沈志國

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司道路工程公司，上海市 200435）

成果應(yīng)用

澆注式瀝青材料生產(chǎn)設(shè)備礦粉加熱裝置研制應(yīng)用

沈志國

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司道路工程公司，上海市 200435）

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了澆筑式瀝青材料生產(chǎn)設(shè)備礦粉加熱裝置的研制應(yīng)用，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

澆筑式瀝青；礦粉；加熱裝置

0 引言

2012年上海道路工程公司引進(jìn)澆注式瀝青攤鋪成套設(shè)備，由于澆注式瀝青攤鋪施工需增加材料的流動性，材料出廠溫度須達(dá)到230℃以上，為此高溫對現(xiàn)有瀝青攪拌機(jī)生產(chǎn)澆注式瀝青混合料設(shè)備損傷較大。目前所使用材料中的礦粉混合占比在20%～30%左右，礦粉在不加熱的前提下，勢必提高骨料溫度至360℃以上，這直接造成設(shè)備中的提升熱料斗，振動篩等部位由退火而損壞。而且我們所使用的礦粉材料含水量非常高，這會在混合瀝青料中產(chǎn)生：（1）形成氣泡；（2）礦粉團(tuán)。如果使用現(xiàn)有的拌和設(shè)備既能生產(chǎn)出合格材料，又能降低骨料加熱溫度，減少機(jī)械損傷程度降至最低，必須在原有拌和機(jī)增加一道礦粉加熱工序及增加一套礦粉加熱裝置。

根據(jù)德國生產(chǎn)澆注式材料的相關(guān)信息，2013年采用礦粉加熱辦法，生產(chǎn)過程中縮短拌和時間，提高生產(chǎn)質(zhì)量，降低設(shè)備損耗。

1 礦粉加熱裝置的研發(fā)

由公司牽頭研發(fā)小組在2013年立項(xiàng)，一是對國外、國內(nèi)同行進(jìn)行相關(guān)資料、技術(shù)調(diào)研，二是尋找機(jī)械裝置加工研制的合作伙伴。由于澆注式瀝青材料生產(chǎn)礦粉加熱裝置在國內(nèi)當(dāng)屬首創(chuàng)，礦粉材料熱傳導(dǎo)系數(shù)非常低，易產(chǎn)生爆炸，對制作生產(chǎn)設(shè)備可以參照的技術(shù)、工藝等方面的信息和資料缺乏。公司組織相關(guān)技術(shù)人員與三一集團(tuán)技術(shù)人員合作。結(jié)合我們對瀝青行業(yè)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的認(rèn)知度和理解，針對澆注式瀝青材料生產(chǎn)中所有能涉及的技術(shù)和安全的問題，經(jīng)過反復(fù)的論證，結(jié)合單位的現(xiàn)有條件，在不到一年半時間里完成了澆注式瀝青生產(chǎn)設(shè)備加熱裝置的設(shè)計和制作。該套設(shè)備經(jīng)過運(yùn)行完全能滿足澆注式瀝青材料生產(chǎn)的質(zhì)量要求。同時降低了生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)溫度，減少設(shè)備在生產(chǎn)中過熱而引起部件的損傷。

2 礦粉加熱裝置工作原理

（1）系統(tǒng)的工作流程

系統(tǒng)的工作流程見圖1。

圖1 系統(tǒng)的工作流程

（2）系統(tǒng)的工作原理

加熱器作為本系統(tǒng)的核心部件，是本系統(tǒng)的熱源傳導(dǎo)工具和熱傳遞的場所，冷礦粉在加熱器里吸收導(dǎo)熱油傳遞來的熱量，成品粉料進(jìn)入熱粉存儲罐中，具備生產(chǎn)需要。

a.礦粉加熱器由以下幾個部分組成：大加熱盤、小加熱盤、耙臂、耙葉（均勻的安裝在耙臂上）、進(jìn)導(dǎo)熱油管、出導(dǎo)熱油管、主軸、驅(qū)動裝置等，見圖2。

圖2 加熱系統(tǒng)裝置圖

加熱盤內(nèi)部中空，通有導(dǎo)熱油，礦粉在盤面上實(shí)現(xiàn)熱傳遞的過程。冷礦粉由礦粉螺旋輸送機(jī)導(dǎo)入加熱裝置頂部的分料器中，分料器將礦粉分散成六段，均勻、連續(xù)地灑落到加熱裝置的第一層加熱盤（小加熱盤）上。加熱器的驅(qū)動裝置帶動主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，安裝在主軸上的耙臂則以主軸為中心，在加熱盤的熱盤面作順時針的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)礦粉的翻炒和周向運(yùn)動；而具有一定安裝傾角的耙葉，實(shí)現(xiàn)礦粉在盤面上的徑向移動；復(fù)合礦粉的周向運(yùn)動和徑向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了礦粉以阿基米德螺旋軌跡，通過加熱盤的表面。小加熱盤的耙葉將礦粉推移到加熱盤的外緣，礦粉沿小加熱盤的外緣灑落到下方的大加熱盤上，大加熱盤的耙葉又將礦粉向里推移，并從中間落料口處灑落入下層小加熱盤上，如此往復(fù)，礦粉在大、小干燥盤上下交替推移，最后由底層的耙葉移送到出料口排出，進(jìn)入礦粉儲存罐內(nèi)，見圖3、圖4。

