西筑联姻ASTEC连续式沥青搅拌设备再成焦点

慧聪工程机械网   2010-07-01 16:14   来源:建设机械技术与管理  作者:苏红云、雒泽华

对于连续式沥青搅拌设备,国内公路建设行业并不陌生,从上世纪九十年代中后期以来,关于它与国内大量应用的间歇式沥青搅拌设备的优劣之争,技术发展之辨,其间已经有过无数次的争论。一方面是欧美成熟市场尤其是北美

对于连续式沥青搅拌设备,国内公路建设行业并不陌生,从上世纪九十年代中后期以来,关于它与国内大量应用的间歇式沥青搅拌设备的优劣之争,技术发展之辨,其间已经有过无数次的争论。一方面是欧美成熟市场尤其是北美市场大量应用连续式沥青搅拌设备表现出很强的技术优势,因此国内路面机械行业一些著名专家如孙祖望、陈启宗等人均在疾声呼吁希望推广;一方面是国内沥青路面施工界一直不看好这种设备的应用效果,就连交通部施工技术规范中都对连续式沥青搅拌设备的使用设置了限制。这种局面长期以来未有改观。

其实此中也存在部分的误解与偏见,因为公路施工界对于连续式沥青搅拌设备的不信任主要是基于早期连续式搅拌设备的认识。上世纪70年代末至80年代初,我国公路建设中曾引进过数量不少的连续滚筒式沥青搅拌设备,包括日本新泻、美国Barber-Greene等品牌的产品。国内的郴州筑路机械厂、吉林公路机械厂也都生产过连续式沥青搅拌设备。但由于早期滚筒式连续沥青搅拌设备在使用中暴露出来计量和级配不准、搅拌不均匀、成品料质量不稳定的缺陷,在用户中形成了不良印象,普遍认为连续式搅拌设备不适宜用于高等级公路的施工。

因此,当欧美市场上连续式沥青搅拌设备经过不断的技术创新改进,在上世纪九十年代之后应用越来越成熟,效果越来越好时,国内公路施工界却对此完全不“感冒”。尽管有关新一代连续式搅拌工艺的讨论和探索一直没有停止,但从上世纪九十年代以来,连续式沥青搅拌设备在国内的成功应用也仅寥寥数台。当然,除了九十年代末青岛公路总段引进的美国ASTEC双滚筒搅拌站获得良好的应用效果之外,2003年广东冠粤路桥公司在广佛高速公路的大修工程中的成功案例在全国影响更大,当时使用的一台360t/h双滚筒沥青搅拌设备,其对于旧沥青料“超强”的再生能力、稳定高效的生产能力赢得了众多专业人士的好评。迄今为止,国内对于高速公路沥青路面厂拌热再生工艺的实践,广佛路大修工程都算是一个较为成功的典型案例。此后广东省长大路桥公司等又陆续引进了几台大型双滚筒沥青搅拌设备。

国内公路工程界对于双滚筒连续式搅拌设备的看法也在发生变化。著名的沙庆林院士在考察广佛路大修工地后,自言对连续式搅拌设备有了新认识。

但市场运行自有其内在逻辑,连续式搅拌设备在市场推广层面近年来仍无明显突破,争论归争论,先进归先进,强制式间歇式搅拌设备仍然在国内占据99%以上的市场。

2009年12月15日,我国最大的沥青搅拌设备生产企业中交西安筑路机械有限公司(简称“中交西筑”)与全球知名的美国ASTEC公司在西安正式签定连续式沥青搅拌设备技术合作协议。这成为了沥青搅拌设备市场又一个焦点性事件。

谈到这项引人瞩目的合作,中交西筑总经理李世坤说:对于连续式搅拌工艺和设备,西筑很早就开始跟踪研。1993年承担交通部技术引进“一条龙”项目的时候,不光与帕克、边宁荷夫谈过,也专门考察过ASTEC。后来西筑在全力研制间歇式的同时也没有放弃对连续式搅拌技术的关注。在此次合作签订之前,西筑与ASTEC经过了将近一年的接触谈判,我认为现在中国公路建设的重点在向养护转移,推广适宜于热再生的连续式搅拌设备逐渐具备条件。ASTEC其实也一直在中国寻找合适的合作伙伴,希望能与国内沥青拌合市场最有影响力的企业合作。双方的意愿推动促成了此次签约成功。ASTEC连续式沥青搅拌设备先进性主要体现在设备的稳定性、能耗、热再生的利用以及大产量系列产品的扩展性方面。这正与我国当前提倡的节能减排、低碳经济相符。

