解 貞，梁新文，張永衛(wèi)
（中交西安筑路機械有限公司， 陜西 西安 710200）
瀝青混合料攪拌設備是各等級瀝青公路路面施工機械的重要組成部分，在近幾十年得到了長足的發(fā)展，在穩(wěn)定性、精度、產能等指標方面都有明顯的提高，但受市場承受能力及政策法規(guī)制約少的影響，整個行業(yè)都存在著只關心生產，不關心排放和能源損耗的情況。隨著社會對環(huán)境問題的日益重視、國家新環(huán)保法的實施以及國家可持續(xù)發(fā)展的需要，很多地區(qū)已著手治理攪拌設備帶來的環(huán)境污染和能源浪費問題。特別是在城市和城市周邊，對攪拌設備能否施工，并滿足國標、行標、地標等標準，環(huán)保要求和節(jié)能減排更加嚴格。
本文將從城市型瀝青混合料攪拌設備（見圖1）的環(huán)保主機、溫拌裝置、廠拌再生裝置3個部分詳細探討，解決傳統攪拌設備存在的問題，使之能達到相關規(guī)范要求，并滿足對能源再利用、節(jié)能環(huán)保方面的需求。
1.1 攪拌設備粉塵、煙氣的成分及危害
瀝青混合料是一種復合材料，主要由瀝青、粗骨料、細骨料、礦粉組成。瀝青混合料攪拌設備在骨料的烘干、加熱、篩分、攪拌等工作過程中均會產生一定量的粉塵，骨料在加熱干燥過程中燃料燃燒時產生大量的氮硫氧化物，瀝青在進行加熱過程中揮發(fā)煙氣（俗稱蘭煙）。
粉塵是機械過程（破碎、篩分、運輸等）產生的微細粒子，是能在氣體中分散（懸?。┮欢〞r間的固體粒子，粒徑范圍很廣，由細至0.1到數百μm不等。粉塵對人體健康、生產過程、產品質量、經濟效益、環(huán)境和生態(tài)平衡等諸多方面產生不良影響。
煙氣主要由液態(tài)烴類顆粒物和氣態(tài)烴類衍生物組成，其中大部分是0.1~lμm的焦油細霧粒。瀝青煙氣成分中含有近200種有機污染物，主要是多環(huán)芳烴類物及少量氧、氮、硫的雜環(huán)混合物，主要有害成分為酚類、蒽萘類及苯并[a]芘。一般石油瀝青含苯并[a]芘為0.1~27mg/kg，裂解石油瀝青為4~272mg/kg。瀝青煙氣對環(huán)境和人體健康的影響非常明顯，有較強的致癌作用。
1.2 設備粉塵、煙氣的處理
對于城市型瀝青混合料攪拌設備，考慮到通用性及環(huán)保指標，除主除塵器外，通常冷配系統和通風系統各增加1個布袋除塵器。所有布袋除塵器負責含塵空氣的過濾，粉塵的捕捉、分離、排放濃度小于20mg/m3，遠遠低于國標、地標的要求。因環(huán)保系統含塵空氣溫度較低，單獨設置可減少對主布袋除塵器系統的影響，同時針對低溫除塵，選取不同的濾袋材料和清吹方式，可以更好的適合工況。對不同除塵器過濾分離后的粉塵，用螺旋收集在一起，回收到粉料罐內暫存。同時配有粉料外排系統，可直排到粉罐車，也可通過水攪拌裝置進行加濕處理，裝車后運離。
通過對瀝青煙氣成分的深入研究，并對煙氣的各種處理方式進行綜合對比（見表1），提出了合理的瀝青煙氣處理方案?？紤]到客戶投入成本，提出兩種不同的瀝青煙氣處理方案供客戶選擇，一種是對于主樓各卸料區(qū)及車道外泄的大量瀝青煙氣，以及罐區(qū)的有機廢氣，通過收集系統回收后，進入烘干筒進行二次燃燒，可以實現達標排放。這種方式優(yōu)點是成本低廉，缺點是要求主烘干系統工作時才能處理煙氣，并且隨設備工況變動可能出現處理不徹底的現象，超標排放，并且污染布袋。第二種方式是針對高標準要求的地區(qū)和客戶設計，采用專用的有機廢氣凈化機。
通過對4家有實例的廢氣處理廠家進行現場參觀交流，結合理論方案和監(jiān)測報告，最后確定第二種專用的有機廢氣凈化機方案為：主樓及車道瀝青煙氣通過等離子光催化一體機進行分解凈化，瀝青罐區(qū)煙氣通過專用燃燒凈化機進行焚燒處理，使用效果非常理想，排放遠遠低于國標，設備維護工作量小，安全穩(wěn)定。
1.3 節(jié)能減排技術
烘干筒、熱提、振動篩、熱料倉、稱量斗、攪拌鍋、成品料倉全部采用高性能保溫材料保溫，通過全加熱工藝過程保溫，熱量損失減少40%以上；優(yōu)化筒體葉片布局，降低煙氣溫度，尾氣溫度可控制在90℃~100℃之間，降低熱損耗；優(yōu)化配料控制系統，減少廢溢料，降低熱損耗；采用軟啟及變頻技術，降低電耗；所有布袋除塵器濾袋采用緊裝配，確保無粉塵泄露；采用低氮燃燒器，可配燃氣清潔能源，天然氣燃燒充分，燃燒廢氣排放指標更低。同時，回收粉料中由于燃燒殘留物的減少，大大提高了混合料的性能，形成良性循環(huán)。