圖3 礦粉加熱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 礦粉的阿基米德螺旋線運(yùn)行軌跡

b.熱粉存儲罐

用于臨時存儲成品熱粉的裝置，外部采用巖棉保溫措施，可有效的成品粉料的溫度散失。

c.廢粉排空裝置

配合粉料提升機(jī)和提升機(jī)出口的翻板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)熱粉存儲罐內(nèi)殘留礦粉的回歸至原冷礦粉存儲罐。

3 礦粉加熱裝置的技術(shù)要求

3.1 工況要求

（1）礦粉加熱系統(tǒng)用于將含水率 1%的礦粉由常溫加熱至170℃左右（可根據(jù)實(shí)際需自行設(shè)定目標(biāo)溫度），所需的熱量約為45萬大卡。

（2）本系統(tǒng)中所需導(dǎo)熱油的總量約 1.5 t（加熱盤全部充滿需 500 kg，但為保證充足的熱源供熱，則所需的導(dǎo)熱油總量是加熱盤容量的3倍）。

3.2 礦粉加熱器技術(shù)要求

（1）加熱盤的設(shè)計壓力：單盤的設(shè)計壓力不大于0.4 MPa。

（2）加熱介質(zhì)：180℃～220℃的導(dǎo)熱油。

（3）加熱管道：內(nèi)置于筒體，與加熱盤相通，其中每四層加熱盤與一組進(jìn)、出導(dǎo)熱油管相通；共計3組。

（4）主軸轉(zhuǎn)速：1～10 r/min，變頻無級調(diào)速，電機(jī)功率11 kW。

（5）耙臂：每層加熱盤上有 6個，固定在主軸上。

（6）加熱器的導(dǎo)熱油進(jìn)管和成品粉的出料口處設(shè)有溫度傳感器，檢測導(dǎo)熱油的初始溫度和成品粉料的最終溫度，以便調(diào)控加熱模塊的主機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

（7）粉罐頂部設(shè)有2個高料位阻旋式料位計，用于檢測物料滿倉時報警。

（8）在粉罐底部設(shè)有低料位阻旋式料位計，用于檢測到物料缺料（不滿一批次生產(chǎn)所需成品粉）時報警。

（9）主操作界面見圖5。

圖5 主操作界面

4 結(jié)語

通過在生產(chǎn)澆注式瀝青混合料工藝過程中，增加礦粉加熱工序后：

（1）骨料的干燥筒內(nèi)加熱溫度從360℃降至280℃，避免加熱溫度過高而使骨料脆化，降至材料使用強(qiáng)度。

（2）加熱溫度從360℃降至280℃，骨料在輸送和篩選過程溫度也相應(yīng)降低，各部位鋼的退火也相應(yīng)降低。生產(chǎn)過后我們對一些主要部位進(jìn)行檢測，鋼材的硬度仍能達(dá)到HRC45～55，彈簧的彈力絲毫沒有減弱，每次生產(chǎn)減少維修費(fèi)將近10萬元。

（3）由于干燥筒內(nèi)的溫度降低，引風(fēng)經(jīng)過濾布袋出口溫度從135℃降至98℃，減少因溫度過高加速布袋老化。

（4）礦粉經(jīng)過加熱溫度至170℃，完全消除礦粉中的含水量，相互粘結(jié)也不存在。生產(chǎn)出瀝青混合料內(nèi)似乎沒有氣泡產(chǎn)生和粘合一起的礦粉團(tuán)，從而提高生產(chǎn)材料的質(zhì)量。

（5）由于骨料加熱溫度降低80℃，加熱時間縮短在4 min之間（礦粉加熱可預(yù)先或與骨料加熱同步進(jìn)行）。

經(jīng)過幾批次的加工生產(chǎn)澆注式瀝青混合料，無論從提高材料質(zhì)量，還是減少設(shè)備損傷，效果明顯，具有推行價值，甚至可推行至普通瀝青混合材料加工生產(chǎn)，為全面提升瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量提供有效幫助。

科技論文中圖、表的使用規(guī)范

科技期刊為了形象直觀地表述科學(xué)思想和技術(shù)知識，為了使所表述的內(nèi)容邏輯性和準(zhǔn)確性更強(qiáng)，插圖和表格是必不可少的。但論文作者在文章寫作中對圖、表的運(yùn)用往往存在不規(guī)范的問題，造成文章返修?！冻鞘械罉蚺c防洪》雜志的編輯將日常編輯工作中發(fā)現(xiàn)的常見問題進(jìn)行了總結(jié)，并根據(jù)問題提出要求，希望對作者投稿有所幫助。

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1009-7716（2017）03-0225-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.062

2016-12-21

沈志國（1958-），男，浙江鎮(zhèn)海人，工程師，從事機(jī)械制造工藝及設(shè)備工作。