据李世坤介绍,双方的合作期限约定为十年,西筑作为ASTEC在中国独家的技术合作伙伴,将逐步把ASTEC双滚筒搅拌技术和设备以及再生技术等引入中国市场。对于客户接受的问题,李世坤表示将重点面向沥青路面大中修养护市场做工作,找到具有广泛影响的项目和客户后,着力推广样板项目示范项目,以点带面,逐步带动用户接受旧沥青热再生的双滚筒连续搅拌工艺。

中交西筑作为国内最大、最主要的间歇式搅拌设备制造企业,转而与ASTEC联姻生产连续式沥青搅拌设备,是否意味着市场风向有变?或者是ASTEC投石问路,再次测试中国市场的“水温”?这次技术合作,能否带动我国连续式沥青搅拌技术的应用进入新阶段?为此,本刊记者约访了众多著名专家学者共同探讨以上问题。

透视连续式与间歇式沥青搅拌设备技术路线之辨,不管此次事件是否引发市场转机,我们认为这种探讨对于迅猛发展的公路建设事业以及即将到来的公路养护热潮都有十分积极的意义。我们赞同陈飚的观点,对待一项国外成功应用的先进技术,应该由政府主管部门、业主单位、制造企业多个层面共同研讨形成互动,才能使这项先进技术发挥出应有效能。

访谈嘉宾

孙祖望中国公路学会筑路机械学会副理事长

中国工程机械学会路面与压实机械分会名誉理事长

陈启宗广东冠粤路桥有限公司原总工程师

陈飚湖北省交通运输厅建设管理处处长

谢立扬西安筑路机械测试中心副主任

李世坤中交西安筑路机械有限公司总经理

杨向阳中交西安筑路机械有限公司总经理助理

司小柱徐州工程机械科技股份有限公司研究院副院长

余林中联重科路面机械公司总工程师

杨宝林江苏华通动力重工有限公司总工程师

连续式沥青搅拌设备的优点

孙祖望:双滚筒搅拌设备是按照一种全新的连续式搅拌工艺来构思的,它巧妙地将间歇式和滚筒式搅拌设备的优点融合在一起而避免了它们各自的缺点。这种新颖的连续式搅拌工艺有着以下一些特点:

(1)冷骨料的烘干完全采用与间歇式设备相同的逆流式方案,它比滚筒式设备通常采用的顺流式工艺具有更高的热效率,也不会产生油滴污染石料、废气温度过高、冒黑烟等弊端,而且可使新骨料加热至370℃右的高温。

(2)由炽热的燃气传给烘干筒外壳的热量不会进入大气而耗散掉,双滚筒设备的热效率是非常高的,它不仅优于顺流式烘干筒而且还高于传统的逆流式烘干筒。燃料消耗可比滚筒式设备节省约10%左右。

(3)双滚筒设备加入沥青、粉料以及各种各样的再生料和添加剂均直接加入到相当于“搅拌锅”的内外筒夹层中,不会与燃气、火焰接触,也不存在蒸汽分馏的环境,所以滚筒式搅拌设备的沥青老化、跑粉和蓝烟等问题都得到彻底的解决。

(4)由于可将新骨料加热至很高的温度(370℃),又可利用烘干筒燃气的抽吸作用将油烟、蒸汽、臭气统统吸入烘干筒内加以焚烧而保证排烟的清洁性,再加上很长的拌和时间,因此双滚筒设备接受再生料的能力要比现有任何类型的搅拌设备都大。排烟清洁性还可为用户带来一个附加的好处:不会发生因废气中油气冷凝成油滴污染堵塞布袋的情况,从而延长了布袋的使用寿命。

