公路工程烘干拌和设备应用研究
关键词：公路工程；烘干拌和设备；沥青混凝土
引言
在高等级公路工程施工中，沥青混凝土拌和设备属于关键性施工设备。烘干拌和设备的选用及作业系统的有效控制对提升混合料制作效率，确保工程施工质量，降低有害烟尘排放等具有重要作用。
1工程概况
某公路改扩建段K5+420K10+420，全长6.046km，设计行车速度为80km/h，路基宽9.0m，路面宽8.0m，路肩宽0.5m+0.5m。该公路路面按厚20cm旧沥青面层铣刨+厚30cm级配碎石基础层+厚2.0cm热沥青碎石封油层+厚8cm中粒式沥青混凝土面层结构设计。工程施工中交叉路段多，涵洞通道对路基连片有很大的制约作用。为确保施工质量和工程进度，应先进行涵洞通道等施工，路基施工实行分段式平行作业，随路基施工同时进行排水防护工程。
2烘干拌和设备选型及除尘方式的选择
2.1设备选型
沥青混凝土烘干拌和设备按规定配比，将不同粒径骨料及各类添加料均匀掺和在一起，并以沥青为结合料，在要求的温度下拌和形成混合料。当前，国内高等级公路工程施工一般选用间歇式拌和设备，其油石比和配合比均能得到准确计量，可确保沥青混凝土路面摊铺质量，因此，本工程选用间歇式烘干拌和设备。间歇式沥青烘干拌和设备包括固定式、半移动式拌和场站及移动式拌和站等类型。半移动和移动式拌和站能够迅速拆装，稳定性和移动性好，投产迅速。而固定式拌和场站一般采用模块化结构，考虑到本公路工程所用沥青混凝土拌和料较多，所以选用固定式拌和站。根据本工程所用沥青混合料烘干拌和场站设备，在工程区整体布局的基础上进行拌和场选址考虑，在保护环境的同时，还应注意工程区施工季节的风向，因建立在工程区的下风方向。考虑到工程施工材料的运输，拌和场应建立在运输条件便利的区域。此外，原材料的含水量对沥青拌和机烘干拌和效率十分关键，含水率每升高1%，烘干拌和效率将降低10%[1]，所以，建立拌和场应选择地势高、地下水位低、干燥的环境。绘制拌和场设备安装平面图时，还必须考虑搅拌机运转空间、沥青存储、拌和料堆放面积、泵送、装载距离及供电线路、发电机房、供油管路等附属设施的统筹布局。本工程选用的HZS50B和HZ50连续滚筒式拌和场站设备，包含骨料储存及供应系统、配料装置、输送系统、计量系统、拌和筒、除尘系统、储料仓、提升机、供油管路加热系统等多个组成部分（如图1）。施工中，将沥青送入高2.8m的沥青罐车，拌和场站使用的热沥青重量为200t，共设置10口容积5m3的沥青加热锅，在2.5h左右将热沥青加热至150℃后投入拌和场站拌和。
2.2除尘方式的选择
沥青混合料在拌和过程中会产生大量粉尘，当前较为常见的有干式除尘、湿式除尘和布袋式除尘等方式。（1）干式除尘主要利用旋风原理，其除尘设备包括多个圆锥形旋风筒，随着烟尘和气流进入干式除尘器，带动旋风筒快速旋转，粒径20mm的颗粒粉尘在离心力的作用下突破旋转力被甩出旋风筒，落至筒底后被螺旋输送机回收。实践证明，干式除尘方式能达到94.3%的烘干除尘效率，处理后的粉尘含量低至285mg/m3。（2）湿式除尘是将粉尘与气体吸入后使其与雾状水充分结合，粉尘在水的黏附作用下不断与气体分离，并达到气体净化的目的，湿式除尘效率通常为94.9%，经除尘处理后的粉尘含量最低可达200mg/m，在具体的工程项目中，湿式除尘通常与干式除尘结合使用，但其产生的含尘废水对除尘设备本身有一定的腐蚀性，如不合理处理会引起二次污染，而添加中和剂的处理将增加工程投资。（3）布袋式除尘方式主要利用耐200℃高温的有机纤维织物作为过滤袋，滤出空气中的粉尘，除尘效率可达98.5%，去除粒径0.3m粉尘效果显著，处理后粉尘含量最低可达105mg/m3[2]。
3烘干拌和设备应用的技术要点
3.1砂石料配料系统控制
