國內外廠拌熱再生設備的最新研究動態

謝立揚，宋昌偉，梁興文

1. 長安大學 公路養護裝備國家工程實驗室，陜西 西安 710064 2. 中交西安筑路機械有限公司，陜西 西安 710200

引言

截至2030年，預計我國公路網總規模將達到580萬km，按照瀝青路面的設計壽命（15~20年），每年約有12%的瀝青路面需要翻修，舊瀝青混合料廢棄量將達到290萬t之多，如能加以利用，每年可節省材料費用3億元以上，而且這個數字還將以每年15%的速度增長。

作為一種舊路養護維修技術方案，不論考慮經濟效益還是社會效益，廠拌熱再生攪拌設備都具有明顯的優勢。通過再生烘干筒加熱的舊料，不僅可用于瀝青路面的上、中、下面層，而且還能對基層、路基進行補強，重新鋪筑的路面標高也不會發生改變。由于廠拌熱再生攪拌設備大多采用順流加熱工藝，雖然避免了瀝青老化，但在使用過程中也出現了一些問題，如RAP的加熱技術不成熟、對RAP的摻配率沒有系統的試驗驗證、加熱過程中會產生大量瀝青煙和粘料現象比較嚴重等。

針對這些問題，近幾年國內外一些廠家對再生設備的工藝、結構做了大量的研究，開發了相應的產品。本文就國內外最新廠拌熱再生設備的工作原理進行論述，為使用者和生產廠家提供參考。

順流式熱再生設備

順流式熱再生設備一般采用第二烘干筒技術進行舊回收料的加熱，如圖1所示。該技術是指在原間歇式瀝青攪拌站的基礎上，增加了第二烘干筒、獨立的回收料供給輸送系統、熱回收料存儲系統、計量系統、煙氣處理系統等。考慮到舊回收料在高溫下易老化，所以采用順流加熱，且在燃燒器與第二烘干筒間增加了熱氣流發生器，以防止燃燒器火焰與舊回收料直接接觸，進入烘干筒的熱氣與舊回收料以對流傳熱的方式進行烘干加熱，這也是目前國內各個廠家普遍采用的方式。

逆流式熱再生設備

隨著對改性劑和RAP材料研究的深入，逆流烘干筒走進人們的視野，圖2是幾種逆流加熱烘干筒。其優點是：加熱的舊瀝青混合料能迅速達到要求的溫度，加熱效率更高且熱量利用更加充分，符合當下節能環保的理念。

AMMANN RAH100再生攪拌設備采用逆流式加熱，有3個儲料倉，用于儲存不同規格的冷回收料。料倉位于地下，因此回收料不會受到風化影響。冷回收料從儲料倉落到傳送帶上，在傳送帶上完成計量，再經提升機送至烘干筒進行烘干加熱，如圖4（a）所示。烘干筒為兩段式逆流滾筒，分為烘干區和燃燒區兩部分，安裝在攪拌站的頂部，工作時烘干區可旋轉，燃燒區固定。回收料從烘干筒一端進入烘干區，運動方向與熱氣的流動方向相反，在逆流接觸過程中實現熱量的傳遞，加熱的RAP從烘干筒中部排出，不進入燃燒區，如圖4（b）所示，這樣避免了RAP與火焰直接接觸，防止再生料與黏結劑過熱老化，從烘干筒排出的再生料溫度可達到165 ℃~180 ℃。

圖1 順流式廠拌熱再生設備

圖2 熱再生逆流式加熱攪拌設備

圖3 逆流再生烘干筒

圖4 冷回收料加熱流程

煙氣與RAP進行了熱交換后，一部分經過濾后排入大氣中，另一部分被引至燃燒室，繼續循環使用。與傳統烘干加熱系統相比，熱效率提高了10%，并能有效減少瀝青老化和有害氣體的排放。

雙滾筒再生設備

成一定角度，以使底座中的定位銷與烘干筒的中心一致。外筒上獨特的鏈式結構具有自清潔功能，能達到減緩粘料的目的。

ASTEC公司對其雙滾筒結構進行了改進，獨特的進料門設計可限制空氣進入滾筒，使用的陶瓷內襯進料槽使物料能自由流入滾筒。外筒壁上安裝了偏置側桿和表面硬化軸套的鞍座鏈條傳動裝置，每個耳軸基座與機架

立式熱再生烘干筒

立式熱再生烘干筒如圖8所示，瀝青混合料從爐體上方的進料口送入爐內，靠自重經爐內的分流板多次分流下落。在爐膛中部和頂部設有能自動開閉的風門A、B、C。當生產再生混合料時打開風門B、C，關閉風門A。這時，礦料加熱裝置中部的熱氣依靠引風機A從風門C、舊料加熱風道，經舊料加熱裝置、風門B及煙道引出。舊瀝青混合料在跌落分流的過程中被熱氣加熱，通過舊料加熱出料口被提升機送入儲備倉，然后按比例輸送到攪拌機。在此過程中，舊料加熱裝置排放的煙氣通過舊料加熱煙氣引流管送入燃燒器再利用，使得燃燒室溫度升高，燃燒更加充分，達到節省燃料的目的。若不生產再生混合料，只要關閉風門C、B，打開風門A，就可照常生產。

圖5 雙滾筒鏈式結構

圖6 雙滾筒內部結構

經檢測和工程實踐，旁路加熱入口的初始溫度（相對于加熱基體的輻射溫度）在燃燒器連續正常作業時，能夠穩定在450 ℃~480 ℃，符合瀝青加熱的優化溫度值，并有效規避了瀝青路面材料再生過程中的二次老化，保證了瀝青的路用指標符合施工要求。

