间歇式搅拌站之死?

文 | 本刊编译 原文作者 | Ed Misajet

众所周知,间歇式搅拌站的装料、卸料、搅拌的过程是周期性的,成品料的质量相对较好.而连续式搅拌机就是连续地进行搅拌、供料、卸料,生产效率非常高,产量大、能耗低.自上世纪90年代末,我国开始大量建设高速公路,由于原材料质量和施工技术水平参差不齐,加之爆发式增长的建设规模,间歇式搅拌站在市场上成为了主流,与此同时,一些厂家对连续式搅拌站的探索并未止步.随着时间的推移,设备维护成本、环保指标以及再生料的应用可能会使混合料生产商对设备的性能提出新的要求.

本文标题不是为了哗众取宠,不过是遵照原文"Death of the batch plant"的意思.也无意于预言,只是希望和大家一起了解美国偏爱使用连续式搅拌设备之始末,以及安迈等全球领先的沥青搅拌设备厂商在彼面对的挑战有多大.本文观点属于原作者.

在谈到间歇式搅拌设备时,Fred Prill丝毫没有嘴下留情."除了(美国)极东北部的一些承包商之外,很少有人对间歇式搅拌站感兴趣了--至少不会买新的,"与领先的沥青设备制造商合作数十年的设备顾问Prill继续说道,"在属于它们的那个时代,间歇式搅拌站是最先进的,而且非常实用,满足了大多数沥青生产商的需求."

二十世纪之初使用的间歇式搅拌站设计很简单,60 t/h的生产能力也足堪应付.设备生产的混合料的质量也能符合当时的规范要求--虽然靠的是搅拌站操作手的手艺控制.骨料完全被沥青裹住,是那个时候的主要要求,这一点在搅拌站的设计上得到了充分的反映.一台典型的间歇式搅拌站配备了一个进料斗,一个加热骨料的小型烘干机,热筛将骨料分成几种尺寸,称重料斗控制配比,一个搅拌机用于混合沥青与骨料.

随着时间的推移,用户的需求发生了变化,间歇式搅拌站的设计也变得复杂起来.1950年代,繁忙的美国州际公路建设需要热拌沥青(HMA)供应商提高他们的生产能力.于是,间歇式搅拌站的每小时产量增加了数倍,并且使用更大的筛网,以适应多种混合料的生产.除此之外,间歇式搅拌站在接下来的几十年里(直到30~35年前)都没有太大的变化.

接下来的主要变化是自动化的配料控制、更高效的袋式除尘器和贮料仓系统的出现.总而言之,搅拌站变得更大、更干净了.尽管贮料仓的使用大大缩短了运料卡车的周转时间,间歇式搅拌站还是只能一锅接一锅地出料.昂贵的桨叶式拌合机和多层筛网依旧是必需的部件,这导致间歇式搅拌站的初始成本与维护成本居高不下,也导致它在美国最终走向失败.

作为切实可行的替代品,连续式搅拌站在1970年代早期出现了.它们的生产能力形成了悬殊的对比--一台典型的间歇式搅拌站每小时可以生产150~300 t沥青混合料,连续式搅拌站却能达到300~500 t.

最初的高产能滚筒连续式沥青搅拌设备使用的是并流式加热(parallel fow),即骨料的流动方向与热源平行;考虑到市场需求,早期的设备被设计成便携式.并流式加热方式之所以被接受,也许要部分归功于Boeing Corporation(译注:没有确切的信息表明它和飞机制造商波音是同一家公司),它是首批采用这种设计的制造商之一.尽管设计存在一些固有的技术缺陷,这种连续式搅拌站还是找到了销路.

其中一个缺点是缺乏空气污染控制.并流式加热系统在加热和拌合的过程中保留了高百分比的细粉和水分,导致相对较脏的废气排放.

此外,还有控制混合料温度的问题.采用并流式设计的连续式搅拌设备注定加热温度不能太高,这意味着它们对于城市应用而言并不是非常实用,因为这类项目的运输时间较长,工作等待时间较长,手工作业比例较高,需要较高的混合料温度.低温加上混合料中残留的水分,造成了压实困难.

给并流式沥青搅拌站设计敲响丧钟的是日益普遍的RAP利用.添加RAP意味着要将新骨料加热到更高的温度,由此造成了更加糟糕的排放.首当其冲的是袋式除尘器.来自重质燃料油、沥青烟气和加热的RAP中的水分与碳氢化合物等会堵塞集尘袋,从而影响袋式除尘器的效率,有时还会有火灾之虞.

为了解决这些问题,设备制造商必须改进这种设计了.

搅拌站工程师开始埋首于研究水分、过量排放和袋式除尘器的过热等问题.后来,他们找到了一种解决方法--逆流式加热设计.

通过让物料与热朝着相反的方向流动,骨料可以被加热至更高的温度,排放废气的温度也被降低.逆流式加热设计,与骨料传送系统、燃烧器设计的进展等创新,一起弥补了早期滚筒连续式沥青搅拌设备的设计缺陷.

现代的逆流式加热设计让滚筒式拌合机集多功能于一体,加热骨料,添加液态沥青、RAP和其他添加剂都在这里完成.其他设计,包括再生环,单独的烘干后拌合系统(post-dryer mixing systems)和搅拌站的改良,都是为了使用更高比例的RAP和消除排气烟囱中的蓝烟.

如今对滚筒式沥青搅拌设备的要求和当初早已不同."在过去,使用RAP是一种创新,但是问题很多,"Prill说.RAP中含有沥青和水分,在加热过程中可能会出现蒸汽爆炸、沥青被过度加热和温度大幅下降等状况.

随着利用RAP的经验越来越多,这些问题被逐个击破,HMA生产商处理RAP的能力也与日俱增.

在过去几年中,Superpave和改性沥青粘合剂的出现给HMA生产商带来了重大发展,也给搅拌站厂商带来了挑战.在某些情况下,需要额外的储罐来容纳新的PG等级的沥青,以便随后加入含有RAP的混合料中.还需要对烘干筒进行改装,才能彻底烘干较粗大的Superpave骨料.

慢慢地,HMA生产商也学会了如何处理这些新材料.

"如果没有使用贮料仓系统,当今世界上的所有滚筒连续式沥青搅拌设备技术都将毫无意义."Prill说,"现在有些设备的生产能力超过了600 t/h,但是没有可用的贮料仓,它的产量还得受制于运料卡车的周转速度."所有滚筒连续式沥青搅拌设备都配备了筒仓,有的甚至多达八个.

无论使用传送带还是斗式提升机填充,这些筒仓都能帮助承包商在几个小时到几天里存储大量不同的混合料.通过在低需求期间给多个筒仓装满混合料,HMA生产商可以向次级客户供应各种混合料,同时保证搅拌站的产量足以满足主要客户的需求.这种灵活性使他们能够根据市场需求安排生产活动.

"滚筒连续式沥青搅拌设备的创新给用户带来了业务的多样性,"Prill说,"有了它们,试问谁还需要一套新的间歇式搅拌站呢?"