收稿日期：2006- 04- 25 责任编辑: 董强柱5!(上接第21页)置如图6左视图所示。其中中心孔o处在工作位置，o1和o2处于闲置位置。这种方案定位误差容易控制，定位 销和紧固螺栓亦容易设置。这种加工工艺性除偏心要车削外，其余都较容易。比较符合习惯，因此推荐采用这种改进方案。参考文献:1江兴文，崔 钧，黄晓刚.多功能摊铺机的现状和发展j.筑路机械 与施工机械化，2005，22(9)：24- 25.