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摘 要：随着高速公路的飞速发展，沥青混凝土的使用量越来越多，对沥青混凝土搅拌站的需求越来越大。沥青罐内沥青一般采用导热油加热系统进行加热，但是普遍存在加热时间长、效率低的问题。本文对混凝土搅拌站沥青加热系统进行了改造，降低燃油消耗，提高了生产效率。
关键词：混凝土；沥青加热；搅拌站；系统改造
近二十年来，我国的公路建设飞速发展。截止2012年，公路里程已经达到410万公里。随着经济的飞速发展，公路建设在国民经济社会发展中的作用越来越大，从中央到地方各级政府都非常重视交通基础设施的建设，对公路的技术标准也不断提高。近年来，我国的沥青路面年均增长超过25%，远高于水泥路面的增长速度。沥青混凝土路面由于其表面的平整、环保节能、以及可回收的特点等，在高等级公路中的应用越来越多，沥青混凝土道路逐渐成为主流，也带动了对沥青混凝土需求量的逐渐加大，建设大型沥青混凝土搅拌站成为重要的选择。
沥青混凝土搅拌站不仅具有优良的搅拌主机，还有很多优良的配件，这些共同保证了运转的精确性，由于沥青混凝土搅拌站的机械化程度比较高，所以其功能性也很高。沥青混凝土搅拌站的使用可以保证沥青的加工质量和速度，大量应用于沥青的需求量比较大、工程的工期比较长的公路、桥梁工程中。随着城镇化进程的深入推进，对沥青混凝土搅拌站也有了较大的推动和发展。
1.沥青导热加热供给系统分析
沥青混凝土搅拌站导热加热供给系统是沥青混凝土搅拌站的重要装置，该系统包括沥青储罐、导热油炉、沥青输送泵和沥青喷洒泵等，它们之间依靠管道有机的连接到一起，并协调一致工作。该系统的功能就是为搅拌提供有一定温度要求的沥青，并为拌缸、成品储仓的加热任务。导热油管、泵及沥青管道外表均设有保温层。
1.1沥青储罐
沥青储罐是储存沥青，并能够使沥青加热升温的装置，现在市场上流行的沥青罐型号有30t、40t、50t不等。
1.1.1工作原理
以导热油为载热介质，由热油炉对其加热储能。导热油通过热油泵强制循环经沥青储罐内的换热排管，把热能传给沥青，以达到对沥青加热升温的目的。
1.1.2结构特点
罐体还是采用常规的卧式安装结构，为了防止热量散失，外表设有50mm保温层，其内部设有一定数量的换热排管，并在封头处预先留好导热油进出口。沥青出口与罐底有一定的距离，这是为了避免沉淀污物被抽出，而排污口则与之相反，设在最低处。顶部设有沥青进口和人孔，为了便于检修还安装了平台与上下爬梯。另一端封头处设置的油位指示器与热电偶，可以随时了解罐内沥青的多少与瞬时温度。
1.1.3维护及保养
由于沥青内含有杂质，时间一久罐底就会沉集污物，所以应该定期排污，其内的换热排管每年也要打压检修，避免导热油渗漏，表面注意经常清理，有掉漆的地方及时喷涂。
1.1.4安全注意事项
一切检修工作必须在停供导热油并散热之后在进行，以免被烫伤。
1.2导热油炉
导热油炉是沥青混凝土拌合设备的必备装置，它利用性能先进的柴油燃烧器对导热油加热，通过热油循环泵，使受热的导热油强制循环，将热量通过载体导热油送至需加热部位，使受体获得稳定的高温热源。
1.3沥青输送泵、沥青喷洒泵
输送泵与喷洒泵其结构原理相同，只是所担负的作用不同。沥青输送泵安装在主架底下，它的作用是经过管道把沥青储罐内的沥青抽出，打到位于一层主架上的沥青称量罐内称量，当称量结束后，由控制室控制其管路上的三通阀打到循环的档上，使沥青在管路与沥青储罐间循环，所以沥青输送泵是连续不间断运转的。
沥青喷洒泵安装在一层主架上靠近拌缸处，它的作用是通过管路与拌缸内的沥青喷管，把沥青称量罐内的沥青在规定的时间内，迅速的喷洒到拌缸内与石料粉料混合。它与沥青输送泵不同，是间歇式工作的。
2.沥青加热系统的改造
以目前市场上一般规模的沥青混凝土供应公司使用的沥青混凝土搅拌站为例，一般的搅拌站配备了4个50t的沥青罐，沥青罐内的沥青利用导热油进行加热。目前的沥青加热系统加热时间比较长，油耗比较大，近几年柴油价格随着石油价格的上涨不断攀升，直接增加了企业的生产成本，增加了公路建设企业的成本。为了降低沥青混凝土搅拌站加热系统的油耗，节约企业的成本，针对这种情况有必要对搅拌站的沥青加热系统进行改造。