RATECH熱再生攪拌設備

RATECH熱再生攪拌設備如圖9所示，燃燒器產生的煙氣溫度為600 ℃~650 ℃，與冷空氣混合后，降到400℃~450 ℃，然后熱空氣被送到“三角再生烘干筒”的循環管道中，如圖10所示。

圖8 立式熱再生烘干筒

其工作原理如下：再生料由垂直提升機送入設備最高處的螺旋布料器上，提升的RAP通過布料器驅動板均勻地落入烘干倉內，熱空氣在通道中的溫度、流量、速度和壓力可自動控制，以400 ℃~450 ℃的溫度不斷循環，將舊瀝青回收料被加熱到所需的溫度；當熱空氣在通道中完成其循環時，溫度降至180 ℃以下，煙氣經除塵器排放后，溫度降為90 ℃~95 ℃。

圖7 雙滾筒煙氣流動路徑

圖9 RATECH熱再生攪拌設備

由于驅動板的速度可調節，再生料隨驅動板循環旋轉，通過熱空氣間接加熱，可以避免驅動板粘料和瀝青二次老化的問題。

在RATECH攪拌系統中，RAP有2種不同的使用方式：一是與傳統的熱再生攪拌設備一樣，回收料加熱后按一定的百分比與新料一起加入二級攪拌缸中進行混合攪拌，然后裝入卡車；二是將回收混合料100%加熱，經過一級攪拌缸攪拌后直接裝入卡車進行使用，生產的瀝青混合料可用于基層路面的使用。

全RAP熱再生攪拌設備

圖10 RATECH熱再生設備燃燒器

圖11 RATECH熱再生設備熱空氣通道

全RAP熱再生攪拌設備的瀝青煙過濾采用多級過濾系統，對有害氣體進行多級處理，達到環保的目的，如圖12所示。該系統的工作原理為：煙氣與再生料經過熱交換后，通入一級重力除塵器，較大顆粒的灰塵在重力和慣性力作用下從氣體中分離出來，沉降到除塵器錐體底部；經過一級除塵的煙氣進入下一段管道，管道上安裝了噴霧裝置，使熱氣流冷卻，同時冷凝從再生料中揮發出來的碳氫化合物，形成氣溶膠霧；最后含塵煙氣經過袋式除塵器過濾，排放至大氣中。袋式除塵器的布袋采用玻璃纖維制成，可去除微米級的顆粒，除塵效率高達99%。

全RAP熱再生攪拌設備的回收料計量裝置安裝在斜皮帶上，經計量的RAP被斜皮帶送至烘干筒。由于傳熱系數和表面積的差異，細再生料溫度上升速度比粗再生料快。因此2種舊回收料并不是一起被送進烘干筒，粗集料從烘干筒“頭部”進入，而細料是從烘干筒的“中部”進入，這樣使粗料加熱時間相對較長，最終瀝青混合料的出料溫度大約為150 ℃。

RAP由通道的熱表面間接加熱，如圖11所示（黃、紅色部分）。三角再生烘干倉的傳熱表面積是傳統瀝青設備烘干筒的3倍，由于所使用的熱空氣溫度比常規的熱再生循環方法（RAP可暴露于600 ℃~650 ℃的溫度中）低大約200 ℃，因此RAP中的瀝青質量能得到保證，并且排放的煙氣濃度可控制在排放限值內。

圖12 全RAP熱再生攪拌設備

ALEX Sin熱再生瀝青攪拌站

在ALEX Sin熱再生瀝青攪拌站中，回收料與火焰不直接接觸，該攪拌站具有能實現100%RAP生產的能力，如圖13（a）所示。7個燃燒器位于1個加熱室下部，并垂直于烘干筒，在其軸線下方依次布置，橫截面如圖13（b）所示。環形輻射板（寬46 cm）套在烘干筒外表面，防止烘干筒對RAP加熱不均勻。7個燃燒器同時工作加熱烘干筒筒壁，其產生的680 ℃煙氣通過燃燒室從烘干筒的后端部被引入筒中心。散熱片是以45°角焊接在滾筒外部，并作為二次傳熱導體。RAP由筒壁和熱氣同時進行加熱，達到所需要的溫度。燃燒器的輸出溫度由3個紅外傳感器控制，保持烘干筒內表面溫度在480 ℃~540 ℃。燃燒器的工作溫度在650 ℃~900℃，瀝青或再生劑可以在位于烘干筒末端的混合區進行添加。

熱再生瀝青攪拌站

在攪拌站中，烘干筒具有雙層殼體，舊料在烘干筒內通過對流、傳導、輻射多種方式被間接加熱。熱氣在獨立的燃燒室內產生，并通過均勻布置在烘干筒內部的不銹鋼傳熱管引導傳熱，如圖14所示。

再生攪拌站采用逆流加熱方式，該烘干筒具有雙層殼體，外殼體固定不動，內殼體旋轉。熱交換管安裝在內殼體中，RAP從內殼體加入，煙氣一部分通入外殼，來加熱內殼體筒壁，形成外部傳熱區域；另一部分通入熱交換管中，形成初始傳熱區域。RAP通過內殼筒壁和熱交換管進行加熱，達到所需要的溫度，烘干筒上部的引風機將產生的瀝青煙引導至燃燒室再次燃燒，熱氣通過循環利用達到節能的效果。由于加熱過程中產生的廢氣與舊料不進行

圖13 ALEX Sin熱再生瀝青攪拌站

圖14 熱再生瀝青攪拌站

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