国内外沥青搅拌设备立式烘干加热装置综述

　　摘 要

　　立式烘干设备是近年来出现的1种新型烘干加热方式，通过烟气与骨料在垂直方向上的换热，使骨料加热到所需温度。相比卧式烘干筒烘干加热，立式烘干筒的最大特点是设备生产率能得到保证，其次能耗较低。

　　关键词

　　沥青搅拌设备 | 立式烘干加热

　　沥青搅拌设备对于冷骨料(再生沥青混合料)加热有多种方式，常见的如利用烟气对流加热原理设计的卧式转筒式(烘干筒)、流化床加热装置、利用红外辐射原理设计的红外线加热器等。立式烘干设备是近年来出现的1种新型烘干加热方式，通过烟气与骨料在垂直方向上的换热，使骨料加热到所需温度。相比卧式烘干筒烘干加热，立式烘干筒的最大特点是设备生产率能得到保证，其次能耗较低。据国外资料介绍，立式烘干的能耗约为卧式烘干的60%。另外，由于骨料(再生沥青混合料)自上而下运动所形成的料帘，可有效地避免加热过程中风洞的产生，减少烟尘废气的外溢，故沥青搅拌设备立式烘干加热目前得到了越来越多的关注。

　　E-MAK公司立式烘干设备

　　E-MAK公司是土耳其一家专门生产沥青设备的公司，是国外主要从事立式烘干加热设备生产的公司之一。E-MAK公司设计生产的烘干加热设备有多种。

　　图1是E-MAK立式烘干设备工作原理图，设备主要总成有卧式烘干筒、立式烘干筒、冷料提升机、驱动器、储料仓、控制器等。其工作原理如下：冷骨料通过垂直提升机提升至搅拌设备顶部，经皮带输送机送至立式烘干筒的冷料储存仓内，所需冷料量由给料阀的转速控制。给料阀为多叶片旋转阀，在保证进料量的同时也保证了烘干筒的密闭性。在烘干筒内部垂向位置安装若干排料斗蓖，冷骨料从烘干筒顶部经给料阀落入料斗蓖后，骨料中的细集料从料斗蓖底部开口流出。料斗蓖内的骨料堆积到一定程度后，驱动机构通过操纵杆使料斗蓖底部主轴转动，料斗蓖向下翻转，骨料流入到下一个料斗蓖内，骨料在下落过程中与热气实现对流换热。

　　图1中设备热气由卧式烘干筒燃烧提供，热气从立式烘干筒上部进入，从底部经除尘系统后排出到大气中。加热过程热气体流动方向与骨料下落方向一致(顺流加热)，由于粗骨料遮挡了料斗蓖底部的开口，热气流动速度减慢，使骨料有充分的时间与热气接触受热。

　　料斗蓖底部结构如图2所示，料斗蓖有1组梳齿机构，可通过驱动单元上下摆动。斗蓖基底有2排相互平行的带有开口的梳齿底板构成，交错布置，且有50%的重叠。

　　进入立式烘干筒内的热气体可以是废气，也可以是独立燃烧器产生的热气。在烘干筒体下方设置有热料仓，热料仓内设置有温度传感器可检测骨料的温度。传感器与控制器连接，控制器可以根据骨料温度的高低调整料斗蓖在烘干筒内的摆动间隔。若骨料温度未能达到生产需要的设定值，则需延长料斗蓖在烘干筒内预定位置的停留时间，使骨料达到预期的温度和最佳残余含水量。

　　在生产中，沥青搅拌设备烘干筒通常把粗细集料作为整体进行加热。随着对公路材料研究的不断深入，对骨料的加热温度提出了更高的要求。如要求细集料(矿砂)的加热温度与粗骨料尽量保持一致，在实际生产过程中细集料的含水率要高于粗集料。在共同加热时结果细集料的温度低于粗骨料，且两者相差约40℃左右。而骨料含水率的高低对沥青混合料质量和加热效率有一定的影响，因此E-MAK推出了将立式烘干与卧式烘干结合的沥青搅拌设备，根据集料粗细所含水分的不同，将粗细骨料分开存放，并分别进行烘干，使得烘干效率提高，热量运用更加充分。

