淺談間歇式廠拌熱再生拌和樓改造技術(shù)

徐建輝

1 廠拌熱再生拌和樓的技術(shù)要求

按照路面不同層位的技術(shù)要求,靈活調(diào)整舊瀝青混合料、新集料和新瀝青的加入比例,邊加熱邊攪拌,使成品再生瀝青混合料達(dá)到鋪設(shè)高速公路瀝青路面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是對(duì)廠拌熱再生拌合設(shè)備的基本要求。影響再生瀝青混合料質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：1)舊瀝青混合料的加入地點(diǎn)和升溫方式;2)根據(jù)瀝青的老化程度和使用條件確定再生瀝青混合料的配合比及瀝青再生劑的種類和加入量;3)所有配料的均勻攪拌和充分混合是獲得優(yōu)質(zhì)再生瀝青混合料的重要條件;4)舊料的篩分和計(jì)量最好在加熱之前進(jìn)行,否則會(huì)污染篩網(wǎng)和計(jì)量裝置;5)在舊瀝青混合料的加溫、攪拌過程中應(yīng)去除舊瀝青混合料中的水蒸氣,并消除在水蒸氣環(huán)境中瀝青輕質(zhì)油分揮發(fā)產(chǎn)生的藍(lán)煙問題;6)處理好加熱舊瀝青混合料時(shí)產(chǎn)生的廢氣,以免造成環(huán)境的二次污染。

2 間歇式廠拌熱再生拌和樓的發(fā)展

二十世紀(jì)七八十年代,間歇式廠拌熱再生設(shè)備得到了長足的發(fā)展。這一階段的拌和樓傳熱方式主要是接觸式傳熱。RAP中的水蒸氣通過除塵設(shè)備或烘干筒去除,在水蒸氣環(huán)境中舊瀝青輕質(zhì)油分的揮發(fā)物則通過烘干筒燃燒清除。由于加熱后新集料通過直接接觸將熱量傳遞給RAP材料,以使RAP材料達(dá)到需要的溫度,因此,新集料需要超高溫加熱。研究表明：RAP材料加入量為30%,RAP材料含水量為5%時(shí),新集料的加熱溫度需達(dá)到300℃。新集料的加熱溫度如此之高,對(duì)集料的性能有一定的損傷;同時(shí),新集料的超高溫加熱也降低了烘干筒的生產(chǎn)效率。因此,這種改造間歇式拌和樓的方式 RAP的用量較低,最高用量一般只有20%。

由于存在一系列的缺陷,在間歇式拌和樓上改變 RAP材料的添加位置,可以加強(qiáng)加入集料和RAP材料間的熱量傳遞,延長兩者之間傳熱的時(shí)間。經(jīng)過了將近20年的發(fā)展,到20世紀(jì)90年代,間歇式廠拌熱再生設(shè)備及技術(shù)逐漸成熟。一般采用RAP材料單獨(dú)烘干加熱技術(shù)、間接加熱和傳熱技術(shù)、雙滾筒再生技術(shù)、微波熱交換技術(shù)、紅外熱交換技術(shù)以及廢氣焚燒等技術(shù),使間歇式廠拌熱再生拌合設(shè)備發(fā)展到了一個(gè)新的水平,RAP材料的用量可達(dá)到40%～50%,再生拌和樓的生產(chǎn)率也大為提高。

3 間歇式廠拌熱再生拌和樓改造方式

廠拌熱再生拌合設(shè)備需要解決的技術(shù)問題主要有三個(gè)方面：1)加熱后新集料的熱量如何傳遞給RAP材料,使RAP材料達(dá)到需要的溫度,而且不損傷舊瀝青混合料中的瀝青質(zhì)量;2)如何消除RAP材料中的水蒸氣;3)如何解決在水蒸氣環(huán)境中瀝青輕質(zhì)油分揮發(fā)產(chǎn)生的藍(lán)煙。為了解決這幾方面的問題,間歇式廠拌熱再生設(shè)備的改造主要有以下幾種方式。

3.1 間歇式廠拌熱再生拌和樓改造方式一

最簡(jiǎn)單的方式,就是RAP材料通過新集料秤稱重計(jì)量后直接卸入攪拌缸中與加熱后新集料、新瀝青混合攪拌。這種再生方式新集料經(jīng)過篩分,而且RAP材料經(jīng)集料秤計(jì)量后卸入攪拌缸,可以非常精確地控制 RAP材料的添加量。值得注意的是,生產(chǎn)前應(yīng)測(cè)量RAP材料的含水量,稱重時(shí)應(yīng)包括RAP中水分的質(zhì)量。由于加熱后集料、新瀝青、RAP材料在攪拌缸中混合攪拌,RAP材料通過和加熱后集料直接接觸被加熱,熱量的傳遞、水分的蒸發(fā)等過程都是在攪拌缸中完成,因此,新集料需超高溫加熱,容易導(dǎo)致集料性能降級(jí);而且水蒸氣主要在攪拌缸中被蒸發(fā),導(dǎo)致水蒸氣排放困難;另一方面拌合時(shí)間將大大延長,拌合設(shè)備的產(chǎn)量下降。這種改造方式RAP材料的用量最高一般只有20%。

