中国工程机械工业协会筑路机械分会   朱文天     manbetx体育 专稿，未经许可，不得转载

强制间歇式沥青混合料搅拌设备是沥青路面施工的主要配套设备，经我国的使用经验和实践证明，采用间歇式沥青混合料搅拌设备更符合我国国情。这是因为我国目前使用的材料品种杂，变异性大，再加上沥青混合料搅拌设备大都是露天作业，材料的含水量受天气影响很大，强制间歇式沥青混合料搅拌设备因其结构的完善、级配正确、计量精度高、成品料质量好、易于控制，在沥青路面特别是高速公路的工程中受到普遍的欢迎。随着我国公路建设特别是高速公路建设的快速发展，强制间歇式沥青混合料搅拌设备的需求量不断增长，也促进了国产强制间歇式沥青混合料搅拌设备技术的发展。国外工业发达国家道路修建早、公路等级高，强制间歇式沥青混合料搅拌设备在世界各地早已普遍使用，公路施工机械化已达到了较高的技术水平，强制间歇式沥青混合料搅拌设备的技术、结构日趋成熟，强制间歇式沥青混合料搅拌设备的工艺流程和总体结构均已基本定型。不同国家不同企业生产的强制间歇式沥青混合料搅拌设备的结构大体相同，不同的仅是部分结构或零部件的改进。总的发展趋势是在朝着提高拌料质量、降低能耗、减少污染、操作方便、提高生产过程的自动化及设备的耐用和可靠性方向发展。本文介绍强制间歇式沥青混合料搅拌设备的技术及发展概况。

强制间歇式沥青混合料搅拌设备的构成有：冷料供给系统、干燥滚筒、燃烧系统、热骨料提升机、振动筛分系统、热骨料贮仓、计量系统、搅拌器、粉料供给系统、沥青供给系统、导热油供给系统、除尘系统、成品料仓、电气控制系统等，图1为强制间歇式沥青混合料搅拌设备的构成立体示意图

图1    强制间歇式沥青混合料搅拌设备构成立体示意图

一、冷料供给系统

各种不同规格的冷骨料在进入滚筒干燥之前，须先进行初级配。冷料供给系统承担给料及初级配的任务，冷料供给系统的组成按工程的要求一般配有4—6个料仓，其中一个为砂料仓，按用户的需要可增减料仓的数量。冷料仓的开口宽度和高度必须便于装载机的装料，料仓下部装配有给料机构，通常是皮带输送给料机，在料仓的出料口装置有可调开度的料门，通过料门开度和皮带机转速的变化调节给料量，工作时给料量必须要求均匀稳定。冷料仓的结构较间单，除承担骨料的供料外，还承担骨料的初级配任务，骨料供料和初级配的正确性直接影响到沥青混合料的质量。结构优良的冷料仓其下部的裙带口应制成梯形结构，出料时从宽度窄的一边向宽度宽的一边出料，这样可以减少出料阻力并使料仓内不同位置的料能均匀流出，有利于减少皮带的磨损，延长设备的使用寿命。

冷料供给系统为了提高骨料供料和初级配的正确性，国外已开发出骨料含水量检测仪和冷料级配检测分析系统。冷骨料的含水量直接影响到燃料的消耗量和级配的正确性，图2为在线微波骨料含水量检测仪。冷料级配检测分析系统直接从冷料皮带输送机上取样、筛分、称量，图3为冷料级配检测分析系统，含水量检测仪和冷料级配检测分析系统将信息输送到控制系统，使搅拌设备的冷料供给系统按规定的供料量和级配要求正常工作。

