基于RAP的新型熱再生設備性能評價與優勢分析

申鐵軍

(山西路橋建設集團有限公司 太原市 030006)

0 引言

瀝青作為骨料粘結劑,在加工、貯運、施工使用過程中,在溫度變化及風雨自然條件作用下，長時間暴露在空氣中，其化學組成發生變化，物理狀態變脆開裂,這種膠體結構與理化性質的不可逆變化[1]，即老化現象。瀝青混合料熱再生成套設備(一體機組)在生產過程中對原材料的控制，關鍵在于對瀝青再生回收料在添加生產過程的質量控制，難點在于將瀝青回收料內所含的瀝青老化控制到最低，既保證混合料溫度又可以控制瀝青老化程度，對瀝青混合料熱再生設備提出了更高的要求。

基于此，對熱再生RAP的拌和中雙烘干滾筒的作用機理進行了分析，同時，分析了廠拌熱再生烘干筒的結構特點和技術性能,指出烘干筒作為加熱瀝青回收料的關鍵裝置,須能夠在防止瀝青老化的條件下把回收料加熱到足夠的溫度以利于再生[2]，在此基礎上，分析與評價了新型瀝青混合料廠拌熱再生設備相比傳統設備的性能優勢。

1 新型熱再生設備的創新點分析

雙烘干滾筒的設計有效解決了RAP烘干再生過程中舊瀝青老化的問題，而且節能環保。雙烘干滾筒加熱攪拌設備是在烘干滾筒外加了一個滾筒，烘干滾筒外殼上裝有多組攪拌葉片，內筒和外筒之間行成了第二滾筒。從外筒加入的RAP在第二滾筒內吸收烘干滾筒熱傳導的熱量，不接觸明火，從而能夠避免瀝青老化的現象。RAP加熱融化后，其中的瀝青能夠游離出來，達到瀝青再生的目的。此外，內筒燃氣燃燒使內外筒間形成氣壓差，攪拌時所產生的煙塵被吸到內筒中燃燒，避免排放到大氣中形成二次污染。新設備尾部有柵格窗口，熱骨料通過窗口從干燥滾筒(內筒)內落入第二滾筒，從外筒不同斷面開口處分別加入粉料、熱瀝青、添加劑后，在第二滾筒內一起攪拌。干燥滾筒采用逆流加熱方式，其外殼熱量傳遞給正在拌和的混合料，RAP吸收的熱量90%來自過熱的骨料，10%來自筒壁及攪拌葉片的熱傳導，提高了熱效率,它比傳統攪拌的燃料消耗降低了10%左右[3]，見表1。

表1 雙烘干滾筒技術參數表

2 設備機組對原材料瀝青老化程度的有效控制

借用熱風爐燃燒區，加熱過程中粗細RAP料的合理分離及設計有二次回風系統致使有低氧空氣(“惰性氣體”)注入加熱區，為再生料加溫的熱氣含氧量降低利于控制再生料加溫時的老化。

(1)新型熱風爐設計：作用為火焰的燃燒獨立區域；結構設計為內襯采用三層特殊加工工藝合成的耐高溫水泥澆筑，且配以不銹鋼骨架澆筑養生后而延長使用壽命。熱風爐內部采用耐高溫水泥整體澆筑而成，穩定可靠，提高了整體使用壽命。頭部裝有熱電偶，可監控熱風爐溫度。熱風爐外包硅酸鋁纖維板保溫，不銹鋼板外飾。足夠的空間設計可保證燃燒器燃燒時火焰不接觸回收料。關鍵作用在于有效降低RAP加熱滾筒中氧氣含量從而降低加熱過程中的RAP的老化程度，且降低熱風爐內襯的高溫溫度，延長其使用壽命。