混凝土搅拌站的沥青加热系统是利用经过加热之后，温度达到一定值的矿物油作为一种加热的媒介，矿物油在导管以及蛇形盘管中间不断地进行循环加热，最后再加热盘管外面的沥青。
经过热油炉的导热油的温度可以达到350 左右，这时的导热油先由循环热油泵吸入，然后经过油管再流入沥青罐的蛇形油管中间。导热油管在流动的过程中，通过管壁加热沥青。随后，导热油经过油导管流回热油炉，进行下一个循环的加热。这种方法的优点是导热加热器的结构很紧凑，温度比较容易控制，加热的效率比较高，可以实现企业的节能和经济效益的提高。
3.热平衡计算分析
该热油炉的热效率为60%左右，单位时间内产生的热量为80万kcal（折合成3.85×106KJ），这些热量中的60%可以用于加热沥青。在一般的施工过程中，沥青加热前的温度为50℃，加热后的沥青温度可以达到150℃。导热油的回油口温度为220℃，出油口的温度为250℃。
3.1加热沥青所需要的热量
本实验中加热沥青的总质量为50吨，加热前的温度T1为50℃，加热之后的温度T2为150℃。沥青的比热容C为1.34 kJ/（kg·℃），我们可以计算得到所需要的热量为：
Q=C×M（T2- T1）= 1.34×50×103×（150-50）=6.7×106 KJ （1） 根据相关的文献记载，沥青只能吸收导热油31.2%的热量，也就是说总的导热系数λ为31.2%，则50吨沥青加热到150℃，导热油应供给的总热量Ф为：
Ф= Q/λ=6.7×106KJ/31.2%=2.15×107 KJ （2）
3.2蛇形盘管的传热面积
沥青罐的导热油蛇形盘管长度L为150m，直径D为60mm，可以得到其传热面积A为：
A=πD×L=3.14×0.06×150=28.26 m2 （3）
3.3加热沥青所需时间
由于热油炉单位时间内产生的热量为80万kcal，这些热量中的60%可以用于导热油，则单位时间内传导给导热油的热量为：
R=4.814×80×104×60%=2.3×106 KJ （4）
根据计算出的将50吨液态沥青加热到150℃，导热油应供给的总热量Ф，以及单位时间传给导热油的热量R，据此得出将50吨液态沥青由50℃加热到150℃所需时间T为：
T=Ф/R=2.15×107 /2.3×106 =9.3 h （5）
3.4所需柴油数量
已知热油炉放出热量为3.85×106KJ/h，将50吨液态沥青由50℃加热到150℃所需时间为9.3h，柴油的燃烧值为4.28×107kJ/kg，其热量的60%能够传递给导热油。经计算，将50吨液态沥青加工为150℃所需的柴油量。
M=3.85×106×9.3×50/（4.28×107） /0.6=69.7 kg （6）
4.改进措施和效果
根据热平衡计算结果，为了降低燃油消耗，节约资金，我们只能从提高导热油的热效率和缩短沥青加热时间入手。为此，我们提出了沥青罐的2种改造方案，如附表所示。
综合考虑以上2个方案的优、缺点和效果，并重点考虑节能和降低成本问题，最终决定实施方案1，即给每个沥青罐增加长度为300m、直径为60mm的导热油蛇形盘管，在沥青罐到货并经检验合格后，即开始进行改造。
表1 沥青加热系统的改造方案
序号 方案1 方案2
主要措施 增加蛇形管散热面积 增加空气预热器
注意事项 散热面积应适当增加 控制燃料的含硫量
优点 成本低、效果好 可靠性比较高
缺点 损坏之后不容易维修 费用比较高
效果 可以提高效率 可以提高热效率
沥青罐经改造后，导热油蛇形盘管共增加28.26 m2散热面积，这使得传热效率提高了10%。生产50吨沥青所需柴油量可减少50.4kg，每吨沥青可以节约柴油1kg。按柴油价格7.77元/kg计算，每吨沥青可以节约7.8元，这不仅缩短了生产时间，提高了生产效率，也降低了劳务费的支出。
5.小结
本文分析了沥青导热加热供给系统，通过热平衡的计算得出沥青导热加热供给的改造方案，经过导热油蛇形盘管的改造可以提高沥青导热的效率，提高企业的加工效率，节省了企业的成本，对于沥青混凝土搅拌站的建设有重要的意义。
参考文献：
[1]张瑞芬.沥青混凝土搅拌站燃烧器的合理配套与选用[J]. 建设机械技术与管理，2012，（01）：86-90.