图2      在线微波骨料含水量检测仪

图3     冷料级配检测分析系统

皮带输送机是冷料供给系统的重要构成部份，料仓下部有给料皮带机、集料皮带机和将料输送到滚筒的上料皮带机，皮带机可选用通用设备，给料皮带机的输送带应选用有裙边的皮带，以防止料的撒落，由于皮带机长度较大，应设置皮带跑偏及紧急停机装置，皮带机除满足最大生产能力的要求外，要求皮带工作平稳不跑偏，采用鼓形滚筒以简单的结构能达到较好的效果。皮带机周围应设置保防护栏，以防止人员碰撞而保证安全是十分必要的。

二、干燥滚筒

干燥滚筒是对冷骨料进行加热烘干的装置，要求在较短的时间内能将有一定含水量的骨料用最低的能耗使其充分脱水、并加热到所需要的温度。为了达到上述目标沥青搅拌设备的干燥滚筒必须要有一定的干燥能力，干燥滚筒设计时要求有足够的容积和一定的长径比，筒内物料在滚筒叶片的作用下被提升和跌落并向前移动，在火焰和燃烧热气流的作用下骨料被加热，燃烧热气流在滚筒内穿过骨料的料帘进行热交换，骨料中的水分不断地挥发并提高骨料的温度。

滚筒的设计除要求烘干能力满足生产的要求外，还应有较高的热效率。滚筒的全长度内不同区域安装有不同的叶片，燃烧区内应保证火焰的充分燃烧，因而燃烧区内不允许有料帘存在，若在燃烧区内有料帘存在，燃烧喷嘴喷出的未燃烧的油滴必然粘附于骨料，这样一来不仅增加油料的消耗量又对除尘器产生不利的影响，未燃烧的油滴粘附于布袋时遇到高温易烧毁布袋，燃烧区内的叶片必须设计成既不形成料帘而又能将热量传输给骨料，燃烧区的火焰燃烧辐射热易使滚筒壁受热而变形，因而如何减少热辐射能直接传导给滚筒壁，有利于减少滚筒的热变形以保护滚筒，同时又能使骨料在燃烧区吸收热能，因此燃烧区叶片设计是十分重要，图4是一种较好的燃烧区叶片结构型式。骨料在滚筒热交换区内应充分进行热交换，该区域的叶片应使骨料在滚筒的全断面上形成密集的料帘，有利于热气流穿过料帘进行热交换，使骨料在较短的时间内从热气中充分吸收热量，使燃料的热能得到充分的利用，这是沥青搅拌设备的设计和制造者所追求的目标。但料帘的密度是有一定要求的，密度过小不利于热交换的进行，同时造成排放烟气温度过高；密度过大又降低烟气流速，又造成排放烟气温度过低。有一项技术就是通过叶片的调整，改变料帘的密度来调节烟气的温度。因此滚筒和滚筒内叶片的设计是关键，目前多数沥青搅拌设备滚筒叶片的设计欠合理，一般安装同一形状的叶片，这样不利于滚筒热效率的提高，同时在使用过程中出现烟气温度过低或过高的现象，如何设计合理的叶片以形成必要的料帘密度来提高热效率，这是一个设计理论和经验问题。

图4    燃烧区叶片的一种结构型式[page]

      滚筒的驱动方式有链驱动、齿圈驱动及摩擦驱动等，磨擦驱动一般在大型搅拌设备上应用较多，小型设备以用链驱动和齿驱动较多。滚筒的安装和调整是一项技术性很强的工作，因为滚筒是倾斜安装的，它有一个自然下滑的趋势，需用四个托轮位置的调节使滚圈和托轮在运动过程中产生一个向上的推力来平衡，这是一项制造、安装、调试过程中的重要技术工作。

滚筒两端的密封也是很重要的，目前密封的方式有多种型式：有平面密封或环面密封、磨擦密封及迷宫密封等。可靠的密封可以减少漏气量，漏气过多不仅仅需要增加排气量，而且降低了热效率。