(5)采用了强制式的搅拌工艺。大而浅的搅拌区,再加上长达60~90s的拌和时间,可使新骨料、液态沥青、石粉以及多种多样的再生料和添加剂得到充分的拌和,从而生产出搅拌质量完全可与间歇式搅拌设备媲美的沥青混合料。

(6)双滚筒沥青搅拌设备保持了滚筒式搅拌设备的优点。这里没有热料提升机,也没有庞大的搅拌塔楼,它结构简单、重量轻、安装维修方便,大大提高了设备工作的可靠性,减少了安装和维修作业的工作量。同时它也保持了滚筒式搅拌设备高生产率的优点。不仅在单位金属容量的生产能力上大大超过了传统的间歇式搅拌设备,而且与相同直径的烘干筒相比它也优于后者。

除了上述这些优点外,双滚筒沥青搅拌设备在发展前景方面的潜在优势也是十分明显的。首先双滚筒搅拌设备在提高生产能力、降低制造成本方面存在着巨大的潜在优势。其次是在使用成本领域内。由于在维修费用、燃料费用、折旧费用等方面带来的节约,双滚筒搅拌设备每生产一吨混合料的成本要比间歇式搅拌设备低10%左右。最后,最为主要的潜能是双滚筒搅拌设备接受高比例再生料的能力,它能容纳高达50%~60%的再生料。

陈启宗:连续式搅拌设备以效率高、产量大、能耗低、可靠度高等固有的特点,在先进国家路面工程建设领域,尤其是在沥青厂拌热再生工艺中有着不可争辨的优越性。近年来,连续式搅拌设备由于采用“冷骨料预筛分”技术,连续式沥青搅拌设备对成品料级配的控制、对成品料油石比的控制都可达到非常满意的程度;连续式搅拌设备的计量优于间歇式计量;旧沥青回收料计量精确度高;其物料是依次连续不断地流过搅拌机的。在搅拌机的任意截面上,每种物料的量是均匀的,而且料层很薄,所以混合速度快,很容易达到应有的均匀度。对旧沥青加热效果最好,不对环境造成二次污染;混合料再生质量最好;在处理再生料时,不额外增加燃料消耗,产量不降低,经济性最好。再加上“差动双卧轴沥青再生搅拌机”和连续式沥青搅拌设备的冷骨料预筛分装置这两项新专利技术,克服了连续式沥青再生搅拌设备在我国推广的技术瓶颈。我们在广佛路大修工地的应用是令人满意的。

谢立扬:ASTEC连续式双滚筒搅拌设备的出现,解决了旧沥青混合料再生过程中出现的沥青老化、矿粉流失、旧料添加比率较低等几大难题。与典型的间歇式沥青搅拌设备相比,省去了热料提升总成、振动筛总成、计量总成、搅拌缸总成,使设备更为紧凑,制造成本大大降低。

对沥青混合料再生,ASTEC的双滚筒技术有着较为明显的优势。

在广佛高速公路路面大修工程中,施工单位采用了ASTEC生产的RDB-9640连续式沥青混合料搅拌设备,生产的沥青改性料为SAM-13,旧料添加比率20%,从检测数据可以看出:

(1)计量精度符合标准规定,新骨料质量计量准确度为0.87%,旧料质量计量准确度为0.84%,粉料质量计量准确度为0.25%,沥青质量计量准确度为0.15%;

(2)由于冷料的烘干拌合是在烘干筒内完成的,热能得到充分利用,油耗在4~6kg/h左右;

(3)生产流程简化,使用成本较低,且更为环保;

(4)其温度稳定性较高,为4.6℃,沥青含量偏差小于0.5%,孔隙率在4.3%~5.6%范围内,稳定度和流值符合规范要求。

对连续式搅拌设备,它的集料计量是连续的,并且是在烘干前计量,所以级配所受的影响因素较多。理论上它可以满足公路施工对搅拌设备提出的要求,通过试验也可证明这一点,1996年,青岛公路局购买了一套ASTEC双滚筒设备(试验结果略),试验中(未加再生料)18个料样的沥青含量和粉料含量的标准偏差分别为0.146%和0.430%,完全符合施工规范的要求。

