浇注式沥青材料生产设备矿粉加热装置研制应用

沈志国

（上海公路桥梁（集团）有限公司道路工程公司，上海市 200435）

成果应用

浇注式沥青材料生产设备矿粉加热装置研制应用

沈志国

（上海公路桥梁（集团）有限公司道路工程公司，上海市 200435）

结合工程实例，介绍了浇筑式沥青材料生产设备矿粉加热装置的研制应用，有关经验可供相关专业人员参考。

浇筑式沥青；矿粉；加热装置

0 引言

2012年上海道路工程公司引进浇注式沥青摊铺成套设备，由于浇注式沥青摊铺施工需增加材料的流动性，材料出厂温度须达到230℃以上，为此高温对现有沥青搅拌机生产浇注式沥青混合料设备损伤较大。目前所使用材料中的矿粉混合占比在20%～30%左右，矿粉在不加热的前提下，势必提高骨料温度至360℃以上，这直接造成设备中的提升热料斗，振动筛等部位由退火而损坏。而且我们所使用的矿粉材料含水量非常高，这会在混合沥青料中产生：（1）形成气泡；（2）矿粉团。如果使用现有的拌和设备既能生产出合格材料，又能降低骨料加热温度，减少机械损伤程度降至最低，必须在原有拌和机增加一道矿粉加热工序及增加一套矿粉加热装置。

根据德国生产浇注式材料的相关信息，2013年采用矿粉加热办法，生产过程中缩短拌和时间，提高生产质量，降低设备损耗。

1 矿粉加热装置的研发

由公司牵头研发小组在2013年立项，一是对国外、国内同行进行相关资料、技术调研，二是寻找机械装置加工研制的合作伙伴。由于浇注式沥青材料生产矿粉加热装置在国内当属首创，矿粉材料热传导系数非常低，易产生爆炸，对制作生产设备可以参照的技术、工艺等方面的信息和资料缺乏。公司组织相关技术人员与三一集团技术人员合作。结合我们对沥青行业系统相关设备的认知度和理解，针对浇注式沥青材料生产中所有能涉及的技术和安全的问题，经过反复的论证，结合单位的现有条件，在不到一年半时间里完成了浇注式沥青生产设备加热装置的设计和制作。该套设备经过运行完全能满足浇注式沥青材料生产的质量要求。同时降低了生产过程中的生产温度，减少设备在生产中过热而引起部件的损伤。

2 矿粉加热装置工作原理

（1）系统的工作流程

系统的工作流程见图1。

图1 系统的工作流程

（2）系统的工作原理

加热器作为本系统的核心部件，是本系统的热源传导工具和热传递的场所，冷矿粉在加热器里吸收导热油传递来的热量，成品粉料进入热粉存储罐中，具备生产需要。

a.矿粉加热器由以下几个部分组成：大加热盘、小加热盘、耙臂、耙叶（均匀的安装在耙臂上）、进导热油管、出导热油管、主轴、驱动装置等，见图2。

图2 加热系统装置图

加热盘内部中空，通有导热油，矿粉在盘面上实现热传递的过程。冷矿粉由矿粉螺旋输送机导入加热装置顶部的分料器中，分料器将矿粉分散成六段，均匀、连续地洒落到加热装置的第一层加热盘（小加热盘）上。加热器的驱动装置带动主轴进行旋转，安装在主轴上的耙臂则以主轴为中心，在加热盘的热盘面作顺时针的回转运动，从而实现矿粉的翻炒和周向运动；而具有一定安装倾角的耙叶，实现矿粉在盘面上的径向移动；复合矿粉的周向运动和径向运动，实现了矿粉以阿基米德螺旋轨迹，通过加热盘的表面。小加热盘的耙叶将矿粉推移到加热盘的外缘，矿粉沿小加热盘的外缘洒落到下方的大加热盘上，大加热盘的耙叶又将矿粉向里推移，并从中间落料口处洒落入下层小加热盘上，如此往复，矿粉在大、小干燥盘上下交替推移，最后由底层的耙叶移送到出料口排出，进入矿粉储存罐内，见图3、图4。