三、燃烧系统

燃烧系统是干燥滚筒对冷骨料进行烘干加热的热能供给者，使有一定含水量的冷骨料脱水并加热到一定的温度，一般沥青搅拌设备都是露天作业，因而需要消耗大量的热能。由于冷骨料含水量的不同，骨料含水量高时燃料的消耗量也高，一般每降低1﹪骨料的含水量，每吨混合料约可节省1公斤的燃料。因此搅拌设备工作时若想节省燃料，必需要降低冷骨料的含水量。另外路面工程对沥青混合料的要求是有不同的，上下各层混合料对骨料的粒度和级配要求有差别，搅拌设备工作时必需按工程的要求随时调整骨料的级配，另外粗骨料、细骨料及砂的加热烘干速率是有差别的，一般情况下细料和砂的加热烘干速度要慢得多。因此沥青混合料搅拌设备的燃烧器必须要满足能生产不同温度、不同规格混合料的要求，才能适应工程的不同需要，另外搅拌设备每次开机时先要进行暖机作业，即小火焰使设备先升温，然后才能进行正常作业，因而燃烧器必须要求具备一定的调节能力，才能满足不同工况的需要，一般沥青混合料搅拌设备燃烧器的燃烧调节比不小于4︰1。

燃料的充分燃烧和提高热效率是沥青搅拌设备的基本要求，在滚筒的长度范围内大至可将其划分为燃烧区和热交换区。燃烧区应保证燃料的充分燃烧，为了使滚筒的长度得到充分利用，滚筒的燃烧区不宜过长，应尽量选用短粗火焰燃烧器，即在保证充分燃烧的前提下燃烧区不占用过大的滚筒长度，使骨料和热气流有更多的热交换区域，这样才能提高热效率。经过较长时间的研究，国外短火焰低噪音燃烧器如图5所示已开始使用。

为了降低燃料的费用，重油燃烧器已受到了欢迎，好的燃烧器已实现燃气，轻油、重油的互换通用，即燃料的改变不需要更换燃烧喷嘴，使用时只需增加燃料的辅助设备，如重油的过滤器和加热装置等。随着沥青路面旧料再生技术的发展，适用于沥青路面旧料再生加热的专用燃烧器也已问世，由于沥青路面旧料的加热温度不能过高，不然易引起旧料中沥青的老化，该燃烧器的特点是即保证燃料的充分燃烧，而又能降低燃烧热气的温度，使旧料得到充分的利用，并提高再生混合料的质量。另外燃烧器风油比的调节也很重要，燃烧器在其规定的燃油量范围内，应始终能保持最佳的燃烧状态，风油比的调节是十分重要的，当燃油量变化时，供风量也必需随之而变化，一般燃烧器风油比的调节是线性调节（即用机械拉杆调节），实际上风油比的调节是非线性的，合理的调节才能达到最佳的燃烧效果，新型非线性调节变频控制燃烧器在国内也已投入使用。

随着环保要求的提高，对沥青搅拌设备废气的排放提出了更高的要求，一般在燃料中均含有一定量的硫，燃烧时生成SO₂再与水气相遇生成硫酸，硫酸有很大的腐蚀性，这是众所周知的问题。国外对燃烧废气中氮氧化物气体的含量也提出了要求，因为燃料燃烧时空气中的氮和氧化合生成NO，进一步氧化后生成NO₂，NO₂气体对人体有强烈的刺激作用，对人的肺有很大的影响，浓度达到100mg/Nm³时一分钟内人的呼吸开始异常，浓度再增大到两至叁倍时人在半小时至1小时内就会死亡。国外对燃烧器技术已进行了多方面的研究，低污染的燃烧器已有多个相关的技术报道。