[2]郝继飞，潘庭龙，贾存良，邓世健. PLC在大型沥青混凝土搅拌站中的应用[J]. 机电一体化，2003，（04）：38-39.
[3]韩恒忠，邵志强.沥青混凝土搅拌站运行经济性分析[J]. 工程机械与维修，2004，（04）：69-71+38.
[4]杨楠，刘明山，唐新星，张红彦. 沥青混凝土搅拌站模糊预测控制[J]. 吉林大学学报（工学版），2006，（06）：914-918.
[5]刘波，余建辉. 沥青混凝土搅拌站称重系统的误差补偿[J]. 筑路机械与施工机械化，2009，（03）：35-37+41.
[6]孙绪法. 沥青混凝土搅拌站的节能降耗[J]. 工程机械与维修，2010，（05）：124-126+22.
[7]赵志欣. 新迁沥青混凝土搅拌站安装调试及维护[J]. 工程机械与维修，2010，（06）：136-137.
[8]王太民，管孝刚. 沥青混凝土搅拌站的使用与管理[J]. 工程机械与维修，2010，（07）：130-131.
[9]贾亚利，张凤茹，王学儒. 沥青混凝土搅拌站除尘设备改进方案[J]. 工程机械与维修，2011，（10）：200-201.
关键词：混凝土；沥青加热；搅拌站；系统改造
近二十年来，我国的公路建设飞速发展。截止2012年，公路里程已经达到410万公里。随着经济的飞速发展，公路建设在国民经济社会发展中的作用越来越大，从中央到地方各级政府都非常重视交通基础设施的建设，对公路的技术标准也不断提高。近年来，我国的沥青路面年均增长超过25%，远高于水泥路面的增长速度。沥青混凝土路面由于其表面的平整、环保节能、以及可回收的特点等，在高等级公路中的应用越来越多，沥青混凝土道路逐渐成为主流，也带动了对沥青混凝土需求量的逐渐加大，建设大型沥青混凝土搅拌站成为重要的选择。
沥青混凝土搅拌站不仅具有优良的搅拌主机，还有很多优良的配件，这些共同保证了运转的精确性，由于沥青混凝土搅拌站的机械化程度比较高，所以其功能性也很高。沥青混凝土搅拌站的使用可以保证沥青的加工质量和速度，大量应用于沥青的需求量比较大、工程的工期比较长的公路、桥梁工程中。随着城镇化进程的深入推进，对沥青混凝土搅拌站也有了较大的推动和发展。
1.沥青导热加热供给系统分析
沥青混凝土搅拌站导热加热供给系统是沥青混凝土搅拌站的重要装置，该系统包括沥青储罐、导热油炉、沥青输送泵和沥青喷洒泵等，它们之间依靠管道有机的连接到一起，并协调一致工作。该系统的功能就是为搅拌提供有一定温度要求的沥青，并为拌缸、成品储仓的加热任务。导热油管、泵及沥青管道外表均设有保温层。
1.1沥青储罐
沥青储罐是储存沥青，并能够使沥青加热升温的装置，现在市场上流行的沥青罐型号有30t、40t、50t不等。
1.1.1工作原理
以导热油为载热介质，由热油炉对其加热储能。导热油通过热油泵强制循环经沥青储罐内的换热排管，把热能传给沥青，以达到对沥青加热升温的目的。
1.1.2结构特点
罐体还是采用常规的卧式安装结构，为了防止热量散失，外表设有50mm保温层，其内部设有一定数量的换热排管，并在封头处预先留好导热油进出口。沥青出口与罐底有一定的距离，这是为了避免沉淀污物被抽出，而排污口则与之相反，设在最低处。顶部设有沥青进口和人孔，为了便于检修还安装了平台与上下爬梯。另一端封头处设置的油位指示器与热电偶，可以随时了解罐内沥青的多少与瞬时温度。
1.1.3维护及保养
