一、理清加热设备的发展

　　沥青加热是施工、养护的一个重要环节，既制约着公路施工、养护的质量，也影响着公路施工、养护的成本，还与养路工人的劳动强度、及周边生态环境密切相关。几十年来，广大公路科技工作者与相关专家、学者，围绕这一问题作出了不懈的努力。我局沥青中心油场进行了多次技术改造，每次均不同程度的收到了社会、经济效益。油场沥青加热所经历的几个主要阶段及技术改造尚需解决的主要技术经济问题，可归纳为如下几个方面：

　　1、廿世纪六十年代，随着沥青路面的兴建，下属各公路管养单位也相继土法上马，建成了规模不一的沥青油场。这些油场全部采用砖砌油池、铁锅加热，大量的热能被烟囱排出，沥青从砖池到铁锅，基本上由人工用铁桶转送。这种方式加热沥青能耗大、劳动强度大、工作条件差、生产成本高、环境污染严重。每年公路大中修、新改建等使用沥青的季节，沥青油场浓烟滚滚，熬练时排出的有毒气体随风四溢，伤害人畜庄稼，附近居民常常与之发生纠纷，只能以经济赔偿来了结。这种大批量明火加热沥青的方法，一直延续到上世纪八十年代；公路小修用的沥青加热方式，至今尚无大的改变。

　　2、廿世纪八十年代初，我们建成太阳能、远红外综合加热沥青的炼油场。该油场石砌油池4座，采光面积428.5平方米，沥青储量1100多吨；沥青熬炼车间一座，用电总功率240千瓦。同时，配套完成了乳化沥青生产线和沥青试验室，做到了沥青储存、加热、化验、出油等设备基本配套。相应地节约能源，符合国家环保要求，实现了文明生产，沥青熬炼车间化，基本保证了沥青的物理性能的稳定和成品油的质量。
 
　　存在的主要问题是：远红外电热管工作时，表面温度在350℃以上，向沥青传热的过程中，对“沥青质”的损失较为严重，沥青加热特别是重复加温后，其针入度增加3左右。由于沥青传热性能差，没有沥青搅动设备，熬炼过程中极易自燃，安全生产存在严重隐患。用电功率大，热效率低，电热管质量难过关，拆换困难。同时，维修费用大。

　　3、1998年采用“中压水载体加热技术”，取代了“远红外电热管”加热系统。一方面使沥青的熬炼质量得以保证。但中压水锅炉及管系的维修频率高，稍有不慎，将有引发锅炉爆裂的危险，安全生产仍然存在隐患。目前已有中压水锅炉爆裂的先例，也有油场在对中压水载体加热试用一年后，被迫改为导热油载体加热。

　　4、目前，国内沥青加热运用最为广泛的新技术，是采用导热油载体和超导热管载体两种方式。两者均能达到沥青熬炼的质量要求，其智能化及文明生产程度都较高。他们的主要区别在于：导热油载体的热油需要电动泵将其向沥青循环传热，超导热管则无需外加动力而可以高速无阻传送热量；导热油需按期更换，且价格不菲，超导热管则使用寿命在10至15年左右，且价格便宜；加之导热油锅炉、管系庞大复杂，而超导热管加热技术凭其得天独厚的优势，将带来沥青加热技术的一场新的革命。

随着导热油加热沥青技术在全国的推广，省公路局于94年决定在我站立项建设推行导热油加热沥青技术，以达到沥青加热周期短、安全可靠、大量节约能源提高经济效益的目的。
 
    二、沥青加热设备的工作原理

    沥青加热设备工作原理如下：导热油加热沥青技术是用热油锅炉为供热发生源、导热油为供热载体，使用煤炭或者油气作为燃料，通过燃料的燃烧将热油锅炉中的导热油加热后，再用热油循环泵将加热后的载热介质导热油强制送到用热点散热将沥青生温，散出一定热量得导热油又被强制送回热油锅炉加热升温，然后再由热油循环泵强制送回用热点散热，就这样周而复始的利用热油循环泵将导热油在闭路的供热系统中强制循环，完成载热介质被锅炉加热和用热设备散热的过程，达到有条件加热沥青的目的。