燃烧器是沥青搅拌设备的噪声源之一，沥青搅拌设备的燃烧器除满足燃烧充分、节能、低污染、短火焰等要求外，还要求噪音低，如何降低燃烧器的噪声是各公司的主要竞争点之一。

四、搅拌塔

1．振动筛分系统

经冷料供给系统初级配的骨料，进入干燥滚筒烘干加热后，由热料提升机提升到搅拌塔顶部，通过振动筛筛分为不同规格的热料，再分别进入不同的热骨料贮料仓内。沥青搅拌设备中使用的振动筛有平面筛和斜筛，一般使用斜筛者较多，振动方式有平面振动、圆振动和椭圆振动，振动的作用是有利于骨料的筛分，骨料筛分过程中料与料之间的磨擦是不可避免的，料在筛分过程中料与料之间的磨擦易产生粉尘，因此振动筛除有较高的筛分效率外，应尽量减少粉尘的生成。早期强制间歇式沥青搅拌设备振动筛的振动轴位于筛体中部，这种结构易保证振动筛面整体振动轨迹的均匀性，整个筛体的振动是均衡的，但这样布置使振动轴和轴承位于高温区，因而当振动轴承损坏时，须在降低温度后才能更换。目前沥青搅拌设备振动筛的振动器已从筛体中部向上移动到振动筛的顶部，这样使振动筛的振动轴及轴承外露在空间，有利于振动轴及轴承温度的降温，也便于维护检修。振动器的振动轴一般采用双轴结构，分别由二个电机驱动，旋转方向相反，自激同步旋转产生振动，结构较简单。

振动筛的振动参数及结构、筛面的料流状况直接影响到筛分效率，筛面料流必须均匀，以充分发挥筛面的作用，有利于提高筛分效率；另外需要降低热骨料提升机卸料的落料的高度，以减少料对筛网的冲击；筛网需用耐磨材料制造，结构上要保证筛网更换方便。

2．热骨料贮仓及计量系统

骨料经干燥滚筒烘干加热提升筛分后存放于热骨料贮仓，热骨料贮仓的作用是贮承一定量的热骨料以备计量用，热骨料贮仓的容量在结构允许的情况下宜大为好，有利于提高计量精度，工作时各料仓的料位应尽量保持均衡，料仓配置有料位器和溢料口，料位不足时应尽快补充，料位不足时须提前报警，料满仓时从溢料口排出，料门的开启必须灵便，细料贮料仓出料口处应有缓冲设施，用来控制料流。

计量斗的称量采用拉式或压式称重传感器，结构上采用三点或四点式结构，三点式结构调节较方便。计量系统计量精度受传感器的精度、灵敏度、热贮料仑放料时飞料的控制及操作控制系统等多种因素的影响。计量系统采用计算机管理、PLC控制等全新控制方式也在不断发展。

3．搅拌器

搅拌器是强制间歇式沥青搅拌设备的核心装置，其功能是将经称量好的按一定级配的骨料、粉料和沥青搅拌成均匀的混合料，其结构由壳体、衬板、搅拌轴、搅拌臂、卸料门及驱动机构等组成。搅拌器是按一定的要求进行设计和制造的，搅拌器的容量应满足最大生产能力的要求，搅拌器的设计要符合搅拌器拌料的要求，轴向尺寸过大则影响拌料均匀性，径向尺寸过大则增大搅拌功率。对沥青混合料搅拌设备而言，搅拌器的设计必须满足生产率及拌料均匀性等的要求，并配置合理的驱动功率。不同的制造企业有不同的设计思想，如国内进口的某公司产品，由于搅拌锅容量小而达不到额定生产率的要求，曾经有过“小锅快拌”之说，事实上对某一机型而言，一定的骨料量放入锅内，充盈满的搅拌锅，所需的搅拌时间更长，而充盈高度低的大锅反而所需的搅拌时间短，且易于拌匀，因而“小锅快拌”之说纯属谬论。目前该公司沥青搅拌设备的搅拌锅也进行了改进，增大了搅拌锅的容量。因此对国外的产品不能盲目迷信，需充分了解分析后再作判断。 

图5    新型短火焰低噪音燃烧器                    

图6   双电机高速端同步驱动搅拌器[page]