由于沥青内含有杂质，时间一久罐底就会沉集污物，所以应该定期排污，其内的换热排管每年也要打压检修，避免导热油渗漏，表面注意经常清理，有掉漆的地方及时喷涂。
1.1.4安全注意事项
一切检修工作必须在停供导热油并散热之后在进行，以免被烫伤。
1.2导热油炉
导热油炉是沥青混凝土拌合设备的必备装置，它利用性能先进的柴油燃烧器对导热油加热，通过热油循环泵，使受热的导热油强制循环，将热量通过载体导热油送至需加热部位，使受体获得稳定的高温热源。
1.3沥青输送泵、沥青喷洒泵
输送泵与喷洒泵其结构原理相同，只是所担负的作用不同。沥青输送泵安装在主架底下，它的作用是经过管道把沥青储罐内的沥青抽出，打到位于一层主架上的沥青称量罐内称量，当称量结束后，由控制室控制其管路上的三通阀打到循环的档上，使沥青在管路与沥青储罐间循环，所以沥青输送泵是连续不间断运转的。
沥青喷洒泵安装在一层主架上靠近拌缸处，它的作用是通过管路与拌缸内的沥青喷管，把沥青称量罐内的沥青在规定的时间内，迅速的喷洒到拌缸内与石料粉料混合。它与沥青输送泵不同，是间歇式工作的。
2.沥青加热系统的改造
以目前市场上一般规模的沥青混凝土供应公司使用的沥青混凝土搅拌站为例，一般的搅拌站配备了4个50t的沥青罐，沥青罐内的沥青利用导热油进行加热。目前的沥青加热系统加热时间比较长，油耗比较大，近几年柴油价格随着石油价格的上涨不断攀升，直接增加了企业的生产成本，增加了公路建设企业的成本。为了降低沥青混凝土搅拌站加热系统的油耗，节约企业的成本，针对这种情况有必要对搅拌站的沥青加热系统进行改造。
混凝土搅拌站的沥青加热系统是利用经过加热之后，温度达到一定值的矿物油作为一种加热的媒介，矿物油在导管以及蛇形盘管中间不断地进行循环加热，最后再加热盘管外面的沥青。
经过热油炉的导热油的温度可以达到350 左右，这时的导热油先由循环热油泵吸入，然后经过油管再流入沥青罐的蛇形油管中间。导热油管在流动的过程中，通过管壁加热沥青。随后，导热油经过油导管流回热油炉，进行下一个循环的加热。这种方法的优点是导热加热器的结构很紧凑，温度比较容易控制，加热的效率比较高，可以实现企业的节能和经济效益的提高。
3.热平衡计算分析
该热油炉的热效率为60%左右，单位时间内产生的热量为80万kcal（折合成3.85×106KJ），这些热量中的60%可以用于加热沥青。在一般的施工过程中，沥青加热前的温度为50℃，加热后的沥青温度可以达到150℃。导热油的回油口温度为220℃，出油口的温度为250℃。
3.1加热沥青所需要的热量
本实验中加热沥青的总质量为50吨，加热前的温度T1为50℃，加热之后的温度T2为150℃。沥青的比热容C为1.34 kJ/（kg·℃），我们可以计算得到所需要的热量为：
Q=C×M（T2- T1）= 1.34×50×103×（150-50）=6.7×106 KJ （1） 根据相关的文献记载，沥青只能吸收导热油31.2%的热量，也就是说总的导热系数λ为31.2%，则50吨沥青加热到150℃，导热油应供给的总热量Ф为：
Ф= Q/λ=6.7×106KJ/31.2%=2.15×107 KJ （2）
3.2蛇形盘管的传热面积
沥青罐的导热油蛇形盘管长度L为150m，直径D为60mm，可以得到其传热面积A为：
A=πD×L=3.14×0.06×150=28.26 m2 （3）
3.3加热沥青所需时间
由于热油炉单位时间内产生的热量为80万kcal，这些热量中的60%可以用于导热油，则单位时间内传导给导热油的热量为：