    导热油加热沥青和蒸气加热沥青技术比较：用蒸气加热沥青使用燃料燃烧产生的热能将锅炉中的水加热到沸点后产生饱和蒸气，再将饱和蒸气送入沥青罐子的散热器中散热将沥青加热，这种加热方法由于饱和蒸气压力比较高，（工业测定179.880C的饱和蒸气压力为1Ma）还存在热交换后的蒸气仍有相当数量未冷凝的蒸气排放到空气中损失了大量的热能，不同规格的蒸汽锅炉产生的饱和蒸气压力是有一定限度的，其温度也有一定的限度，（4t/h蒸气锅炉饱和蒸气出口温度为179.70C，2t/h蒸气锅炉饱和蒸气出口温度为169.60C）。当供热饱和蒸气压力降低时蒸气的温度也随之降低，所以要获得比较高的温度就得提高供热压力，供热管道在这样高的压力下工作有潜在的危险。另外蒸气锅炉中的水经过加热之后产生的钙、镁离子，会形成坚硬的水垢附着在炉胆、炉管形成阻热层严重影响热能的利用和影响锅炉的使用寿命及威胁锅炉使用安全。为了减少水垢的产生必须配备水质软化处理设备，（常用的为钠离子树酯软化水器）对锅炉用水进行不间断软化处理和化验，增加了很大的消耗和费用。

    利用导热油加热沥青工艺供热温度在2500C---3000C时，而供热系统的介质工作压力只有0.03—0.2Mpa，供热系统中的导热油在封闭的管道中闭路循环热能损失很小，供热系统流动的导热油进出加热锅炉一般温差在300C左右，并且可以控制稳定运行，导热油加热后不产生钙镁离子及水垢的问题，因此不需要水质软化处理设备，可以节约大量的水质软化处理费用。综上所诉采用导热油加热沥青技术与采用蒸气加热沥青技术相比可以节约能源30—50%，既能保证安全缩短沥青加热周期和减少工人的劳动强度，还可以比较的控制加热温度防止被加热的沥青老化。

   根据热载体加热技术的特点和我站的具体情况，运用设计方案如下：沥青加热设备本工程设计根据热载体加热技术具有的低压高温运行安全，及控制先进和节能效果显著等特点，参考化工部HG2104-91QX系列有机载体加热炉标准，并遵照国家劳动部劳部发（1993）356号关于《有机载体炉安全技术监察规程》的通知精神，结合我省公路沥青储运行业的特点和鸡西沥青出运站生产实际情况设计。

   热载体加热炉选用营口造船厂热能分厂生产的QXL-100型燃煤链条炉排热载体炉，配有温度、压差、液位、报警和其它监测仪表与旋风除尘器达到使用及环保要求，导热油采用沈阳节能材料长生产的WD-320导热油为载热介质，日常温度控制在2500C左右应用，热油循环泵选用河北武安水泵厂生产的100/65-200型热油循环泵两台，作为本沥青加热系统的热能输送动力源。

    三、沥青加热设备的特点

    导热油加热技术是国家科委“七五”期间科技攻关项目，“八五”期间国家科技重点推广项目，这门加热技术现以广泛应用于多种行业的加热工艺，导热油加热技术的应用越来越显示出它的优点和强大的生命力，是其它加热技术不可比拟的。我站在使用建成后的导热油加热沥青技术后，通过对此项技术的应用和多方深入调查研究有了比较深的认识。

    国家科研部门和应用单位对导热油加热技术总结出以下几项优点：

    1. 与蒸汽加热技术相比沥青加热设备可以节约能源30---50%大幅度减轻工人的劳动强度。

    2. 能在比较底的压力下运行获得比较高的温度，沥青加热设备液相输送热能在3000C时比较水蒸气压力小70倍安全性能高。

    3. 沥青加热设备闭路循环热损失小，热效率高加热周期短。

    4. 沥青加热设备具有完备的运行控制和安全监测装置，能比较的控制加热温度避免沥青过温老化。

    5.沥青加热设备加热沥青速度快

    由原来的蒸气加热沥青周期长，改为导热油加热沥青周期短，700t/罐过去采用蒸气加热到预定温度需要加热15—20天，而改用导热油加热沥青技术之后仅需要5—7天。

    6.沥青加热设备改二次加热为一次加热

    原有的沥青加热生产工艺是将大罐中的沥青（700t）加热到预定温度时，（80-1000C）然后放入30t小罐加热到1200C时装车外运，改用导热油加热沥青技术之后按生产工艺布置，可以从30t小罐或者20t罐中罐（子罐）内直接取出1200C或更高温度的沥青，因此取消了原来燃油二次加热耗用柴油及繁杂的加热沥青工艺过程。

