沈阳储隆沥青设备有限公司 沈阳 110168
【摘要】桶装沥青是路用沥青材料包装、储存及运输的一种形式。沥青常温下呈固体状态，在公路施工时应将其从桶内脱出，熔化加热到140~ 160℃的使用温度，供给拌和设备使用。文章主要介绍了桶装沥青脱捅作业的现状、沥青脱桶设备综合加热热量分配模式、综合加热设备关键技术，以期提高公路施工中桶装沥青脱桶加热质量。
【关键词】沥青；脱桶设备；综合加热；技术
随着桶装沥青在公路施工中的广泛应用，出现了各种不同加热方式的沥青脱桶设备。根据传热介质和传热方式不同，可分为蒸气加热法、明火烧烤法、导热油加热法及废气直接加热法等[1]。蒸气加热法和导热油加热法的加热温度都比较均匀，沥青不易过热，均属间接加热脱桶，热效率低，且加热设备结构复杂、成本高。明火烧烤脱桶，不仅热损失大，沥青温度难以控制，沥青易老化，而且污染严重。采用废气直接加热沥青脱桶，传热效率高，而且当废气通过燃气管加热沥青时，可有效利用热量，节约能源，并能保证沥青加热质量[2]。
1桶装沥青脱桶作业的现状
高等级公路对沥青的品质要求很高,施工中除了选购高品质沥青外,沥青储运技术、工艺的运用对沥青品质的影响也很关键。严格控制沥青升温过程中的加热速度、温度及一定温度下的储存周期,防止沥青升温过程中沥青温度超过180℃,避免老化、结焦、氧化,才能够保证高品质沥青的性能,保证路面的质量。沥青的升温方法很多,有燃气管升温,导热油升温,蒸汽加热升温,电加热升温,太阳能加热升温等。目前,电加热、蒸汽加热升温的方法由于施工现场条件的制约,已很少使用;太阳能加热技术尚未发展到实用阶段;施工中常用的沥青升温方法有燃气管升温和导热油升温,这两种方法各有其优缺点。
脱桶顺序为沥青桶转运、沥青桶开桶、沥青桶脱桶。整个过程大多靠人工操作,采用人工滚桶和人工转运、利用铁锤和砍刀进行开桶并使用人工将桶送入脱桶炉进行加热,刀砍桶盖会产生大量铁屑混入沥青中,进入沥青泵,导致沥青泵故障频频发生,工业化程度极低。人工使用状况：人工投入多,且多为壮工；生产效率：机械设备使用率低,人工体能消耗严重,工作流水化程度低,怠工现象严重,故生产效率低下。资金投人状况：生产过程劳动密集引起工资及其他资金投入大；安全生产状况：安全状况差,时有铁桶皮划伤人现象的发生；环境因素：天气冷热变化对人工作业的影响大。
2沥青脱桶设备综合加热热量分配模式
2.1设备主体结构
该设备主体为一个长方六面体，内腔中间设有一个平板台车将其分隔为上、下两室， 上室为脱桶室，下室为油池。台车由驱动装置驱动，可在主体内、外预先铺设的轨道上运行。台车台面上加工有多个直径略小于沥青桶径的圆孔，以便使大开口盖的沥青桶倒置于台车上，在上室加热脱桶；下室设有U 形燃气管，中间通过燃气间接加热已脱桶的沥青。设备外壁夹层中均采用厚6Omm的石棉板作为隔热层。
2.2 沥青脱桶机理
根据沥青传热特性，应用相似理论模拟沥青加热过程，可以得出沥青加热后内部温度响应曲线。例如直径500mm，高900mm的圆柱体沥青，在初始温度20℃时，经30℃燃气加热1h后表面可达104℃ 。而中心部位的温度却保持初始状态。根据这一特性，沥青脱桶时，将桶口全开倒置于台车上，当平均温度为300℃ 的燃气在引风机强烈吸引下，以l.3m / s 的速度经过桶外壁。加热20~30 min后，附于桶壁的沥青层均已熔化。在重力作用下，沥青全部从桶内脱出落人油池。这一机理说明， 沥青脱桶时，无需将整桶沥青加热到某一温度， 只需将沥青桶内的附面层加热到一定温度，当附面层内沥青的粘滞力小于沥青重力时，就实现了脱桶。
2.3 综合加热热量分配模式