此外,在京珠高速公路广珠北段,该项目全长26.547km,搅拌设备是ASTEC生产的RDB-9640连续式双滚筒搅拌设备,施工单位在工艺上采取了一些特殊措施,从而使级配合格率达到了90%以上。

李世坤:连续式设备的工艺流程及结构决定了连续式设备具有连续稳定的载荷,冲击性载荷比较少,监控点相对也比较少,又比间歇式少了振动筛、热料仓等部件,因此设备的可靠性、稳定性及能耗等相对比较好。在热再生方面更有比较大的优势,由于主要热互换是利用干燥筒的辐射及新骨料的热传导,因此没有沥青粉料的产生,这是间歇式搅拌设备在做再生时比较难处理的地方。沥青二次老化情况相对少些、生产成本和设备投入相对比较低。

连续式沥青搅拌设备为何在中国难推广?

孙祖望:目前,我国连续式沥青搅拌设备未能获得更多推广的原因主要是:

(1)我国现行的规范还严重地约束着连续式沥青搅拌设备的应用空间。在2005年颁布实施的《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)有关连续式搅拌设备应用的条款有三句话:“沥青混合料可采用间歇式拌和机或连续式拌和机拌制。高速公路和一级公路宜采用间歇式拌和机拌和。连续式拌和机使用的集料必须稳定不变,一个工程从多处进料、料源或质量不稳定时,不得采用连续式拌和机。”在这三句话中,第一句话是正确的,第二句话限制了连续式搅拌设备在高速公路和一级公路上的应用,显然并不妥当。第三句话则是完全错误的,许多工程实践都证明集料的来源或质量不稳定时,不论是连续式的还是间歇式的搅拌设备都生产不出合格的沥青混合料来。

(2)双滚筒沥青搅拌设备的价位和供货周期影响了国内用户购置的积极性。由于ASTEC公司在美国本土市场上的销售形势旺盛,经常处于供不应求的状态。因而,ASTEC公司的产品在国外市场上的定价也较高,也不愿在中国市场上降价销售。这使得它的产品价位在中国市场上没有竞争优势,而设备的交货周期通常要6个月以上,这些因素也在一定程度上影响了双滚筒沥青搅拌设备在我国的推广应用。

陈飚:在我国水泥、玻璃灯工业应用领域,连续式的计量设备应用已经非常广泛,也非常成熟,像特种玻璃制造中,也是使用连续式计量的方式。但对于各种材料的计量精度比我们的沥青混合料更为严格。连续式沥青搅拌设备在中国的高等级公路的建设中一直难以得到推广应用的原因,我认为与我国的一些国情有密切联系,主要是连续式沥青搅拌设备对使用和管理的要求更加严格一些,而我国的材料管理、施工管理难以与之适应,比如:连续式在石料加工、堆放、含水量等方面都需要严格控制,尽可能稳定,否则,拌合出来的沥青混合料的质量就难以达到要求。由于以上原因,以前的沥青路面施工规范中对于连续式沥青拌合设备在高等级公路建设中进行了限制,使连续式沥青拌合设备的推广应用更为困难。

司小柱:受国情影响,我国的集料生产多为小型破碎设备和个人组织生产,规模小、设备杂,难以形成粒径规范、产量稳定的供应。这种现状一方面不利于连续式沥青搅拌设备在国内的应用,另一方面也影响了强制间歇式搅拌设备的产能提升,造成原材料和能源的浪费。这从一个侧面反映出我国在公路建设行业更重视建设规模和速度的扩张,而在从集料生产、沥青供应以及路基、路面施工的系统性配套能力的规划方面存在着不足。

杨宝林:连续式沥青搅拌技术在中国推不开,目前还存在以下问题,(1)用户习惯了强制式间歇搅拌设备,对连续式沥青搅拌技术不了解。不可能为省钱而担风险。特别是广大工程用户,设备投资占工程的比例不大,更不愿意担这个风险。新用户由于没有经验,也不敢担风险,别人也不可能为新用户推荐连自己都不熟悉的设备。连续式沥青搅拌设备工艺较为简单,由于是连续计量,设备正常运转的情况下,如果成品料出现问题,非机械的因素比较大,比如断料(堵料)、原材料不均匀等。这对用户的管理要求比强制间歇式要求高。虽然连续式沥青搅拌成本会低,但使用者面临着承担设备之外的压力。