       搅拌器的驱动方式有链驱动、单电机、双电机等不同型式，搅拌轴的同步方式有齿轮同步和高速端同步，目前搅拌器的最新结构是双电机驱动高速端同步，如图6所示其结构更为简化。搅拌器卸料门的

结构有拉式、转门和摆动式三种，拉式门工作时开闭时间长；转门有搅拌死区，死区内的料无法拌匀；摆动式门卸料快，目前应用者逐渐增多。衬板和拌臂等须用耐磨材料制造，搅拌器衬板的耐磨性能是一个重要的问题，成本和寿命是一对矛盾，需和耐磨材料专业厂联合攻关解决。

4．搅拌锅沥青烟气的排放

沥青搅拌设备搅拌锅在喷入沥青进行搅拌时，沥青中的轻油份会不断地挥发，如任其自由散发对周围形成污染，特别是进行再生搅拌时，由于加入的沥青路面旧料中含有水份，水的挥发增加了搅拌锅烟气的挥发量，已有技术将这些污染气抽送除尘器排除或送燃烧器烧毁等。

五、成品料仓

商品沥青混合料在国际上较盛行，即路面施工时需要的沥青混合料由沥青混合料供应商提供，施工承包商只需按要求采购沥青混合料，这种供求关系使路面施工承包商不需配备沥青混合料搅拌设备，只是沥青混合料供应商配置沥青混合料搅拌设备，并配置较大容量的成品料仓，用来贮存一定数量的沥青混合料，可及时为用户提供所需的沥青混合料；同时成品料仓的设置可以减少沥青混合料搅拌设备的停机次数，提高沥青搅拌设备的生产效率，有利于运输车辆的合理调度等。成品料仓的结构必须具备一定的保温能力，特别是卸料口处应有加热装置，以保证卸料的畅通，成品料仓的上部还应设置防止混合料离析的机构，避免进料时混合料产生离析，防离析的机构有不同的型式，如格栅形、楔形双门、小预存贮仓等，对存放时间长的成品料仓还应用惰性气体密封保护、保温并防止沥青混合料的氧化。

沥青混合料搅拌设备成品料仓的结构形式有底置式及旁置式，目前国内沥青混合料搅拌设备成品料仓的结构形式以旁置式为多，旁置成品料仓需配置有成品料输送小车等。底置式成品料仓位于搅拌器的下部，这种结构需要增加搅拌塔的高度，但减少了整个搅拌设备的占地面积，适合于城市使用。

六、环境保护

1．除尘系统

沥青混合料搅拌设备在骨料的烘干加热筛分搅拌等工作过程中均产生一定量的粉尘，这些粉尘如直接排放必将对周围的环境造成严重的污染，附近的居民和农作物等均受到影响。随着国家对环保问题的重视，保护环境、维护生态已成为国家的基本国策，沥青混合料搅拌设备不能再任意排放粉尘，沥青搅拌设备必须配置除尘系统使其烟气排放达到环保要求。骨料加热时燃料燃烧过程中产生大量的氮硫氧化物，这些烟尘也需用除尘系统来滤除，才能使排放烟气达到排放的要求。

早期的沥青搅拌设备都是配置干式旋风除尘器来滤除粉尘，由于干式旋风除尘只能除去大颗粒（>5μ）粉尘，而粉尘中大颗粒尘的含量很少，大量的是小于5μ的细粉尘，随着环保要求的提高及除尘技术的发展，沥青混合料搅拌设备采取二次除尘达到了废气排放的要求。二次除尘的方式有湿式除尘和袋式除尘两种，根据不同的要求采取不同的除尘方式。

湿式除尘器的结构相对较简单、成本较低，有喷淋式和文丘里式等多种结构型式，能达到一定的除尘效果。但其主要问题是含尘废水的二次污染，因为水在循环使用过程中逐渐被烟气中的硫等酸化，污染的水对钢铁会产生腐蚀作用，任意排放对周围环境形成二次污染。随着对环保要求的提高，湿式除尘器在沥青混合料搅拌设备中的使用已日趋减少。

