厂拌沥青热再生技术的核心问题探讨

作者：     来源：道路材料循环利用产业联盟    发表日期：2020-09-27 10:19    浏览次数：

摘 要

目前的厂拌沥青热再生技术，虽然能够对一些可再生资源进行回收利用，但是其处理工艺和效率还远远达不到人们对它的期望。研究废旧沥青再生料的加热方式不仅是厂拌沥青再生技术的核心问题，同时也是我国公路养护技术及可再生资源的回收利用率的重要课题。

一、厂拌热再生技术常见难题

 1、加热问题

再生料加热问题是沥青热再生技术中需要面对的首要问题 , 无论是厂拌再生，还是就地再生，都需要对再生料进行加热。再生料加热温度的高低、加热方式的选择，受热结构是否合理，将对后期成品料稳定性、设备运转可靠性及连续性产生很大影响。再生料加热在厂拌沥青再生技术中起着承前启后的作用，正所谓 “失之毫厘，谬以千里”，因此从一定程度上来讲，厂拌沥青热再生技术的成败取决于加热是否得当。 

2、粘接问题

再生料粘接问题是厂拌沥青热再生技术的衍生问题，从再生料温度提高的那一刻起，粘接问题就对整个生产工艺进行制约。无论是在干燥滚筒，还是在暂存单元、再生料计量单元、溜管等处，粘接问题无处不在。粘接一方面与沥青再生料的固有物理特性相关，另一方面与其加热温度息息相关。沥青经过反复加热，其机理及化学成分已经发生改变，再加上拌合厂粉尘污染，其粘接特性则表现得更为突出。解决废旧沥青料粘接问题，对于提升厂拌沥青热再生工艺的整体水平有一定帮助。

3、沥青烟处理问题

沥青烟是废旧再生料加热后化学特性的体现，加热温度的高低是影响沥青烟化学成分的主要因素，由于其化学成份的复杂性及独特的理化特性，沥青烟的收集和处理是一项相当头疼的技术。目前，常用的收集与处理有焚烧法、机械分离法、喷雾塔水膜洗涤法、活性炭吸附法、电除尘法等。仅仅用单一的除烟方法，很难对沥青烟进行妥善处理，为此实际应用中多采取几种方法并用。从另一角度讲，处理好废旧沥青再生料加热问题，也能在一定程度上降低沥青烟的排放。

二、影响加热问题材料因素

1、再生料规格

再生料不同于原生料，原生料有严格标准的配比，产地明确，粒径规范。再生料的来源往往是比较杂乱的。一般来讲，可以将再生料分为两大类，即铣刨料和块状料。再生料种类不同，其加热方式截然不同。铣刨料粒度较小，粒径一般≤ 50mm，流动性强，受热时需要较高的换热效率。而块装料是首次破碎之后，未经严格二次破碎筛分而自然形成的大小不一的料，为此加热时间需要长一些。在实际生产中，对于不同规格的再生料要因地制宜，需根据沥青质与石料含量配比选取不同的加热温度、加热结构及生产工艺。

2、沥青牌号

常用的石油沥青标号有 AH-50、AH- 70、AH-90、AH-110、AH-130 等。不 同 标号沥青的软化点不一样，例如 AH-50 的软化点在 45 ～ 55℃之间，而 A-200 的软化点只有 30℃，通常它在 60℃以下不能流动，80℃以下流动性开始变差。新沥青的闪点一般都在230℃左右，但废旧沥青在 140 ～ 150℃就开始老化，遇到明火可立即燃烧。在高于 180℃时，沥青中的沥青质裂解为游离碳，碳化物和沥青质析出，严重影响沥青的延展度和粘结性。
由此可见，废旧沥青料的组成成分决定了厂拌沥青热再生技术工艺流程及结构布置。根据再生料成份及加热方式不同，众多厂拌沥青再生技术人员经过多年探索，逐渐形成了两大加热技术流派：按比例添加技术和全沥青混合料再生技术。这两种技术的核心同样离不开一个控制——温度控制。

三、加热依据与原则

按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-94）规定，道路石油沥青料的加热温度应为 150 ～ 170℃。而经过实际生产验证，再生料加热温度一般要比理论规定温度低30 ～ 50℃左右。这是因为，再生料中沥青质经过长时间的风吹日晒，沥青含量已经下降，成份也发生了降解与老化。从 2012 年陆德筑机在河北霸州投产的 LZG15 型全再生工地调试记录可知，温度一旦超过 140℃，沥青料严重老化，并出现了着火燃烧现象