    7.沥青加热设备节约能源

    沥青加热设备由于导热油加热沥青系统采用的是闭路循环，将散热作功后的载有一定热量的导热油再度送入热油锅炉升温后继续供热运行，由于作功散热后的导热油具有一定基础温度，所以在锅炉内加热周期短。不象蒸气锅炉那样必须将进入锅炉的常温水加热到1000C之上才能产生蒸气，而且蒸气供热只能一次利用，供热后的蒸气只能排放到大气中或者变成一定温度的冷回水，有关质料介绍每吨蒸气中含有6Kg水分加之热损失是比较惊人的，因此说导热油加热沥青技术与蒸气加热沥青技术相比可以节约能源30%--50%。

    8.沥青加热设备节约人力物力，文明生产

    沥青加热设备导热油加热沥青技术系统因为是闭路循环热能能够充分利用，加之低压高温所以燃料耗用相对比蒸气加热沥青系统减少30%—50%，这样司炉工的劳动强度就可以减少40%左右。导热油加热沥青系统循环压力较底对应用的设备构不成危害，所以供热系统及供热管路维修机会就比较少，燃料耗用较少的同时对工作中的锅炉房及周边环境大大的减少了污

    随着科学技术的不断进步，沥青加热设备经历了柴〈煤〉炉灶明火、重燃油、燃气、太阳能、远红外辐射、中压水载体、导热油载体等不同形式的不同阶段，但对其能源消耗、沥青质量、劳动强度、环保要求及设备的一次性投入与维修费用等问题，始终未能达成完美的统一。尤其是县〈市、区〉公路管理局下属的公路站的沥青加热，基本上还是砖砌油池、铁锅明火直接外部加热，铁桶接油上路施工，油温低了再用明火升温。这种极为原始的加热方式，几十年几乎没有任何改变。

    沥青加热设备这门加热技术克服了传统的沥青加热方式不足具有很明显的先进性，

   供热系统主管道采用Ф133X4.5，20#无缝钢管，供热分支管道采用Ф108X4.5，20#无缝钢管，架空走向布置，考虑供热管网热胀系数安装四处金属波纹管补偿热胀系数。热源控制采用Z41-100和DG50、DG25，耐压.2.4Mpa适用于4200C之下的闸阀分别调节开关。保温材料采用岩棉管壳外包镀锌铁皮作为保护层。
4.     沥青管网采用Ф159X4.5，20#无缝钢管为主输送管，放油槽采用Ф600X3管材全长42M，内设四根Ф51X3.5无缝钢管伴热散热面积：0.640M2/M。

   沥青泵选用江苏太仓液压元件厂生产的LCB-50A型两台，沥青控制阀门采用江苏太仓液压元件厂生产的159mm三通旋塞伴热阀门，沥青加热设备沥青管道系统组成倒罐控制管路。

   2#沥青储罐采用700t/20t子母罐结构，加热器的面积分别是140/40M2，可以同时加热两种不同温度的沥青，并采取了罐内阀门控制自压取出沥青管路，解决了因为停电不能外付沥青的情况。

   沥青储罐散热器总面积为460M2（含子母罐）其它伴热、加热面积为72.90M2（含放油槽、沥青管路伴热、蒸气发生器）。

   为了适应渣油接卸储存以及其它工艺用热，配置了自制的LJQ-0.5/h导热油/蒸气发生器一台，达到导热油与蒸气交换供热。

    设计导热油加热沥青供热循环系统建设竣工后，供热管网及其设备与加热器均采用1.0Mpa/cm2气密试验，并进行间断性吹扫。

    施工中应用设备均采用1.6Mpa以上的钢制发兰连接，并采用金属石墨缠绕垫片密封，不许丝扣连接。
鸡西沥青储运站导热油加热沥青系统于95年下半年建成，通过调试运行认为达到了预期目标，通过一个阶段使用归纳总结出导热油加热沥青技术的应用有以下优点；

    四、超导热管沥青加热设备的发展

　　超导热管又称介质导热管，是近几年发展起来的一种新型热传导元件。其加热原理是在密闭的金属管内填入复合化学介质，该介质载热量大，一端受热后，气状分子立即被激活、碰撞，携带着巨大的气体潜热，以声速度传向低温一端。超导热管技术在沥青加热中的应用，打破了传统的以水、油为介质的传热方式，可将大量热量通过极小的截面积，实现远距离快速传输而无需外加动力，从而实现了高效、节能、低耗、环保的目的。经有关专家测试，其传热速度可达80—100厘米/秒，是银、铜、铝等良导体的数千倍；传输过程几乎是等温传热，热损耗基本可以忽略不计，使用寿命高达数万小时；超导热管内的介质价格非常低廉，制作十分简单。近几年来，超导热管技术已在许多领域广泛应用，发展十分迅速。超导热管沥青加热罐由此应运而生。