沥青脱桶加热过程实际分为两个阶段: 沥青脱桶和沥青升温。沥青脱桶阶段，由于沥青导热性差，其导热系数仅相当于建筑用砖，因此加热过程热量传入较慢，加热不均匀; 脱桶后的沥青平均温升为20~3 0℃ ，此时油池内沥青平均温度只有40 -50℃ 。经分析和实测证明，这一阶段消耗的热量仅占沥青吸收总热量的20% ~ 25 %，利用废气散热完全可以满足沥青脱桶所需的热量。沥青升温阶段，是将脱桶后的沥青加热至储存温度110 ~ 120℃(或加热到使用温度140 ~ 160℃)，泵送至沥青保温罐待用。这一阶段所需热量占总热量的75 ~80 % 。由燃气管加热提供。沥青循环系统（包括沥青泵、阀和外接)管路的保温，采用导热油保温技术。而导热油的加热由电导热油加热器提供。
图1沥青脱桶设备加热模式
综上所述，利用废气直接脱桶、燃气管间接加热沥青以及电导热油加热器加热导热油，构成了沥青脱桶设备综合加热系统，可有效地满足沥青脱桶、升温及传送的加热要求。该系统( 见图l) 的实施过程，充分利用了燃气的热量，达到了提高生产率和节能的目的。
3综合加热设备关键技术
3.1 降低热应力
沥青脱桶加热过程燃气管道受热膨胀伸长，而冷却时又将收缩，其伸缩量在8m长的管道上可多达20mm。为排除热胀冷缩的危害，本设备燃气管采用双U 型结构，开口端固装在一个端板上，而另一端则自由伸缩，为减少伸缩阻力，在U型管下部垫置圆棒。
3.2管道排尘
该设备加热热源采用燃油燃烧器或燃煤炉，两种热源在使用过程中都将在管道中沉积灰垢，特别是燃煤。该设备的结构特点可在两个方面最大限度地减少管道积尘: 一是脱桶工况时，废气流入大容积的脱桶室后流速急剧降低，使尘粒沉落在台车或桶底上，故脱桶室具有除尘器的作用；二是集中加热工况时，大流量的引风机使燃气管道内的气流速度加大，尘粒不易在管道内沉积而被吸出。尽管如此，设备长期使用不免会有尘粒沉积。沉积物增多后， 不仅影响通道面积， 还将降低传热系数。为此，该设备在结构上采用了便于清灰的结构: 将双U型管开口端全部开通，工作状态( 即不清灰时)用端盖密封，而需要保养时，则打开端盖，实现双U 型管全长内清灰。
3.3沥青循环系统的保温
该设备的沥青泵送及循环系统，利用导热油对沥青泵、三通阀和外接管路进行保温加热，由于导热油用量少，使用温度较低( 一般为150℃左右)，为自成体系设有小型电导热油加热器，这种加热器结构简单、体积小、能耗低、操作方便。
3.4设备的热源
采用自动柴油燃烧器作为该设备的热源，电子点火、鼓风，燃烧程序自动控制，光电火焰监视，燃烧质量高、无污染、噪音低。
3.5 控制系统
该设备全部动力采用一个配电柜集中控制，台车移动和吊门升降也可以就近操作。为了防止错误操作损坏设备，台车与吊门通过传感器采用联锁操纵，即吊门尚未提升到位时，台车不能实现操纵。油池内沥青液位采用浮筒液位计全程显示，简便直观; 沥青温度由热电阻传感、控制柜内仪表显示。燃气温度传感器设在油池内燃气加热管的末端、废气脱桶之前， 因为此处温度可基本上反映沥青升温和废气脱桶的温度，一般控制在30-40℃ 之间，当超过400℃时，报警装置立即发出信号，燃烧器自动熄火。
4结束语
在脱桶设备结构设计中，从沥青脱桶原理出发，在提高热效率、保证沥青加热质量、安全生产、环境保护等方面均采取了具体的技术措施，因此，设备结构新颖合理。利用废气脱桶，热效率和生产率均高。采用封闭式加热工艺，环境污染小，操作简便。半固定式结构，便于搬迁，是黑色路面施工中沥青脱桶升温的理想设备。
参考文献
[1] 袁忠文.对黑色路面存在的问题及其质量控制技术的探讨[J]. 黑龙江科技信息， 2007(02).
[2] 柴辉照.导热油锅炉及其加热系统在道路工程中的应用[J]. 山西交通科技， 2012(04) .
[3] 马银平. TAP-3000型沥青拌合机燃烧器的应用与维护[J]. 机械管理开发， 2011(04).
论文作者:高敬
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/10/12
标签：沥青论文; 设备论文; 温度论文; 热量论文; 废气论文; 台车论文; 导热油论文; 《基层建设》2015年17期论文;