　　图3为E-MAK公司设计的立式烘干与卧式烘干结合的沥青搅拌设备。立式烘干筒的筒体为矩形棱柱状，主要总成有立式提升机、立式烘干筒和2个附加燃烧器。立式烘干的热气由卧式烘干筒提供，烟气管道位于立式烘干筒顶部。整套沥青搅拌设备中骨料提升机平行于立式烘干筒设置，以便上料。

　　其工作原理如下：粗细骨料分别存放于不同的冷料仓内，沥青搅拌设备开始工作时，将卧式烘干筒燃烧器点燃。在立式烘干筒的烟囱内设置有温度传感器，当排出的热气温度达到100℃时，启动立式提升机。含水量低的粗骨料从粗骨料仓由专用皮带机输送到卧式烘干筒内，含水量高的细骨料经专用皮带机输送到提升机并送到立式烘干筒上方。立式烘干筒上方设置有储料仓，内有落料控制系统及称重传感器。储料仓内细骨料重量达到设定值时，底部阀门打开，细骨料从烘干筒上方靠重力作用下落，落入到立式烘干筒内部设置的多排干燥料斗内。干燥料斗通过水平驱动机构进行翻转，使细骨料在下落过程中与热气对流传热。当细骨料的含水量过高，热气温度达不到骨料加热所需的温度时，立式烘干筒的2个附加燃烧器点火，提高热气温度以增加细骨料的受热强度。具体结构如图4所示。

　　在立式烘干筒下部设置有漏斗状热料仓，用于储存已加热的细骨料。热料仓设置有称重传感器，当热料仓的细骨料重量和粗骨料重量达到一定比例时，对应传送粗骨料的传送带工作，立式烘干筒热料仓放料，粗骨料与立式烘干筒热料仓流出的细骨料一同送入卧式烘干筒进行加热烘干。

　　在工作过程中，卧式烘干筒燃烧产生的灰尘随着热风进入立式烘干筒中，干燥的细物料可吸附卧式烘干筒燃烧时产生的灰尘，起到过滤烟气的作用。在立式烘干筒底部设置有引风机，使烟气向立式烘干筒上方运动速度加快。烟气完成细骨料的加热后，由立式烘干筒上的烟囱再经除尘器排放到大气中。所以该立式烘干机被细骨料过滤后的废气可直接排到大气中或再经过除尘器以提高过滤效率。

　　美国RATECH立式热再生搅拌设备

　　RATECH热再生搅拌设备如图5所示。烘干加热所需的热空气是由燃烧器加热产生高温气体，旧沥青回收料在三角再生烘干仓加热到所需要的工艺温度。

　　生产工作原理如下：旧沥青回收料经垂直提升机运送到设备的最高处，最高处设置有螺旋布料器，旧沥青回收料由布料器驱动板均匀地落入到烘干筒仓内。热空气在通道中循环，热空气的流量、温度、气体压力和速度可自行调整控制。400℃~450℃的热空气不断循环，将旧沥青回收料加热到工艺所需温度。在通道中热空气完成加热循环时，温度降至180℃以下。热气体经过除尘器过滤后排放，此时热气体温度降为90℃~95℃。

　　由于RATECH热再生搅拌设备驱动板的结构特殊，旧沥青回收料存储在这些驱动板之间，通过控制旋转速度使回收料不会粘附在驱动板上从而进行循环加热。在通道中的布置及驱动板的形式设计成使得旧沥青回收料不会粘附到驱动板表面和通道的一种形式。旧沥青回收料与通道的热表面间接加热，在三角再生烘干仓中其传热表面积约是传统烘干筒中的3倍。由于所使用热空气的温度比一般的热再生循环中低约200℃(再生沥青混合料可暴露于600℃~650℃的温度)，最终再生沥青混合料的沥青质量得到保证，且有效地将排放的烟气浓度控制在排放限值范围内。生产中驱动板运动速度可调节，旧沥青回收料伴随驱动板运动循环旋转，通过烘干仓的热空气加热避免了粘料，且有效地解决了回收料中沥青二次老化的问题。