(2)原材料的质量对成品料的影响很大,由于我国公路建设蓬勃发展,骨料市场处在供不应求的状况,不少施工单位进的砂石料甚至连泥沙的问题还无法控制,这种卖方市场还将在相当长的一段时间内继续下去。材料进场后要严格按规格堆放,甚至同一规格材料在堆放过程中,如果方法不当,就会产生材料的不均匀性;同时在取料时,方法不当也会产生材料不均匀性。这都会直接影响到成品料的质量。为了防止规格混杂对沥青含量控制带来的不利影响,除了加强料堆的管理外,还不得不经常地对皮带秤进行实物标定。而皮带秤最大的缺点就是所谓的“皮带效应”和由此带来必须进行实物标定的要求。因为实物标定要耗费大量的人力、物力,而程序又比较繁复,因而在沥青搅拌站的实际生产工作中往往难以做到。这些问题如不能得到解决就会影响连续式沥青搅拌工艺在中国的推广应用。

(3)任何一个技术没有绝对的好坏,为什么该技术在欧美应用比较多,而中国目前不能推广呢?首先,近些年来,欧美的路网建设已基本完毕,他们基本是以养护为主,同时沥青料的再生利用推动了连续式沥青搅拌设备的应用。另外,由于欧美公路建设经历几十年的发展,在施工和管理上有很成熟的经验。特别是在冷骨料原材料的管理上相当严格,这恰恰是连续式沥青搅拌设备使用的最基本的前提,这也是我国公路施工管理薄弱的地方。虽然连续式沥青搅拌设备在生产成本和施工性能上有着很多优势,但在欧美也没有得到全部的采用,说明用户对它有所顾虑。

谢立扬:连续式沥青搅拌设备在中国得不到推广,其原因是多方面的,与它在国内使用中暴露的下列问题分不开:(1)生产率达不到设计指标;(2)矿料级配、沥青含量波动过大,超出技术规范要求的偏差范围。

余林:连续式沥青搅拌工艺在中国推不开,其原因主要有以下几点:

(1)对连续式计量原理和连续式沥青搅拌原理的误解,以为连续计量的精度肯定不如间歇计量高。

(2)间歇式沥青搅拌楼设备专门设有热骨料筛分机,在分级之后才进行称量,可以保证级配的准确。而连续式沥青搅拌设备没有筛分环节,碰到材料质量差,规格不好时,就不能准确保证级配。

(3)早期传统的连续式沥青搅拌设备,利用在烘干滚筒的后部加入沥青与热骨料,一同进行搅拌,是一种自落搅拌方式,搅拌效果差,沥青在高温火焰烘烤下容易被烧焦老化,连续称量装置采用模拟式皮带秤,“级配”和“油石比”的误差大。而我国目前制造的连续式沥青搅拌站仍然停留在外国70年代的水平,当然不能在高速公路沥青路面工程中使用。

连续式沥青搅拌设备如何才能被中国市场接受

陈飚:近年来,由于孙祖望教授、陈启宗高工等老专家的不懈努力,连续式沥青搅拌设备在我国高等级公路建设中的应用起步了。我国新的沥青路面施工技术规范也对连续式沥青搅拌设备的使用限制进行了修改。从技术政策的层面上讲,推广连续式沥青搅拌设备已经没有障碍,而且从节能减排角度,属于国家大力推广的设备。我认为,关键是要解决好施工技术、施工管理、设备适应性和大家的从众心理的问题。从政策层面上讲,要以节能减排作为切入点,争取国家在政策层面上给予支持;从技术层面上讲,要以广东的应用为切入点,针对我国的实际情况,深入开展连续式沥青搅拌设备使用技术的研究,形成一个较为完善的施工技术指南,对连续式沥青搅拌设备的使用和施工管理等方面都提出明确的要求,使今后的施工单位做到有章可循;从设备推广角度,应该做好示范工程的建设,建议以较早开展应用的广东省作为切入点,待连续式沥青搅拌设备应用成熟后,争取交通运输部的支持,召开一个由交通建设管理部门和项目业主参加的全国性的推广会,解决好主管部门和建设业主的一些顾虑;从制造企业来说,一定要进行深入的调研,根据广东省的实践情况,进行适当的改造,使连续式沥青搅拌设备更加适合我国施工技术的需要。