3.2 間歇式廠拌熱再生拌和樓改造方式二

為了增加RAP材料和加熱后集料之間熱傳導(dǎo)的時(shí)間,提高間歇式廠拌熱再生拌和樓的生產(chǎn)效率,可以將RAP材料加入到熱料提升機(jī)中,RAP材料與加熱后新集料混合,然后通過篩分裝置的旁通倉(不經(jīng)過篩分)直接加入攪拌缸中拌和。這種改造方式初期投資較低,RAP材料和加熱新集料的熱交換時(shí)間較RAP直接加入拌合缸的方式長,對(duì)新集料的加熱溫度要求較方式一低,拌合時(shí)間也較短。但相比于常規(guī)瀝青混合料,新集料的加熱溫度仍然很高,拌合時(shí)間仍然需要延長,而且新集料和RAP材料一起通過旁通倉進(jìn)入拌合缸,新集料不經(jīng)過二次篩分,對(duì)級(jí)配的控制不如方式一。和第一種改造方式一樣,RAP材料中的水蒸氣是在與新集料接觸過程中(主要是在攪拌缸中)被逐步蒸發(fā),這種消除水蒸氣的方式需要較長的時(shí)間,水蒸氣的排放時(shí)間較為困難。這種間歇式廠拌熱再生拌和樓的 RAP用量一般也只有20%。

3.3 間歇式廠拌熱再生拌和樓改造方式三

這種改造方式是將RAP材料通過回收料環(huán)直接加入到烘干筒中,在烘干筒中與新集料混合并烘干加熱。由于RAP材料和新集料之間的熱交換時(shí)間進(jìn)一步延長,這種改造方式允許加入的RAP材料可達(dá)到35%。這種拌和樓改造方式初期投資也較低,RAP材料的利用率較前兩種方式高。RAP在烘干筒中間接烘干加熱,通過除塵迎風(fēng)機(jī),在烘干筒內(nèi)即可將RAP材料中的水分清除,因此,新集料的加熱溫度與常規(guī)瀝青混合料生產(chǎn)相當(dāng),拌合設(shè)備的產(chǎn)量也幾乎不受影響。與第二種方式一樣,RAP材料和新集料一起加入熱料提升機(jī),通過旁通倉進(jìn)入拌合缸中,熱料不經(jīng)過篩分系統(tǒng),對(duì)新集料的規(guī)格要求較高。

3.4 間歇式廠拌熱再生拌和樓改造方式四

方式四即方式一和方式三的混合型方式。利用拌和樓上安裝的回收舊料緩沖料斗和斗下的氣動(dòng)翻板控制裝置,可以根據(jù)允許添加的回收舊料比例,控制選擇不同的再生生產(chǎn)方式。當(dāng)回收舊瀝青攤鋪材料的添加比例低于20%時(shí),可以采用將RAP直接送至RAP材料緩沖料斗中,然后經(jīng)翻板控制,將RAP卸入集料秤中與新加熱集料一同進(jìn)行累計(jì)稱量,最后一起卸入攪拌缸中進(jìn)行拌和。當(dāng)回收舊瀝青攤鋪材料的添加比例在20%～35%時(shí),通過對(duì)RAP材料緩沖料斗下的翻板控制,將RAP卸到輸送皮帶機(jī)上,然后送至烘干滾筒再生料環(huán)的入口。

3.5 間歇式廠拌熱再生拌和樓改造方式五

為了增加RAP材料的用量,以及發(fā)揮間歇式拌和樓對(duì)熱料進(jìn)行篩分處理的優(yōu)勢(shì),發(fā)展了雙滾筒間歇式廠拌熱再生拌合設(shè)備。在原有的間歇式拌和樓的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)平行放置的高位式烘干筒,專門用于加熱處理RAP材料,RAP材料中的水蒸氣以及瀝青輕質(zhì)油分揮發(fā)產(chǎn)生的藍(lán)煙都在這一高位烘干筒中清除。這種拌合設(shè)備通過對(duì)RAP材料的稱重計(jì)量,可以非常精確地控制RAP材料的添加比例,也可以對(duì)加熱后集料進(jìn)行篩分處理,更好地保證再生瀝青混合料的級(jí)配。RAP材料單獨(dú)烘干加熱的方式熱效率高,RAP材料的加熱更方便和有效控制。煙塵的排放也可以滿足各種環(huán)保限制要求。這種改造方式不影響拌合設(shè)備的產(chǎn)量,RAP材料的用量也較高,可以達(dá)到50%。但增加RAP材料專用烘干筒的資金投入較大。

4 回收瀝青材料的破碎篩分裝置

不論是間歇式廠拌熱再生拌合設(shè)備還是連續(xù)式廠拌熱再生拌合設(shè)備,都需要配置RAP材料的破碎、篩分、供料裝置。由于RAP材料中含有瀝青,這種材料具有一定的粘性,堆積在一起容易產(chǎn)生聚積現(xiàn)象,破碎后的流動(dòng)性也較集料的流動(dòng)性差。因此,RAP材料的破碎、篩分裝置與新集料相比,都有自己的特點(diǎn)。RAP材料一般是瀝青路面經(jīng)冷銑刨的,粒徑本身較小,只是堆積在一起,在重力以及瀝青粘性作用下聚積成較大的團(tuán)塊。因此,破碎設(shè)備不需要很大的功率,一般輕型的破碎機(jī)即可滿足要求。同樣的,因?yàn)镽AP材料具有粘性,其供給裝置也有特殊的要求。為了增強(qiáng)RAP材料的流動(dòng)性,不至于粘結(jié)在料斗壁上,RAP供料料斗一般需要加寬加陡。

5 結(jié)語

對(duì)適合廠拌熱再生應(yīng)用的拌和樓技術(shù)要求進(jìn)行了介紹,結(jié)合工程實(shí)際生產(chǎn)狀況,介紹了間歇式廠拌熱再生拌和樓五種主要的改造方式,并建議參考第五種改造方案進(jìn)行拌和樓的改造。