再生瀝青裝備中余熱回收與再利用技術(shù)優(yōu)化

摘要：綜合分析了再生瀝青裝備中的余熱回收與再利用技術(shù)，并探討了相關(guān)優(yōu)化方法。首先，分析了再生瀝青生產(chǎn)過程中各階段的熱能需求與損耗，指出了在預(yù)處理、加熱混合及成品制備階段中的能源流動和轉(zhuǎn)化問題。隨后，詳細(xì)介紹了現(xiàn)有的余熱回收技術(shù)如熱交換器、余熱鍋爐和有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，以及再利用技術(shù)如冷再生、熱再生和中溫再生技術(shù)的應(yīng)用。然后，提出針對性的技術(shù)優(yōu)化措施、操作改進策略及管理優(yōu)化方案，旨在大幅提高再生瀝青生產(chǎn)的可持續(xù)性，為行業(yè)帶來長遠(yuǎn)的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：再生瀝青；余熱回收；熱交換器技術(shù)；余熱鍋爐

再生瀝青技術(shù)作為一種可持續(xù)的材料再利用方法，不僅減少了廢物的填埋，還降低了對新材料的需求，對環(huán)境保護和資源再利用具有顯著意義。然而，如何有效回收與再利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱，是進一步提升再生瀝青生產(chǎn)線能效與環(huán)境友好度的關(guān)鍵。

1再生瀝青生產(chǎn)過程中的熱能分析

再生瀝青的制備過程包括原料的預(yù)處理、加熱混合及成品制備3個關(guān)鍵階段，每個階段對熱能的需求與損耗均具有獨特性［1］。對此進行細(xì)致探討，將有助于了解熱能在整個生產(chǎn)過程中的流動與轉(zhuǎn)化。

（1） 在預(yù)處理階段，對廢舊瀝青進行破碎和篩選以便重新利用。雖然這一過程主要是機械操作，涉及的熱能相對較少，但摩擦產(chǎn)生的熱量不容忽視。此外，材料在處理過程中溫度略有升高，這一過程雖然對總體能耗影響不大，但卻是熱能管理中的一個重要細(xì)節(jié)。

（2） 加熱混合是再生瀝青生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是熱能消耗最大的階段。在此過程中，原材料需要從室溫升溫至約150～180 ℃。此溫度區(qū)間是確保瀝青的粘合性及其后續(xù)的可操作性的關(guān)鍵。熱能的主要消耗源自以下兩個方面：①加熱設(shè)備的熱效率。由于加熱設(shè)備自身存在的熱損失，如爐體的熱輻射與對流，實際上只有部分熱能被有效用于材料加熱。②材料的熱吸收特性。瀝青混合物對熱能的吸收并非完全高效，其中的非金屬部分吸熱較慢，這導(dǎo)致部分熱能在加熱過程中被浪費。

（3） 成品制備的階段雖然熱能需求較低，但仍需維持一定的溫度以確保瀝青混合物的流動性。在這一階段，熱能主要通過保溫措施進行管理，防止已經(jīng)加熱的混合物溫度過快下降，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

2現(xiàn)有再生瀝青裝備中余熱回收與再利用技術(shù)2.1再生瀝青裝備中余熱回收技術(shù)

2.1.1熱交換器技術(shù)

熱交換器技術(shù)在余熱回收中的應(yīng)用極為廣泛，它利用熱交換器將廢氣中的熱量有效傳遞給冷介質(zhì)（通常是水或空氣）。這種技術(shù)根據(jù)熱交換器的結(jié)構(gòu)和工作原理，可以進一步分為板式、管殼式和螺旋式等多種類型。在再生瀝青的生產(chǎn)過程中，熱交換器不僅能回收加熱瀝青時排放的高溫廢氣，還能預(yù)熱原料，從而降低能源消耗。然而，熱交換器的效率受到多種因素的影響，包括氣體的流速、溫差和熱交換面積等，因此其設(shè)計和優(yōu)化需兼顧實際操作條件和經(jīng)濟效益。

2.1.2余熱鍋爐技術(shù)

余熱鍋爐技術(shù)通過回收高溫廢氣中的熱能來生成蒸汽或熱水，這種技術(shù)特別適用于溫度較高的工業(yè)廢氣處理。在再生瀝青生產(chǎn)中，余熱鍋爐可以將不同階段釋放的高溫廢氣轉(zhuǎn)換為蒸汽，進而用于生產(chǎn)過程中的加熱或動力生成，有效提升能源利用效率。但余熱鍋爐的設(shè)計需考慮廢氣的溫度、成分和流量等因素，以確保鍋爐的熱效率和操作的安全性。