(2)滾筒外結構設計：“大直徑、低轉速、小傾斜角”，同型號的滾筒產品直徑較大(1500型再生滾筒直徑2500mm，長度10000mm)，轉速低(6rpm)、傾斜角度較小(3°)，通過“溫柔加熱”方式，降低RAP的含水量，達到目標溫度，保證達到期望料溫時老化程度降低。

(3)滾筒內結構設計：采用柔性提料板(特質加工鏈條)，并借用“離心率”的特點在緩慢加熱RAP料時，柔性提料板相互摩擦、鏈條與滾筒內壁摩擦，實現免維護、自清潔的生產過程。從而實現不粘料、輕維護、重質量的效果。

(4)干燥滾筒摩擦傳動設計：在機架上裝有4組內裝滾柱軸承的摩擦輪，分別由4臺軸裝式電機減速器驅動。托輪采用40Cr合金鋼鍛造而成。滾圈也采用中碳鋼鍛造工藝加工而成，與傳統鑄造方式相比，保證焊接強度的同時延長了使用壽命。 干燥滾筒由16Mn耐磨耐高溫鋼板埋弧焊接而成。特殊設計粗細料分級加熱葉片和柔性防粘提料葉片有利于回收料與熱煙氣進行充分熱交換。采用熱風爐為骨料進行加熱，確保回收料不與明火直接接觸，防止瀝青二次老化。筒體外側裝有硅酸鋁保溫棉(與傳統巖棉相比其特點是無毒害)以及不銹鋼板裝飾防護。在干燥筒出料端，安裝有測量熱骨料溫度的熱電阻測溫計和紅外線測溫裝置(雙系統多通道控制)。

(5)新式提料板對粗細RAP料的分離設計：因等體積情況下細料表面積之和大于粗料，故加熱完成的RAP存在粗細料溫度差異，具體表現為平均溫度正常的情況下，粗料溫度偏低而細料溫度偏高。而細料瀝青含量一般都比粗料多，如果溫度太高易導致瀝青老化，采用不同形式的提料葉片對粗細料分級加熱，骨料剛進入滾筒時鉤釘狀的提料板僅將粒徑較大的骨料(一般大于20mm)提升并加熱，從滾筒中部開始使用鏈條狀提料板同時對粗細骨料進行加熱，以此方法來減少粗細料溫度差，減少細料由于高溫導致的瀝青再次老化。

3 設備運轉期間對燃氣/煙氣處理

燃氣主要以無污染天然氣等為燃料，新型燃燒器為自主研發，有助于在整機運轉時保證所需熱能平衡。引風機葉輪采用獨特的防粘連技術，可降低風機葉輪粘附廢氣中輕組分(油份)物質、粉塵的程度，提高了設備的穩定性。環保標準見表2、表3。

表2 環保標準參數

表3 新型油氣兩用燃燒器技術參數表

3.1 設備運轉期間煙氣處理的環保系統

設備運轉期間煙氣方面主要有：RAP料(瀝青回收料)加熱時產生的煙氣、成品料卸料時產生的煙氣、瀝青罐/重油罐加熱過程中產生的煙氣。瀝青高溫產生廢氣(危害人體及環境)，不可直排戶外及布袋(尾氣高溫傷布袋、油氣堵布袋-負壓降低)。

