小型沥青拌和机的再生技术改造与应用

摘要：通过对目前国内外沥青混合料再生技术及设备的分析，提出一种适合中国国情的沥青热再生设备的设计开发思路，并就在小型拌和机的技术改造过程及使用效果、效益进行阐述，为废旧沥青混合料的再生利用提供一种行之有效的方法

关键词：沥青拌和机 废旧料利用尾气加热 烘干滚筒 使用效果 效益

1、问题的提出

随着国家基础设施建设力度的不断加大，特别是公路建设事业的迅猛发展，随之而来的是公路养护任务的日益繁重。而沥青路面的养护，不可避免地要将旧路中需进行修补的沥青面层挖除。其所废弃的沥青混合料每年要超过200万吨，其中含有沥青10万吨。大量的废旧沥青混合料要么堆积如山，为存放而付出精力和财力；要么作为普通的石料垫铺路基，造成资源浪费和潜在的环境污染。从降低公路修建的成本和环境保护出发，重复利用废旧沥青混合料是公路建设和发展的必然。因此，如何有效地利用数量如此之大的这些旧沥青混合料，是中国科技、交通、环保界各级领导和技术人员亟待解决的一大难题。

2、再生技术研究及设备现状

2.1国内外技术研究。在国外，20世纪30年代，沥青混合料再生技术就开始应用。上世纪80年代，沥青混合料再生技术已发展成熟，并广泛推广和应用，其旧沥青混合料的再生利用程度已超过75%。沥青路面的再生技术之所以在国外发达国家获得广泛的推广，不仅在于其良好的经济效益，更重要的是基于环保和可持续发展的国际潮流。

中国早在20世纪70年代就开始沥青再生的研究，但却迟迟没有实用性的沥青再生技术投入工程应用。长达30年缓慢的尤其是近10年来中国沥青再生技术开发几近停滞的历程，与国外形成了鲜明的对照，究其原因，最主要是沥青混合料再生设备的研究几乎是空白。

2.2再生搅拌设备状况。近年来，筑路机械制造商对相应的设备在性能及效率方面做了许多卓有成效的改进，然而我们通过研究发现，专利公告或社会上已有的沥青搅拌设备，他们都没有真正涉及到填补国内这一空白的研究。定型产品都只有烘干新矿料的功能，没有可间接烘干如旧沥青混合料的装置。而在路面施工特别是养护的过程中，已有某些单位尝试着将旧沥青混合料按一定的比例加入到社会上现有一种长筒连续式沥青搅拌设备的烘干滚筒中进行加热然后与新矿料进行混合搅拌，以解决直接堆积野外既浪费原料又会导致环境污染问题的大量被铣刨起来的废旧沥青混合料，但该种方法不仅计量精度不准，燃烧器的火焰对旧沥青混合料直接加热易导致沥青老化，而且各组分料的混合是靠自落式抛撒混合的,其混合料均匀度不够，易出现沥青、石粉结团现象；近些年来国外引进的双滚筒连续式沥青搅拌设备，虽具有旧沥青混合料再生功能，但由于是采用连续计量方式，其称量精度无法保证，因而达不到高等级路面对成品料质量的要求；而由现有的沥青混合料搅拌站改装的再生设备，虽在计量精度和搅拌质量能满足要求，但在旧沥青混合料的计量、加热、筛分仍存在很多问题，如筛网易堵塞，加热旧沥青混合料易使沥青老化等。

3、拌和机的再生技术改造

3、1解决几大关键技术问题

①再生搅拌设备对各种物料（旧沥青混合料、新骨料、新沥青、矿粉等）的计量、加热、混合功能；

②不会使旧料老化的烘干装置；

③热效率高、容易调整控制的加热装置；

④高效的、在加热状态进行的再生搅拌装置；

⑤能保证再生搅拌设备按要求的工艺流程运行及得到高质量的再生沥青混合料计量控制系统的设计。

3、2设计整体思路

在现有强制式沥青搅拌设备的基础上，增加另一旧沥青混合料提升、烘干装置，热空气通道装置，搅拌保温设施等。通过第一烘干滚筒与第二烘干滚筒之间设置热空气通道，这样从第一烘干滚筒排出的高温尾气通过热空气通道进入第二烘干滚筒，当第二烘干滚筒用于烘干旧沥青混合料时，可以避免燃烧器火焰对旧沥青直接进行加热，防止旧沥青老化，解决了目前再生搅拌设备仍然存在着的明火对旧料直接加热造成其老化的难题。

3、3产品的主要组成及工艺流程简介

3、3、1产品的主要组成

产品的组成及结构如下图所示，包括新、旧料提升料斗，新、旧料烘干滚筒，新料自动燃烧器，旧料尾气加热通道装置，双卧轴搅拌器，沥青、矿粉输送计量系统，除尘系统，成品料提升总成，电气控制系统，气路控制系统，大樑等组成。