R=4.814×80×104×60%=2.3×106 KJ （4）
根据计算出的将50吨液态沥青加热到150℃，导热油应供给的总热量Ф，以及单位时间传给导热油的热量R，据此得出将50吨液态沥青由50℃加热到150℃所需时间T为：
T=Ф/R=2.15×107 /2.3×106 =9.3 h （5）
3.4所需柴油数量
已知热油炉放出热量为3.85×106KJ/h，将50吨液态沥青由50℃加热到150℃所需时间为9.3h，柴油的燃烧值为4.28×107kJ/kg，其热量的60%能够传递给导热油。经计算，将50吨液态沥青加工为150℃所需的柴油量。
M=3.85×106×9.3×50/（4.28×107） /0.6=69.7 kg （6）
4.改进措施和效果
根据热平衡计算结果，为了降低燃油消耗，节约资金，我们只能从提高导热油的热效率和缩短沥青加热时间入手。为此，我们提出了沥青罐的2种改造方案，如附表所示。
综合考虑以上2个方案的优、缺点和效果，并重点考虑节能和降低成本问题，最终决定实施方案1，即给每个沥青罐增加长度为300m、直径为60mm的导热油蛇形盘管，在沥青罐到货并经检验合格后，即开始进行改造。
表1 沥青加热系统的改造方案
序号 方案1 方案2
主要措施 增加蛇形管散热面积 增加空气预热器
注意事项 散热面积应适当增加 控制燃料的含硫量
优点 成本低、效果好 可靠性比较高
缺点 损坏之后不容易维修 费用比较高
效果 可以提高效率 可以提高热效率
沥青罐经改造后，导热油蛇形盘管共增加28.26 m2散热面积，这使得传热效率提高了10%。生产50吨沥青所需柴油量可减少50.4kg，每吨沥青可以节约柴油1kg。按柴油价格7.77元/kg计算，每吨沥青可以节约7.8元，这不仅缩短了生产时间，提高了生产效率，也降低了劳务费的支出。
5.小结
本文分析了沥青导热加热供给系统，通过热平衡的计算得出沥青导热加热供给的改造方案，经过导热油蛇形盘管的改造可以提高沥青导热的效率，提高企业的加工效率，节省了企业的成本，对于沥青混凝土搅拌站的建设有重要的意义。
参考文献：
[1]张瑞芬.沥青混凝土搅拌站燃烧器的合理配套与选用[J]. 建设机械技术与管理，2012，（01）：86-90.
[2]郝继飞，潘庭龙，贾存良，邓世健. PLC在大型沥青混凝土搅拌站中的应用[J]. 机电一体化，2003，（04）：38-39.
[3]韩恒忠，邵志强.沥青混凝土搅拌站运行经济性分析[J]. 工程机械与维修，2004，（04）：69-71+38.
[4]杨楠，刘明山，唐新星，张红彦. 沥青混凝土搅拌站模糊预测控制[J]. 吉林大学学报（工学版），2006，（06）：914-918.
[5]刘波，余建辉. 沥青混凝土搅拌站称重系统的误差补偿[J]. 筑路机械与施工机械化，2009，（03）：35-37+41.
[6]孙绪法. 沥青混凝土搅拌站的节能降耗[J]. 工程机械与维修，2010，（05）：124-126+22.
[7]赵志欣. 新迁沥青混凝土搅拌站安装调试及维护[J]. 工程机械与维修，2010，（06）：136-137.
[8]王太民，管孝刚. 沥青混凝土搅拌站的使用与管理[J]. 工程机械与维修，2010，（07）：130-131.
[9]贾亚利，张凤茹，王学儒. 沥青混凝土搅拌站除尘设备改进方案[J]. 工程机械与维修，2011，（10）：200-201.