3.2 設備運轉時RAP料加熱產生瀝青煙氣的處理

二次燃燒處理：廢氣送入原生機烘干滾筒進行二次燃燒，從根本上解決了加熱過程中再生料釋放大量藍煙污染環境的問題，同時又可以回收利用部分尾氣熱能。

3.3 內循環引風機效果分析

內循環引風機將廢氣送回到燃燒室進風箱進行二次燃燒，具有如下效果：

(1)可增加熱風爐的熱風量，提高烘干筒的加熱效率。

(2)可對部分廢氣進行二次燃燒，減少廢氣排放。

(3)降低熱風爐的運行溫度，延長熱風爐的使用壽命。

3.4 外部引風機效果分析

外部引風機將廢氣送入原生機烘干滾筒進行二次燃燒，具有如下效果：

(1)利用了再生廢氣的熱能對原生骨料進行加熱。

(2)對廢氣進行二次燃燒，大大降低了再生料加熱后釋放的輕組分(油份)物質對布袋除塵器的損害程度。

4 新型瀝青混合料熱再生廠拌設備機組優勢分析

4.1 設備燃料儲存過程中的優勢分析

(1)天然氣：主要通過天然氣管道直接輸送到燃燒器相關閥組。

(2)燃燒油：運用原有的儲油系統，同時在設備樓上設置有燃料過渡桶，確保設備使用過程的安全與穩定。

4.2 燃料使用過程中的優勢分析

燃料使用過程中設備的優越性在于其設計上對燃料的消耗控制，同等條件下，能耗越低，對用戶及社會價值越高，工況下燃料消耗量為：天然氣耗氣量≤6.5m3/t骨料；燃燒油耗油量≤7kg/t骨料；在與原生機并行使用時，因再生機組加熱產生的煙氣有部分回到原生機滾筒，提供熱能實際有效也降低原生機組的燃料消耗量。

4.3 新型瀝青混合料廠拌熱再生設備工藝流程

新型瀝青混合料廠拌熱再生設備工藝流程見圖1。

圖1 新型瀝青混合料廠拌熱再生設備工藝流程

(1)冷料精確輸送

皮帶輸送跑偏自動調整裝置且再生皮帶給料器內部安裝有稱重傳感器，與PLC配合控制調節皮帶機的轉速，從而實現單倉輸出量的精度控制。集料皮帶輸送機的皮帶是特制無接口高耐磨、高強度橡膠皮帶，皮帶機的托輥與擋輥均采用內置油封式軸承，長期工作無需潤滑。皮帶輸送機的兩端分別裝有皮帶內側和外側清掃器。在其尾部安裝有皮帶張緊調節裝置，以及皮帶跑偏自動校正的側邊擋輪。

(2)溫度智能顯示

自主軟件設計，各關鍵控制成品料溫度顯示清晰，且控制界面便捷易懂。人機界面操作單元與電腦互為冗余控制，操作人員可通過計算機鍵盤實現攪拌設備生產的全過程控制與管理。

(3)質量精度安全控制

冷料輸送時(冷配料系統中各種材料的比例是通過調整喂料皮帶的帶速對配料斗產量進行標定。這樣往往會由于配料斗內物料料位高低變化、粒徑規格變化、原材料來源變化而引起配料配比產生變異)創新地將“皮帶秤”連續式稱量技術引入廠拌熱再生配料系統，徹底避免由于料斗內物料料位高低變化引起的配比變異；靜態動態計量精度處行業領先；配套再生劑添加系統。老化安全控制：保證RAP料生產過程中的老化過程安全。

(4)生產過程的機械/電氣安全控制

PLC進行全自動科學控制(根據設定數據而運轉)、每個料倉均裝備有缺料聲光報警裝置、提升機驅動減速機帶有電磁制動防逆轉裝置、燃燒器運用高智能型機電一體化全自動數控燃燒器、爐膛及廢氣溫度設定報警值(紅外線檢測溫度)[4]。

5 結束語

綜上述，新型設備在原干燥滾筒的基礎上引入雙烘干滾筒的設計解決了老化問題且廢氣有效處理。該設備創新點總結如下：

(1)骨料、瀝青及粉塵的拌和由自落式變為強制式。

(2)新瀝青和RAP不再暴露于高溫燃氣流中，避免了瀝青的高溫老化。

(3)過熱的骨料拌和時間長達90s，充分滿足了再生過程及均勻拌和的時間需求，RAP的摻配率可達50%。

(4)礦粉等直接加入到第二滾筒中，避免了礦粉隨燃氣流失散的問題。同時高溫裂解的輕質煙塵被吸入到火焰中而焚化，大大減少了環境污染。