谢立扬:(1)首先从技术上解决含水量的控制问题:因为骨料的计量是在烘干以前进行的,而冷料的供给不可能保证恒定不变,况且冷料中的含水量也是随机变化的。水分的变化必然引起级配偏差的加大。另外,沥青的注入量是由计算机根据所加入的骨料、粉料数量扣除冷料中的水分后确定的。因此含水量的波动还会引起沥青含量的波动,这里如何准确地检测或判定冷骨料含水率和热骨料残余含水率,是非常重要的。

(2)怎样保持各冷料仓骨料规格一致?无论是间歇式搅拌站还是连续式搅拌站都普遍存在这个问题,这需要各方面的配合才能解决。如何严格对购入集料进行级配检查,把住进料关?如何加强料堆管理,防止发生混放?这是一个看似简单,却无法解决的问题。目前在国内还没有一个行之有效的管理办法。

间歇式沥青搅拌设备在国内经过20多年的发展,技术日臻完善,其价格优势是国外设备无法比拟的,且可靠性与国外设备的差距逐步缩小。目前在国内所使用的沥青搅拌设备90%是间歇式。我国目前还处在公路建设的高峰期,因此,在未来几年内,连续式搅拌设备还无法撼动间歇式搅拌设备的统治地位。

司小柱:我个人认为:连续式沥青搅拌设备要在全国得到推广应用,短期内不太可能实现,尤其在我国高速公路建设的高峰即将过去的今天。在此我还想说明的是:ASTEC的双滚筒搅拌设备不能完全等同于传统的连续滚筒式搅拌设备,尽管它是传统的连续滚筒式搅拌技术的发展。如果要真正实现连续式沥青搅拌设备在全国的推广,最根本的一点就是国家应当在产业规划上,引导企业从集料生产入手,规范集料的优质生产和供应,同时在公路施工规范的内容上,以对生产过程的控制和对施工质量要求,取代对连续式沥青搅拌设备的歧视性限定内容,拓展施工单位对搅拌设备的选择空间,从而逐步推动连续式沥青搅拌设备的应用规模。

余林:在政策方面:建议国家修订沥青路面施工规范。将其中有关搅拌设备形式的强制式规定,更改为对原材料、搅拌设备计量精度以及搅拌质量制订出强制规定,进行严格把关。对连续式沥青搅拌设备进入高等级公路路面施工提出必须以达到的质量标准为前提,允许进入高等级沥青路面施工,而不是简单地对连续式搅拌设备进入高等级公路路面施工进行“封杀”。

政策方面还必须考虑一个重要的因素就是废旧料的回收利用问题。在这方面连续式搅拌设备具有明显的优势,特别是双滚筒搅拌设备能接受最大60%再生料的能力是非常有竞争力的。

杨宝林:从节能减排的角度讲,连续式沥青搅拌设备有着很大的优越性,这是今后沥青搅拌设备的发展方向。在目前大规模的公路建设背景下,供料方、施工方的素质参差不齐。如果全面推广连续式沥青搅拌技术,可能会欲速而不达。从政策层面,应从工程实验开始,进而制定或完善相应的原材料生产、管理的国家标准或规范,杜绝除设备之外的因素影响成品料的质量。这是当前我国公路建设中最迫切需要解决的问题。

杨向阳:中交西筑与ASTEC的合作,并不是对间歇式沥青搅拌设备在国内应用的一个否定。中交西筑与ASTEC合作,一方面是因为连续式搅拌技术在热再生方面有着很强优势,中交西筑出于从市场的长远考虑,期望能消化吸收ASTEC先进的双滚筒连续式搅拌技术,用于国内潜力巨大的路面维修与养护工程之中。另一方面,ASTEC也希望通过与西筑的合作,降低成本,理顺渠道,打开中国市场。

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