1.4 降噪技術
攪拌設備國標規(guī)定的環(huán)境噪音為85dB（A），遠遠超出城市周邊環(huán)境噪聲的限制，對于以工業(yè)區(qū)、倉儲物流區(qū)為主的3類聲環(huán)境功能區(qū)，廠界噪音日間限制為65dB（A），這就要求攪拌設備針對噪聲源進行強力的降噪措施。瀝青混合料城市型成套攪拌設備首先對引風機和燃燒器兩大噪音大戶進行了特殊處理，引風機外敷消音棉，在外部加蓋隔音房，配有通風降溫設施；燃燒器處加大了消音器的設計；另外，設備從烘干筒、熱提、振動篩、熱料倉、稱量攪拌、成品料倉多個總成外加礦棉保溫和降噪處理；同時主樓采用全包封結構，進一步降低材料運動以及設備自身的噪音。經實地檢測，在廠界處，噪音低于65dB（A），滿足3類聲環(huán)境功能區(qū)的排放要求。
2.1 技術概況
研究溫拌技術的初衷是減少瀝青煙氣對人體的危害。由于瀝青煙在130℃~140℃左右產生，因此溫拌瀝青的溫度上限限定在130℃，避免了瀝青煙的產生。同時，根據環(huán)境保護部對幾千噸混合料檢測得出的綜合數據，這套技術能夠降低CO2排放56%，能耗降低22%，減少對人體有害的氣體81%。
溫拌瀝青混合料（Warm Mix Asphalt，簡稱WMA），就是通過一定的技術措施，使瀝青能在相對較低的溫度下進行拌和及施工，同時保持其不低于熱拌瀝青混合料（Hot Mix Asphalt，簡稱HMA）的使用性能的瀝青混合料技術，也稱為溫拌瀝青技術。其技術關鍵是，在不損傷HMA路用性能的前提下如何降低瀝青在較低溫度下的拌和粘度。
目前，國內外制備溫拌瀝青混合料通常采用4種不同的方式實現，分別為：瀝青—礦物法（Aspha-Min）、乳化瀝青溫拌法（Evotherm溫拌劑）、有機添加劑法（Sasobit）和泡沫瀝青溫拌法。在國內，采用較多的是乳化瀝青溫拌法和有機添加劑法，即在瀝青混合料拌和時添加Evotherm溫拌劑或者Sasobit溫拌劑來實現溫拌，但是由于溫拌劑成本較高，使得溫拌瀝青混合料的生產成本增加，并且其中溫拌劑中所含化學成分對瀝青性能也有一定的影響。
2.2 綠色發(fā)泡溫拌技術
本文論述的綠色發(fā)泡溫拌系統是在正常熱拌瀝青混合料生產過程中，在高溫瀝青中添加一定比例的水，使瀝青急劇氣化，體積迅速膨脹，生成泡沫瀝青，并以泡沫瀝青的形式噴入拌缸與集料拌和成瀝青混合料（見圖2）。泡沫瀝青比瀝青粘度低，但和易性增加，可以在較低的溫度下充分裹覆集料，降低瀝青混合料的拌和溫度，實現泡沫瀝青溫拌混合料生產。
該技術的工藝流程主要由瀝青供給系統、石料供給系統和水供給系統3部分組成。PLC主要根據瀝青用量來控制水的注入量，瀝青經過發(fā)泡后與石料和粉料混合形成低于130℃的無藍煙的合格瀝青混合料。
這種溫拌瀝青相比普通熱拌瀝青的優(yōu)勢明顯，具體表現在：
（1）降低瀝青老化程度，沒有藍煙和氣味，改善工作環(huán)境。
特別適用于在城市道路、里巷道路等人口密集地區(qū)施工，對周圍環(huán)境、空氣質量影響非常小。也適合隧道瀝青路面施工，為施工人員創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境。
（2）將混合料溫度降低了28℃~44℃，節(jié)省了14%以上的燃油消耗，以及50%以上的CO2排放。
（3）使用成本低廉，實現溫拌不需要添加高昂的溫拌劑，只需使用少量的水即可。
以年生產量30萬t料為例，采用綠色發(fā)泡溫拌技術，燃油消耗預計每年可節(jié)約108萬元以上。發(fā)泡溫拌與使用溫拌劑比較，每年可節(jié)約900萬元。
（4）攪拌站維修費用降低，攪拌站安全性提高。
（5）可使用高比例的再生料。
（6）延長施工季節(jié)，增加瀝青路面施工靈活性、便利性。
溫拌瀝青技術可以使傳統熱拌瀝青混合料對施工溫度嚴格控制的要求得以放寬，可適當延長作業(yè)時間，保證壓實質量；在較低環(huán)境溫度下施工，延長施工期。