为控制砂石料加热温度并保持振动筛分后砂石料储仓的平衡性，在砂石料和拌和料进入拌和设备烘干滚筒之前，必须重视拌和料的初配，根据本工程施工进度，设置四个砂石料仓及1个细砂料仓，通过拌和站骨料仓下方的给料器按均匀流量连续供料完成砂石料的初配。拌和站给料器分铁板式、履带循环式、电磁振动式三种。其中，电磁振动式给料器主要利用安装在卸料槽的电磁振动器振动幅度，以及料斗闸门开合度的调整控制给料量，其体积小、安装简便、能耗低，但对砂料控制的准确性较差，一般仅用于碎石料给料和初配。对本工程砂石料则应通过履带循环式给料，并充分发挥其强制给料的优势，为确保给料的连续和均匀，避免砂石料发生固结和堵塞出料口的情况，应在料仓外壁安装振动器。
3.2烘干加热系统控制
在沥青混合料拌和生产过程中，必须进行骨料反复抛散，使其充分与热气接触，吸收热量的同时蒸发掉水分，以达到烘干和达到工作温度的目的。砂石料烘干拌和耗费热能较大，一般采用燃油或燃煤拌和烘干设备，在降低能耗成本的同时保证烘干温度，并尽可能用燃重油代替柴油等轻质油料，降低燃料投入。冷骨料烘干加热系统由干燥滚筒及加热系统构成，通过干燥滚筒的匀速运转，进入滚筒内的冷骨料不断被叶片升起、抛下，在燃烧器持续喷火的作用下，冷骨料逐渐被烘干至工作温度。为防止干燥滚筒内气压过大而导致冷骨料升起、抛下过程中产生的粉尘逸散，应在滚筒内预留空间以容纳燃料燃烧和水分蒸发综合作用产生的水蒸气[3]。干燥滚筒内热量被冷骨料吸收后，废弃烟尘经由烟囱排出，再经除尘装置处理后排入大气。本工程干燥滚筒圆柱筒体直径2.5m，长10m，采用耐热钢板焊接制成，通过两道筒箍固定支承在滚轮上，为保证拌和料在筒内良好的流动性，干燥滚筒筒体应与地面呈5夹角且斜置，为加固滚筒，可在下部筒箍处安装水平阻滑滚轮。本工程沥青混凝土施工路面摊铺温度应控制在120～140℃，为保证沥青混合料摊铺性能稳定，具有足够的流动性和摊铺的均匀性，砂石料烘干拌和过程中应加热至160～220℃，拌和完成的混合料工作温度应保持在140～160℃。
3.3成品料提升机系统控制
沥青混合料烘干拌和设备中的成品料提升机主要具有将拌和好的成品料输送至成品料仓存储的作用，影响成品料提升机系统功能顺利发挥的主要是提升斗车的运行状态，通过控制卷扬机的正反转运动，保证提升斗车可以匀速平稳地上下运行，将成品料输送至指定的卸料仓。成品料提升机系统运行过程中，各卸料机运行工作状态显示于主控界面，当系统检测到满仓时会及时发出报警信号。本公路工程拌和站采用全自动提升机系统模式，拌和料的装卸、启动、加减速、下降、清洗等过程均自动完成。
3.4溢料控制
沥青混凝土烘干拌和设备溢料将降低拌和产量，引发铺筑施工现场摊铺机停机待料，矿料级配及路面摊铺施工的压实度、平整度等必将受到不利影响，增加拌和设备能耗，导致材料浪费，降低工效。为控制溢料，应准确选择拌和楼筛孔尺寸，必须综合考虑工程拌和设备热料仓数量、容积、原料规格及混合料的类型，合理挂筛，并进行冷热料仓的准确标定，按照《公路工程集料试验规程》（JTGE422005）进行原材料取样，以确保目标配比用料与实际用料一致。本工程根据《沥青路面施工技术规范》（JTGF402004），在混合料拌和施工前调整了筛孔尺寸，在筛分过程中仍存在部分超粒径砾石难以筛除，通过调整筛分振动力和筛子的安装角度，并将筛孔尺寸调整为32mm后，上述问题得到了解决，最小筛子确定为3mm4mm，既有利于控制合成级配，又能有效确保热料仓矿料级配，达到对溢料的科学控制。为满足施工进度的要求，将本工程拌和设备冷料仓的所有出料口均调制最大出料量，并进行料仓标定，拌和场站冷料仓转速确定为10、30、50m/min三档，各转速挡冷料仓标定结果详见表1。
4结语
沥青混凝土烘干拌和设备的选用对减少设备故障，控制混凝土拌和料质量，保证施工质量及提升施工效率十分关键。为提升烘干拌和设备的应用效率，除本文论述的设备选型、除尘方式选择、砂石料配料系统控制、烘干加热系统控制、成品料提升机系统控制、溢料控制等方面外，烘干拌和设备应用过程中还应注意拌和场站拌和罐体、卷扬系统、提升料斗、轨道支架等的维护。