　　超导热管沥青加热罐的主要特点：

　　近年来，我们通过对沥青加热设备机械厂生产的超导加热沥青罐的使用，并对相关市局沥青供应站的学习考察，发现和了解到，超导热管沥青加热罐的运用已使沥青加热技术再一次跃上了新的台阶。

　　沥青加热设备超导热管沥青加热罐集沥青储存、加热、脱水、保温、输送于一体，可设计制成卧式或立式金属罐。热源可为燃油、燃气、燃煤等，加热方式为超导热管载体传热，科技含量高，使用、维修非常方便。其主要特点是：结构紧凑，集沥青储存、燃烧加热、脱水升温、输送、管系预热于一体，占地面积小。沥青加热设备节约能源，加热成本低。如果使用燃气、燃煤成本更低；且一次性投入也不是太大。经市场调查，资金仅为导热油载体加热设施一直性投入的60%左右，沥青加热设备比中压水载体加热设施投入减少20%左右，3--5年内均可收回投资。沥青质量有保证。局部加热，可按需加热沥青，不需整体反复加热；同时，采用循环搅动技术，避免了沥青的局部老化，管系简单且可完全内置罐内，沥青加热设备传热能力强，使用寿命长。常温下使用该罐加热到150--170℃的热沥青，仅需2-3小时左右，连续批量生产时，沥青加热设备每次所需的时间更短。并且，沥青加热过程智能化控制。符合环保要求。由于采用了先进的导热材料和工艺设计，热效率高，废气排量极少，沥青加热设备无其它污染。安化公路管理局沥青路面机械养护专业队，使用湘潭公路机械厂生产的超导沥青加热罐时，90分钟即可使用热沥青。加热1.5吨沥青，耗柴油10公升，成本32元，受到工程技术人员的一致好评。

　　沥青加热设备应用超导热管沥青加热技术应综合考虑和解决的几个问题：

　　1、沥青加热设备进行养护运行机制改革，推行公路养护专业化、机械化，为公路小修用沥青加热设施的技术改造提供了契机。按每100公里左右沥青路面〈基本上是一个县级管养单位〉设一个机械养护专业队的格局，则可将其管养范围内的所有土池、土灶全部拆除，选择适当位置，建一个50—100立方米的超导热管沥青加热罐，负责管养范围内的沥青熬炼。沥青加热设备特别边远的生产作业点，则可与小型超导加热沥青罐〈拖式〉配合使用。部分市局以着手并初见成效。

　　2、沥青路面机械养护专业队移动式沥青罐的大小，依据其与沥青供应站的距离而定。距供应站50公里以内的，可只考虑其公路小修用沥青，其储量可在50立方米以内；距供应站超过50公里，则应考虑本队范围内的部分公路大中修、新改建所需沥青的加热，沥青罐储量应为100立方米左右。

　　3、沥青加热设备依据沥青的每次用量，设定罐内容量。主要是为了避免沥青反复加热，同时节约能源。

    尽可能选择靠山边、有高差，可满足从原油转运车到存储(加热)罐自流化的要求。这种设置既可省去泵油装置，使其结构更简单。沥青加热设备受地理条件限制，不能满足其高差，宁可人造天桥、引道，将其形成沥青进、出自流的高差。这一点在新建沥青供应站的规划设计时，尤其予以考虑。

　　新建沥青加热设备沥青供应站，应尽可能考虑铁路接线、靠近或直接可作砂石料场的位置，以便于沥青的接卸和沥青混合料的生产，减少二次转运费用。二者不能兼顾时，至少应满足其中的一项。

　　沥青加热设备的热源应多种热源综合利用，有条件时应尽可能使用天然气，因其比燃油更经济，污染更小；使用燃煤时，要充分考虑对环境污染的治理，使其达到环保的要求。

　　沥青加热设备供应站不应只限于沥青加热的单一生产，而应成为集热沥青、乳化沥青、改性沥青、改性乳化沥青、沥青冷拌料、热拌混合料、填缝料的生产、加工、化验、经营的综合基地。