　　生产过程中，旧沥青回收料在循环结束达到所需的工艺温度(120℃~130℃)时，已经完成通道中加热过的旧沥青回收料被输送至再生沥青混合料储存仓中保温保存。设备工作过程产生的粉尘、气体与三角再生烘干仓中循环使用过的热空气经除尘系统后排放到大气中。

　　日本立式热再生设备

　　大多数热再生设备结构上尺寸比较大，且结构复杂，为此日本某沥青搅拌设备厂家设计出一种小型的热再生设备，如图6所示。该热再生设备包括1个垂直的圆柱形壳体，壳体的外部附有隔热材料，壳体上部有热气体的入口，下部设置废气出口。立式烘干筒体的内部被隔板分成多个部分，每个隔板都开有条孔，与相邻的下层部分连通。在立式烘干筒中心安装了1根旋转轴，旋转轴周围均匀布置搅拌叶片。叶片直径略小于烘干筒内径，以保证混合叶片在壳体内旋转有足够的间隙转动。搅拌叶片的主要作用是使回收料分离，且在加热过程中防止再生料粘结在隔板上。旋转轴的底端设置传动机构，通过齿轮与减速器连接，由电机驱动齿轮转动带动旋转轴旋转，旋转轴的速度为2~5r/min。

　　与烘干筒的筒体平行安装有再生料提升机，将碎石输送到立式烘干筒顶部，RAP进入烘干筒加热之前被破碎成块。碎块的直径不超过80mm，控制在20~40mm的范围内。启动燃烧器和引风机，烘干筒入口处的热气温度在500℃~600℃之间。当气体出口处温度在200℃左右时，再生料经再生料提升机被运送到烘干筒的顶部。由进料口进入烘干筒落到隔板上，被搅拌叶片推动，由重力作用通过隔板开孔进入下一层。

　　由于再生沥青混合料材料的特殊性，这种再生料加热设备有效避免了再生沥青混合料与火焰直接接触。在加热期间，加热的回收料向下移动，热气体向上或向下移动(顺流或逆流加热)。顺流防止再生料过热老化，逆流可以使再生料加热充分。根据生产需要可以调换热气进出口位置。回收料表面沥青被熔化(温度可根据需要进行调节)，加热完成的再生料从出料口排出。在这一运动过程中旧沥青被熔化，骨料被沥青覆盖，形成了一种流动的再生材料。

　　国内立式烘干加热设备

　　为了解决耗电量大并提高热量利用率等问题，国内生产厂家设计了沥青搅拌立式烘干加热设备，如图7所示，主要由烘干筒体、分流板和燃烧器等组成。烘干筒体为立式，在筒体的顶部安装有引风机。在筒体上方设有进料口，在筒体中下部设置有燃烧器，在筒体下方设置有出料口，在筒体内壁交叉排列若干分流板，分流板向下倾斜一定角度，表面有若干凸起的分流挡块，使得物料均匀分布。调整倾斜板的合理夹角，可改变骨料滑落速度和热气体接触时间，使骨料加热到所需的温度。骨料由上部向下跌落，自然形成料帘，而下部燃烧器产生的火焰向上自然升腾，热气体与骨料形成对流使得热气能够包围下落的骨料实现热交换。该立式烘干设备选择的是火焰短且直径大的燃烧器，在骨料下落到最后阶段，大直径火焰能够保证骨料与火焰接触范围大，干燥充分。由于采用立式烘干，节约了60%的耗电量和40%的燃料，其节能降耗效果显著。同时也减少了机械传动的日常维护费用，降低了作业成本和运行噪音。