（7）鋪筑的路性能更好、壽命更長。
2.3 綠色發(fā)泡溫拌技術在城市專用間隙式攪拌設備中的應用
綠色發(fā)泡溫拌裝置可使用在連續(xù)式瀝青攪拌設備上，也可使用在各種規(guī)格的間歇式瀝青攪拌設備上（見圖3），具有安裝方便、操控簡單、計量準確、匹配性強、適應性廣等特點，對普通瀝青、改性瀝青、橡膠瀝青等各種熱瀝青均能達到良好的使用效果。
3.1 技術概況
瀝青路面廠拌熱再生設備技術，是將回收的舊瀝青路面混合料運至攪拌廠，經破碎、篩分、烘干加熱（必要時加入再生添加劑），與新骨料、瀝青及粉料等按一定級配重新拌和生成新的混合料，使之能夠滿足一定的路用材料性能的工藝技術。該項技術可廣泛應用于舊路改造升級、高速公路大修、低等級路面的修筑，因其具有多重優(yōu)點而受到國內外公路行業(yè)的重視。該技術降低了施工成本，節(jié)約了集料和瀝青，保持了原路面的幾何特性，保護環(huán)境，節(jié)約能源。目前，發(fā)達國家如美國、日本等再生料的回收再利用率都在80%以上。我國根據《十二五公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要》規(guī)劃，到2015年全國公路養(yǎng)護廢舊瀝青路面材料的循環(huán)利用率達到40%。廠拌熱再生應用最為普遍，再生效果較好。但在設備運行中也存在一些亟待解決的問題。本文重點研究和討論回收料瀝青老化、瀝青煙氣處理和級配問題。
3.2 先進廠拌再生技術
關于回收料瀝青老化問題，回收料在加熱過程中，為防止回收料直接接觸明火，目前國內外產品主要采用熱風爐或不帶熱風爐結構，所不同的是，帶熱風爐的結構。是將火焰燃燒區(qū)放在熱風爐內，而干燥滾筒前端區(qū)域僅為進料區(qū)；不帶熱風爐的結構是將干燥滾筒延長，確保最大燃燒量時燃燒器的火焰長度仍小于筒體內預留火焰燃燒區(qū)的長度。但隨著溫度的升高，當直接加熱溫度達到450°以上時，瀝青的針入度、延度都會發(fā)生變化，進而導致瀝青不同程度的老化。針對該問題，采用帶有二次風保護的加熱系統，防止火焰與回收料直接接觸的裝置，防止由于高溫回收料中的瀝青產生藍煙和老化，原理圖如圖4。
關于瀝青煙氣處理的問題。再生料中含有一定的水分（這與再生料存放的方式有著直接的關系），在干燥滾筒內加熱或與高溫新骨料接觸時，都會產生水蒸氣，以及析出輕質油分，產生環(huán)境污染。目前處理的方式有直接進入布袋除塵器處理，但此種方式存在較大污染問題。另一種方式是進入主機干燥滾筒進行二次燃燒，效果相對較好，但主機滾筒二次燃燒壓力較大。充分研究分析后提出將再生瀝青煙氣分兩路焚燒，一路將濃度較高的瀝青煙氣送至再生滾筒二次焚燒，同時降低筒體內高溫煙氣的溫度；一路至主機干燥滾筒進行二次焚燒，這樣可以大大減輕主機滾筒的壓力，將濃度較高的瀝青煙氣進行二次燃燒，分流至主機滾筒的瀝青煙氣含量也會有一定程度的降低。
關于級配問題，由于銑刨回來的回收料細料較多，與原級配發(fā)生較大偏離，如果直接按原級配加入，再生混合料級配將發(fā)生變化。在施工現場一般將回收料分為10mm以下和以上兩種規(guī)格，有的施工單位甚至不進行篩分直接使用，都會有不同程度級配難以控制的問題。
以上環(huán)保主機、溫拌裝置和廠拌再生開發(fā)的先進環(huán)保節(jié)能技術已經用于中交西筑城市型瀝青混合料攪拌設備，經西安筑路機械測試中心檢測，各項性能指標符合GB/T17808-2010《道路施工與養(yǎng)護機械設備 瀝青混合料攪拌設備》的標準規(guī)定和設計要求，其中各項節(jié)能環(huán)保指標很大程度優(yōu)于國家標準（見表2）。經多個工地驗證，有效控制了瀝青混合料攪拌設備生產過程中產生的污染，保護了環(huán)境，避免了不必要的能源浪費，效果良好。
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[關鍵詞] 城市型；瀝青混合料攪拌設備；溫拌裝置；廠拌再生裝置
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