沥青再生料的加热属于一种化工工艺，加热可分为 3 个工艺温度区间，即高温区间、中温区间、低温区间。加热温度在 520℃以上为高温加热，适用于块状沥青料。150 ～ 350℃为中温加热，适用于铣刨沥青料。150℃以下为低温加热，多用于再生料的传递、输送、储存。高温加热采用明火或电直接加热，中温加热宜使用有机载体间接加热，如热风、红外辐射等。低温加热宜用水、导热油作为载体间接加热，或采用太阳能直接加热。

道路沥青适用于有机载体热的间接加热，而一般的再生沥青料和煤沥青成份高的沥青料适合于低温加热。这样既能满足道路施工对沥青温度的要求，又不至于因加热而影响沥青的质量。明火和电加热属于高温加热，直接用来加热沥青容易使沥青老化变质。若用高温直接加热沥青，必须采取适当的措施，如强制对流、循环加热等，以控制沥青加热温度和沥青的热交换。

四、影响加热的设备因素

厂拌沥青热再生技术的再生料加热效果，不仅取决于回收废旧沥青料的成分配比，而且也与热再生设备的结构及生产工艺息息相关。

1、温度控制因素

再生料的加热不同于新集料的加热，它的理论加热温度（出料温度）应在 120 ～ 140℃之间，加热时禁止明火与再生料直接接触。对沥青旧料进行间接加热和持续保温，需要用较长的时间。加热后，要采取必要的的措施防止沥青高温老化。

一旦废旧沥青料的理论加热温度过高，将使再生料沥青成份加速老化，大量沥青质不断挥发，沥青浆变硬变脆，粘接性能锐减。这种情况在以块状料为主的全沥青再生设备中表现尤为突出。废旧沥青料加热温度过低，大量的块状料无法熔透加热，对于全再生沥青设备而言则失去意义。对于按比例添加再生技术，尽管通过提高原生料温度有利于解决再生料温度过低的问题，但如果再生料温度过低，往往会对再生设备的粘接及沥青烟的排放产生致命影响，轻则下料不畅，重则会使设备停机。

2、设备结构因素

放眼市场上目前应用的厂拌热再生设备，大多采用的都是专用再生加热搅拌滚筒与燃烧炉组合形式进行加热搅拌，再配以燃油 / 燃气燃烧器进行热源补充。按再生料进料方式不同，加热方式又可分为逆流加热和顺流加热。逆流加热使用的厂家并不多，最有代表性的是三一重工 RZS120 型沥青加热搅拌装置。逆流加热的优势在于：换热效率极其高效，能够快速升高再生料温度，有利于降低尾气温度，大量的辐射热可以得到充分利用。逆流加热的不足在于：如果出料端结构设计不当，极易造成沥青严重老化，影响施工质量。

顺流加热是当前厂拌沥青热再生技术中的主流加热方式，其优势是沥青出料温度容易保证。顺流加热的不足在于：热量损失过大，尾气温度过高，综合能耗较高。逆流加热最有代表的产品有陆德筑机 ZLBS 系列、福建铁拓RLBZ 系列，这两种系列产品也代表了目前国内厂拌热再生技术两种方向。

3、引风系统因素
系统因素对再生沥青料的加热问题也不容忽视，最突出表现为引风系统。目前，厂拌热再生的技术主要采用沥青烟引入强拌干燥筒回烧技术。对于采用该技术的设备来讲，如果主引风机风量过小，将造成再生引风系统压力陡增，再生系统的燃烧不充分。同时还会引起再生加热筒内温度失稳，造成出料温度阶跃、尾气温度过高现象，轻则影响引风机寿命，重则引发安全事故。

五、产品设计要点

1、合理选用燃烧器

热风技术是加热沥青再生料最理想的加热方式。物料与明火的分离有利于避免沥青料的老化变质，温控效果显著。鉴于目前热风炉的成本较高，大多数生产厂家采用燃烧室作为热风炉的替代产品。设计燃烧室时，需要重点权衡燃烧器与燃烧室长度的匹配问题。若燃烧器选用过大，燃烧室长度过小，容易引燃再生料。

2、科学使用自引风系统

除了合理选用燃烧器，科学使用引风系统也很关键。在早期的厂拌热再生设计过程中，为了处理沥青烟，引入了加热搅拌滚筒引风自循环系统。其初衷是美好的，但往往在实际生产中收效甚微，自引风系统往往会打乱了燃烧室内的燃烧平衡，使得燃烧效果不理想，甚至会烧坏引火口甚至燃烧器。

3、合理布局

干燥滚筒的设计，需要明确燃烧区的长度及燃烧火焰的范围，避开物料与明火的接触区。抄板结构及布置方式首先要考虑换热效率问题，其次应考虑沥青料加热后带来的粘结影响。