图3 矿粉加热的内部结构示意图

图4 矿粉的阿基米德螺旋线运行轨迹

b.热粉存储罐

用于临时存储成品热粉的装置，外部采用岩棉保温措施，可有效的成品粉料的温度散失。

c.废粉排空装置

配合粉料提升机和提升机出口的翻板结构，实现热粉存储罐内残留矿粉的回归至原冷矿粉存储罐。

3 矿粉加热装置的技术要求

3.1 工况要求

（1）矿粉加热系统用于将含水率 1%的矿粉由常温加热至170℃左右（可根据实际需自行设定目标温度），所需的热量约为45万大卡。

（2）本系统中所需导热油的总量约 1.5 t（加热盘全部充满需 500 kg，但为保证充足的热源供热，则所需的导热油总量是加热盘容量的3倍）。

3.2 矿粉加热器技术要求

（1）加热盘的设计压力：单盘的设计压力不大于0.4 MPa。

（2）加热介质：180℃～220℃的导热油。

（3）加热管道：内置于筒体，与加热盘相通，其中每四层加热盘与一组进、出导热油管相通；共计3组。

（4）主轴转速：1～10 r/min，变频无级调速，电机功率11 kW。

（5）耙臂：每层加热盘上有 6个，固定在主轴上。

（6）加热器的导热油进管和成品粉的出料口处设有温度传感器，检测导热油的初始温度和成品粉料的最终温度，以便调控加热模块的主机电机转速。

（7）粉罐顶部设有2个高料位阻旋式料位计，用于检测物料满仓时报警。

（8）在粉罐底部设有低料位阻旋式料位计，用于检测到物料缺料（不满一批次生产所需成品粉）时报警。

（9）主操作界面见图5。

图5 主操作界面

4 结语

通过在生产浇注式沥青混合料工艺过程中，增加矿粉加热工序后：

（1）骨料的干燥筒内加热温度从360℃降至280℃，避免加热温度过高而使骨料脆化，降至材料使用强度。

（2）加热温度从360℃降至280℃，骨料在输送和筛选过程温度也相应降低，各部位钢的退火也相应降低。生产过后我们对一些主要部位进行检测，钢材的硬度仍能达到HRC45～55，弹簧的弹力丝毫没有减弱，每次生产减少维修费将近10万元。

（3）由于干燥筒内的温度降低，引风经过滤布袋出口温度从135℃降至98℃，减少因温度过高加速布袋老化。

（4）矿粉经过加热温度至170℃，完全消除矿粉中的含水量，相互粘结也不存在。生产出沥青混合料内似乎没有气泡产生和粘合一起的矿粉团，从而提高生产材料的质量。

（5）由于骨料加热温度降低80℃，加热时间缩短在4 min之间（矿粉加热可预先或与骨料加热同步进行）。

经过几批次的加工生产浇注式沥青混合料，无论从提高材料质量，还是减少设备损伤，效果明显，具有推行价值，甚至可推行至普通沥青混合材料加工生产，为全面提升沥青混合料的生产质量提供有效帮助。

科技论文中图、表的使用规范

科技期刊为了形象直观地表述科学思想和技术知识，为了使所表述的内容逻辑性和准确性更强，插图和表格是必不可少的。但论文作者在文章写作中对图、表的运用往往存在不规范的问题，造成文章返修。《城市道桥与防洪》杂志的编辑将日常编辑工作中发现的常见问题进行了总结，并根据问题提出要求，希望对作者投稿有所帮助。

1.文章中出现的插图和表格在正文中一定要有文字提到，如“见表1”、“如图2所示”、“表2为……”。

2.每一张图、每一个表都必须有图号和图名、表号和表名，图号和图名放在该图下方，表号和表名放在该表的上方。

3.图中如有数字尺寸，必须在图名后面标明单位，如“（单位：mm）”。

4.表中如有量，要把量的中文及符号写出，同时要把量的单位写出。

5.对图的要求：（1）图中各种标识、文字、符号尽量简洁，不必要的标识一律删除，标识大小一般为7号或小7号，必须能看清楚；（2）为节省篇幅，每篇文章图表不要太多，图表加在一起尽量不要超过5个；（3）本刊不用彩色图，作者必须对彩色图先行处理后再投稿；（4）图中线条必须清晰，不能发毛、发虚。

U414

B

1009-7716（2017）03-0225-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.062

2016-12-21

沈志国（1958-），男，浙江镇海人，工程师，从事机械制造工艺及设备工作。