摘要：為了研究攪拌設備瀝青罐加熱節能技術，通過對比2種瀝青罐的結構，分析動態加熱原理和加熱過程，建立了瀝青罐動態加熱模型，確定了多個瀝青罐的加熱時序和節點，形成“梯形動態”加熱模式；根據依托的實體工程設備和混合料參數，經計算和試驗驗證得出，在保證攪拌設備連續生產的條件下，相鄰罐瀝青加熱的時間節點為，在用罐內瀝青剩余20.6%。該工藝較傳統工藝節能16.4%，可以有效降低加熱能耗。

關鍵詞：路面機械；攪拌設備；動態加熱；加熱模型
中圖分類號：U415.5 文獻標志碼：B
Abstract： To study the energy-saving technology for asphalt tank heating of asphalt mixing plants， a dynamic heating model was established by comparing the structures of two kinds of asphalt tanks and analyzing the principle and process of dynamic heating. The heating time and node of the asphalt tanks were determined， and the trapezoid dynamic heating mode was formed. Combined with the equipment used in practical projects and the mixing parameters， a conclusion was drawn after verifying with calculation and test， stating that under the condition that the continuous production of asphalt mixture is ensured， the heating time node for adjacent asphalt tank is when 20.6% of asphalt remains in the tank that's being used. The technology can effectively reduce the heating energy consumption， with 16.4% less comparing to traditional practice.
Key words： road machinery； asphalt mixing plants； dynamic heating； heating model
0 引 言
攪拌設備通常配置多個瀝青罐，若同時加熱到最高使用溫度并長時間儲存，不僅會使瀝青老化，而且會導致大量能量消耗。針對瀝青罐加熱節能技術，王發聽等基于CFD、FLUENT提出了瀝青罐最佳攪拌裝置布局，將瀝青加熱速度提升14%，燃油消耗減少5.5%[1-2]；Peerapong Jitsangiam等依據流體力學理論模型研究了攪拌裝置在罐內的布置方式與攪拌功率之間的關系。張春錚等從瀝青罐安裝調試方面提出有利于節能的安裝要點及注意事項[3]；李廣斗對合理配置瀝青罐容積、提高加熱速度進行了研究[4]；美國道路瀝青鋪裝協會（NAPA）于2011年從排放控制、自動化控制、溫拌瀝青、可持續發展等方面提出了瀝青儲存、加熱的新方法。雖然以上研究從瀝青罐結構形式、溫度控制、節能環保等不同角度對瀝青罐提高加熱效率、降低能耗進行了研究，但并未涉及施工過程中多個瀝青罐的動態加熱模型。
1 瀝青罐結構
瀝青罐有2種形式，分別為立式和臥式。常見的是圓柱形臥式罐，罐內設置有蛇形循環管，實現加熱、保溫等功能；導熱介質（導熱油或水蒸氣）從蛇形循環管中流過，把熱量傳給瀝青；罐壁由保溫層和蒙皮組成，保溫層通常由石棉或其他導熱系數低的材料構成，蒙皮通常使用不銹鋼或電鍍金屬板材[5]。其典型結構如圖1所示。根據罐內是否設置攪拌裝置，可分為普通罐和攪拌罐2種。
1.1 普通瀝青罐結構
普通瀝青罐由溫度傳感器、液位計、蛇形循環管等組成，如圖2所示。溫度傳感器用于檢測罐內瀝青溫度；液位計用于顯示罐內液位高低，并由安裝于瀝青罐底的壓力傳感器將壓力信號轉換成電信號輸出到液位顯示器；蛇形循環管用于保溫及加熱瀝青，導熱油由蛇形循環管進口進入罐內，通過管壁將熱量傳遞給瀝青，經出口回流至導熱油爐。普通罐結構簡單，成本較低，但由于缺少強制攪拌裝置，加熱效率較低。
1.2 強制攪拌瀝青罐結構
圖3為強制攪拌瀝青罐的結構，它在普通瀝青罐的基礎上，增加了帶槳葉的攪拌裝置。在槳葉的攪動下，瀝青在罐內呈整體流動和湍流脈動狀態，增加熱交換速率，提高加熱效率。
2 動態加熱原理與加熱過程分析
2.1 動態加熱原理
動態加熱包含兩方面內容：一是由于攪拌裝置作用，瀝青在加熱過程中自始至終處于運動狀態，稱為“攪拌動態”；二是依據罐內瀝青溫升速度、使用時間等參數，動態安排多個瀝青罐的加熱時序及節點，形成梯形動態加熱模型，稱為“梯形動態”。
瀝青加熱過程中，初始加熱時溫度相對較低，在“攪拌動態”作用下呈整體流動和湍流脈動；隨著瀝青溫度升高，湍流脈動成為主要運動形式，熱對流效應增強，任一瀝青微元體在瀝青罐的任何一個部位都不會停留[6]。因此，在蛇形循環管周圍不會形成高溫過熱區域，從根本上避免了瀝青過熱導致的老化和結碳。另外，運動著的瀝青具有較大的動能，足以克服瀝青自身的表面張力和粘滯力，實現與蛇形循環管之間的連續熱交換。反復掠過加熱管表面的瀝青微元體，不是整體受熱，而是接觸表面薄膜換熱，從根本上克服了瀝青導熱性差的缺點，提高了傳熱效率。