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3、3、2、产品工艺流程

本机采用双烘干滚筒、单燃烧炉、尾气加热通道装置、搅拌器连成一体的结构形式，保证旧料加热不老化，出料温度容易控制。结构新颖独特，操作简单容易。其工艺流程如下：

装新矿料→计量、输送→提升→烘干→过料→强制搅拌→出料→提升→贮存装旧料→计量、输送→提升→烘干→过料

首先在料场把新矿料和旧料分别送入新、旧料料斗内，经提升机并分别送入新、旧料烘干筒内；由全自动燃烧器所产生的高温火焰经鼓风机送入新矿料烘干滚筒，开始对被电动机驱动旋转的新料烘干筒内的冷骨料进行烘干加热，排除的热尾气经加热通道装置同时对旧料烘干筒内的旧沥青混合料进行预热，达到设定的料温后，两个滚筒先后断电缓冲，接着电动机又驱动滚筒反向旋转，由滚筒内部的反转螺旋叶片把热骨料和热旧料送至搅拌器内，此时由电子称重的沥青桶喷出的热沥青和经计量后加入的矿粉便在搅拌器内与热骨料和热旧料充分地混合、裹敷，在搅拌器上方形成“沸腾效应”。最后，搅拌好的成品料由二次提升斗送至贮料仓内。

整个工作运行过程由控制柜内的可编程控制器自动控制（也可手动控制），并可实现故障显示、报警和自动保护处理功能。 

3、4关键技术

3、4、1总体结构设计。在吸收消化国外先进技术的基础上，采用提料装置、新、旧料烘干装置与搅拌器连成一体并分别固定在同一底盘上的结构形式。能最大限度缩短了供料路程，使新、旧的热利用率高，混合搅拌时间长，有效地保证了成品料的质量。

3、4、2旧料加热、烘干装置的设计。

3、4、2、1旧料加热筒内部叶设计

叶片应满足下列要求：进入热气区段内，旧料不应堵住入口，使热气在滚筒内具有较好的热交换条件；旧料能在滚筒内快速移动，并应不粘住提料叶片，利于搅拌和过料，以达到旧料预热融化进行初拌的目的。

3、4、2、2热空气通道的设计

沥青混合料搅拌设备矿料烘干装置与旧沥青混合料烘干装置之间增加了一热空气通道，这样从矿料烘干装置排出的热空气通过热空气通道进入旧沥青混合料烘干装置对旧沥青混合料进行烘干，避免燃烧装置火焰对旧沥青直接进行加热，同时通过对旧沥青混合料及各矿料进行计量、加热、烘干，使按比例进入搅拌器内的各组分料在不破坏原有性能的基础上得到充分的搅拌裹敷，从而提高混合料的产品质量。

3、4、3搅拌器的改进设计。总体要求是：其一，壳体外表做适当的保温层，以利于“热态下”的新旧料搅拌裹敷；其二，适当提高拌轴转速，以利于新旧料的热交换。通过大量的兼容性台架试验和工地的实际使用情况，适当提高转速（），能使新、旧混合料在单位时间内有更多的搅拌混合机会。但是，由于该结构形式的搅拌设备其热料送入搅拌器是一个比较缓慢的过程，搅拌叶片对热矿料的搅拌时间相对拌和楼式的要长的多，采用正常转速就基本可以满足要求，且有利于降低功耗，所以，转速相对提高2rpm左右比较合理。

3、4、4燃烧系统设计。采用全自动燃烧器。炉膛出火口加大，骨料采用侧面下溜，避免挡火。该燃烧系统具有燃烧充分、火焰调节容易、燃烧效率高等特点，不烧坏炉砖，使用寿命长。

3、4、5计量控制系统设计。

（1）双工况自动设计。新、旧料可以分别独立生产也可联动生产，保证新、旧料有较大范围的配比，再生效率高，适应性强。

（2）技术先进的自动冲量与飞料流量相结合的称量系统设计，不仅标称称量过程简单直观，标称直接输入实际数值，可实时显示称量值，而且对称量误差可自动精确修正（因同时使用流量控制法加冲量自动调整法从而获得极高的控制精度），充分有效地保证了油石比的准确性。

（3）程序过程控制能自动判别新骨料、旧料、沥青及混合料搅拌的工作状态，一方面，可防止油石比不准（沥青称不够喷入搅拌器内）或出空料（搅拌器内没料不开搅拌器门）、白料、花料（搅拌器有料但不按时喷入足量沥青不开搅拌器门）、重锅（搅拌器内料没出完烘干筒内的新、旧料不进入搅拌器内），从而保证每次搅拌器拌制出来的料都是合格料（这一点对选配成

品料仓的特别重要）；另一方面，可防止沥青计量桶因设备异常时使沥青溢出或沥青卸不完导致残留（主要由浮球装置和时间及标重来保证）；保证生产的正常进行。

（4）完善的自动保护功能大大提高了整机的可靠性、安全性，保证设备的正常运行：配料站、矿料提升、成品料提升与主机互锁，确保提升斗没在料坑时不把料送进坑槽；过载、超时、误动作等自动保护功能；具有时间参数自动读入修正功能，保证动作的准确性；短时掉电或暂时记忆功能；故障超时保护功能。

4、使用情况及效益

4．1新、旧料搅拌结果检测

（参合30%、40%、50%旧料检测值列表）

4.2修补路面数量

4.3产生的经济和社会效益

就福建省而言，如果每年回收2吨旧料（这是可以做到的），每吨节约250元计算（沥青200元、砂石50元），新旧料按6：4配比，铺筑在高速公路的翻修路面或普通沥青公路上，仅福建省每年就可节省养护资金500多万元。如果推广到全国，其效益就是一个天文数字了。且旧料回收对于环境的保护其社会效益也是无可估量的，又符合国家目前正下大力气倡导的“建设节约型社会”的大政方针。