袋式除尘器已证明是沥青搅拌设备理想的除尘系统，可以滤除0.3μ以上的粉尘，

除尘效果好，排尘浓度可以达到50mg/Nm ³。目前袋式除尘器有大气反吹，风机反吹及脉冲喷吹(图7)三种型式。大气反吹是利用系统的负压和大气的压差使大气进入布袋进行清灰工作，由于压差小，清灰扰动力小，因而必须延长清灰时间、同时要求增加过滤面积，这样才能满足除尘的需要，因而大气反吹

除尘器的体积一般较大。脉冲喷吹清灰是利用高压空气短时内喷吹布袋使其抖动而清除粘附在布袋上的粉尘，由于喷吹时间很短、而且喷吹作用力大，粘附在布袋上的粉尘易于掉落，短时的喷吹清灰几乎不影响除尘器的作业，因而脉冲喷吹除尘器的体积一般较小，但需要配置高压气原及脉冲阀等装置。袋式除尘器的主要构件布袋长时间在高温条件下工作，另外由于燃料中的硫分等在燃烧过程中形成酸性物质易腐蚀布袋，因此布袋的材料必须能耐温耐酸。另外，除尘箱体的防锈也是很重要的，由于燃料中硫氮等元素的承在，在燃烧氧化过程中变成酸性物，进入除尘箱体后易腐蚀箱体内壁，因此要求在箱体内壁涂抹防腐层或用防腐材料制造。新型袋式除尘器技术的提高多集中于如何提高布袋的清灰效果，如改变布袋的扰动位置及增加脉冲喷嘴引气量等。

2．降低噪音

强制间歇式沥青混合料搅拌设备是一种有多个系统组合的成套设备，有运动部件、风机、燃烧器等，这些多是强制间歇式沥青混合料搅拌设备的噪声原，特别是干燥滚筒的燃烧风机，如何降低燃烧器的噪声是各公司产品的主要竞争点，不同的公司多在推销各自的低噪音燃烧器。

3．其它有害气体的清除

强制间歇式沥青混合料搅拌设备必须按工程的要求拌制一定温度沥青混合料，因而首先要对骨料和沥青进行加热，沥青在加热过程中要挥发烟气（俗称兰烟），沥青烟气对人体是有害的，但在沥青加热时、搅拌锅内骨料和沥青拌和及沥青混合料的输送和装车时都会有沥青烟气挥发出来，对此已有相关的技术报道和。如在沥青罐顶部加装烟气处理装置，沥青混合料输送机构加罩并将烟气抽送到燃烧器燃烧等。另外，对如何减少搅拌设备排放废气中其它有害气体(如氮氧化气)的含量问题已开始引起重视。

七、沥青混合料质量的控制

国外常用间歇式和连续式两类沥青拌和设备，但经我国的经验和使用实践证明，采用间歇式沥青拌和设备更符合我国国情。这是因为我国目前使用的材料品种较杂，变异性大，再加上沥青拌和设备都是露天作业，材料含水量受天气影响很大，所以适宜采用间歇式沥青拌和设备，这样较容易保证沥青混合料的质量。间歇式沥青拌和设备经过材料的初级配、筛分计量等，沥青混合料的质量易于控制，但在实际使用过程中由于材料的变异性很大，而影响到混合料质量的稳定性，因此如何提高间歇式沥青拌和设备拌制沥青混合料的质量是各企业竞争和追求的目标。国外有关杂志已报道这方面的消息，已有制造商研制成含水量检测和骨料级配检测分析系统，另外有消息报道关于沥青精确计量系统、混合料取样分析系统等，用于随机实时监测控制沥青混合料的质量。图8为骨料级配检测分析系统已在间歇式及连续式沥青拌和设备的生产过程中得到应用。

图7   脉冲喷吹袋式除尘器工作原理图图           

图8为骨料级配检测分析系统

八、总体结构及其它