2.1.3有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)

有機朗肯循環(huán)（ORC）系統(tǒng)是一種能在較低溫度下工作的熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其組成見圖1，適用于中低溫度的廢熱回收。ORC系統(tǒng)使用有機工質(zhì)作為工作介質(zhì)，這種工質(zhì)的沸點低于水，能在較低的溫度下蒸發(fā)，從而驅(qū)動渦輪發(fā)電。在再生瀝青的生產(chǎn)過程中，ORC系統(tǒng)可以用于回收那些不適合直接用于加熱或生成蒸汽的低級熱能。

2.2再生瀝青裝備中的再利用技術(shù)

2.2.1冷再生技術(shù)

冷再生技術(shù)是一種在常溫下對舊瀝青進行回收和再利用的方法，主要適用于對損壞不嚴(yán)重的道路進行維修［2］。該技術(shù)通過添加乳化瀝青或泡沫瀝青與舊瀝青混合，達(dá)到再利用的目的。這種方法的優(yōu)點在于能耗低，不需要大量的加熱，從而減少了對環(huán)境的影響。然而，冷再生技術(shù)要求精確的材料配比和嚴(yán)格的施工控制，以保證道路的使用性能和延長其壽命。

2.2.2熱再生技術(shù)

與冷再生相對應(yīng)，熱再生技術(shù)是對已經(jīng)破損的瀝青路面進行加熱處理、再利用熱再生混合料來進行修復(fù)的技術(shù)。這一過程通常在專門的熱再生設(shè)備中進行，可以大幅提高再生瀝青的使用比例。熱再生技術(shù)適用于嚴(yán)重?fù)p壞的路面修復(fù)，可以有效恢復(fù)瀝青的性能，使其接近新材料的標(biāo)準(zhǔn)。然而，這種技術(shù)的缺點是能耗較高，且需要精細(xì)的溫度和時間控制，以避免過度加熱導(dǎo)致瀝青老化。

2.2.3中溫再生技術(shù)

中溫再生技術(shù)是一種新興的再利用技術(shù)，它通過在較低的溫度下（通常低于傳統(tǒng)熱再生的溫度）添加特定的添加劑來處理舊瀝青。這種技術(shù)結(jié)合冷再生的環(huán)境優(yōu)勢和熱再生的性能優(yōu)勢，通過降低加熱溫度來減少能耗和尾氣排放，同時保持較好的道路性能。中溫再生需要高效的添加劑和精確的施工技術(shù)來實現(xiàn)最佳效果。

3再生瀝青裝備中余熱回收與再利用技術(shù)的優(yōu)化措施3.1技術(shù)層面的優(yōu)化

熱交換器技術(shù)在余熱回收中扮演著重要角色，通過有效的熱交換設(shè)計，可以最大化利用廢熱效率。為了優(yōu)化這一技術(shù)與再生瀝青技術(shù)（尤其是中溫再生技術(shù)）的融合，可以設(shè)計一種高效的熱交換系統(tǒng)，專門針對瀝青材料的熱敏感性和黏度特性進行定制。通過在熱交換器中采用高導(dǎo)熱性能的材料，并改進流體動力布局，可以在不超過瀝青熱穩(wěn)定極限的前提下，進行最大化的熱能轉(zhuǎn)移。同時，先進的控制技術(shù)，如自適應(yīng)控制算法，可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)自動調(diào)整熱交換器的操作參數(shù)，應(yīng)對生產(chǎn)過程中熱負(fù)荷的變化，在保證熱效率的同時優(yōu)化中溫再生過程的熱管理。

余熱鍋爐和有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用，是實現(xiàn)高效能回收的另一個戰(zhàn)略方向。在技術(shù)層面上，可以設(shè)計一個模塊化的系統(tǒng)，由余熱鍋爐首先回收高溫廢氣產(chǎn)生蒸汽或熱水，隨后利用這些蒸汽或熱水驅(qū)動ORC系統(tǒng)產(chǎn)生電力。為了優(yōu)化這一過程，可以采用高效的熱回收材料和先進的熱管理技術(shù)，如采用相變材料增強熱存儲能力，以平衡熱能供需［3］。在系統(tǒng)集成方面，開發(fā)一種智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)余熱鍋爐的熱輸出自動調(diào)整ORC系統(tǒng)的工作參數(shù)，如蒸汽壓力和溫度，達(dá)到最大化整體系統(tǒng)的能源產(chǎn)出。這種集成方案不僅提高了能源利用率，還增強了系統(tǒng)對操作條件變化的適應(yīng)性。

3.2操作層面優(yōu)化

3.2.1綜合優(yōu)化熱交換器、余熱鍋爐與有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)在再生瀝青的生產(chǎn)中，熱交換器技術(shù)、余熱鍋爐以及有機朗肯循環(huán)（ORC）系統(tǒng)共同構(gòu)成了復(fù)雜的余熱回收系統(tǒng)。操作層面的優(yōu)化首先需要確保這3種技術(shù)的無縫集成和協(xié)調(diào)運作。通過安裝高精度的傳感設(shè)備，實時監(jiān)控各個階段的熱能流動，從而動態(tài)調(diào)整熱交換器的工作狀態(tài)，確保余熱鍋爐和ORC系統(tǒng)能夠在最佳的溫度和壓力條件下運行。此外，操作策略的優(yōu)化包括制定詳盡的維護日程和性能檢測計劃，以防止系統(tǒng)效率因設(shè)備老化或故障而下降。通過定期的清潔和維護，保持系統(tǒng)內(nèi)部流動暢通無阻，可以顯著提高整個系統(tǒng)的熱效率。同時，對操作人員進行技術(shù)培訓(xùn)，提升對系統(tǒng)工作原理和故障處理能力的理解，確保設(shè)備長期穩(wěn)定運行。

3.2.2優(yōu)化冷再生、熱再生與中溫再生技術(shù)的應(yīng)用

對于再生瀝青裝備的再利用技術(shù)，如冷再生、熱再生和中溫再生技術(shù)，操作層面的優(yōu)化同樣至關(guān)重要。這些技術(shù)的優(yōu)化不僅要求精確的溫度控制和材料配比，還需要高效的過程監(jiān)控和調(diào)整。例如，在熱再生過程中，通過精確控制加熱溫度和時間，可以最大限度地恢復(fù)舊瀝青的性能，同時避免過度加熱導(dǎo)致的材料退化。操作層面的創(chuàng)新還包括利用先進的監(jiān)測技術(shù)，如紅外熱像技術(shù)，來評估再生材料的均勻性和質(zhì)量。此外，實施自動化控制系統(tǒng)，可以根據(jù)實時反饋調(diào)整材料的處理參數(shù)，從而優(yōu)化再生過程的能源利用和產(chǎn)品質(zhì)量。通過對這些技術(shù)的精細(xì)管理和持續(xù)優(yōu)化，不僅可以提升再生瀝青的質(zhì)量，還能增強整個生產(chǎn)過程的能效和環(huán)境績效。將余熱回收技術(shù)與再利用技術(shù)緊密結(jié)合，形成一個高效、可持續(xù)的生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.3管理層面優(yōu)化

為了充分發(fā)揮余熱回收和再利用技術(shù)的潛力，建立一個跨部門的協(xié)調(diào)機制至關(guān)重要。這種機制應(yīng)包括生產(chǎn)、維護、質(zhì)量控制和環(huán)境管理團隊，協(xié)同工作以監(jiān)控、評估并優(yōu)化這些技術(shù)的應(yīng)用。例如，生產(chǎn)部門可以提供實時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，環(huán)境管理團隊進一步分析這些數(shù)據(jù)與環(huán)境績效指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，而維護團隊則確保所有設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。同時，持續(xù)改進框架，如采用六西格瑪方法或PDCA（計劃執(zhí)行檢查行動）循環(huán)，可以系統(tǒng)地識別問題、落實解決方案并評估效果，確保所有操作優(yōu)化都是基于實際數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的反饋。

4結(jié)語

通過細(xì)致分析可知，雖然現(xiàn)有技術(shù)已能在一定程度上實現(xiàn)余熱的回收利用，但仍存在效率不高和應(yīng)用范圍有限等問題。綜合探討再生瀝青裝備中余熱回收與再利用技術(shù)的優(yōu)化方法，從技術(shù)層面到操作和管理層面，提出了一系列創(chuàng)新與改進措施。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和環(huán)境政策的逐步嚴(yán)格，余熱回收與再利用技術(shù)將會得到更廣泛的應(yīng)用。特別是在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，這些技術(shù)的集成應(yīng)用將更為普遍，成為提升工業(yè)能效、降低環(huán)境影響的重要手段。

參考文獻(xiàn)：

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［3］王鵬.基于干式油石分離的廢舊瀝青混合料再生技術(shù)研究［J］.工程技術(shù)研究，2021，6（16）：9-11.

作者簡介：王穎，男，河南南陽人，董事長，研究生，研究方向：機械制造。