超導熱管換熱技術在瀝青加熱中的運用

超導熱管換熱技術在瀝青加熱中的運用
福建省三明市公路機械修造廠 劉躍進 付敏剛 陳盛夏

摘 要 本文介紹超導熱管換熱技術在瀝青加熱中的應用，並通過與傳統瀝青加熱技術 的對比、分析，說明該應用技術的優勢與發展前景。

關鍵詞 超導熱管 加熱

前言

隨著公路事業的蓬勃發展，瀝青加熱技術也在不斷地演變。幾十年來，我廠作為公路設備的專業 生產廠家，一直致力於瀝青加熱技術的研究，利用明火加熱、蒸汽加熱、電加熱、導熱油加熱等為公 路部門提供了一係列的瀝青加熱設備，為公路事業的發展作出了巨大的貢獻。然而，在節能高效和注 重環保的二十一世紀，傳統的瀝青加熱技術越來越不能適應公路建設與養護的需要。 我廠最新推出的是RJ係列節能快熱瀝青罐，利用超導熱管加熱瀝 青的一體式節能快熱罐將瀝青加熱技術推上了一個新台階。

1 傳統瀝青加熱技術性能分析

1.1 明火加熱

此種加熱方式熱效率極低，且對環境造成汙染，是一種基本被淘汰的瀝青加熱方式;

1.2 蒸汽加熱

上個世紀六七十年代流行的方式，該方式熱效率太低(30%以下)，加熱速度太慢，環境汙染較大， 設備運行處在中、低壓狀態，操作人員需經勞動保護部門專門培訓，現也已基本不用;

1.3 導熱油加熱

上個世紀八十年代流行的瀝青加熱方式，其特點是常壓、高溫，因而熱效率高，加熱速度快、環 境汙染小且瀝青可被加熱到180℃以下任何溫度。其缺點是一次性投資較大且每次加熱需整套運行， 發油量若太小時經濟效益不高;

1.4 電加熱

該加熱方式的特點是熱效率高，加熱速度快，沒有環境汙染，一次性投資少，但每噸瀝青加熱成 本較高;

1.5 太陽能加熱

該加熱方式節能效果好，環境汙染小，但一次性投資亦較大且隻適合日照時間長、幹旱少雨的地 區。

以上五種瀝青加熱方式都存在有不同程度的缺點、不是很理想的方式，尤其不適合公路班站的養 護需要，因此迫切需要采用新技術加熱設備。

2 火道直熱式節能快熱瀝青罐性能分析

火道直熱式節能快熱瀝青罐是對以往瀝青加熱技術的一個重大突破，它具有如下特點:

1)集儲存、預熱、加熱於一體，結構緊湊;

2)采用全封閉處理，無異味、不溢鍋;

3)升溫快，成本低，節能效果顯著，符合環保要求;

4)中間程序自動化，操作簡單，提高了工作效率;

5)占地麵積小，安裝方便，流動性強;

6) 采用頂麵取油方法，明顯地降低了瀝青老化程度;

7)采用了罐中罐技術，將高溫罐置於低溫罐中，進一步提高了熱效率;

3 超導熱管節能快熱瀝青罐

3.1 超導熱管換熱技術原理

超導熱管就是一根金屬導熱管，其技術核心在於超導熱管內的超導物質(見圖1)。加熱區由於超
導熱管的外部溫度大大高於熱管內的超導液體，因而超導液體迅速吸收熱量氣化、氣流上升。在傳熱 區，外部溫度低於超導氣體，超導氣體迅速傳導熱量並液化為液滴落下。如此周而複始達到傳熱效 果，由於其熱效率極高，所以被稱為超導熱管。

3.2 超導熱管節能快熱瀝青罐工作原理

RJ係列超導節能快熱瀝青罐由罐體、爐膛、火道、煙囪、引風機、高溫瀝青儲罐、電控櫃、導熱 油預熱係統和瀝青輸送係統組成，罐體又分為高溫區與低溫區，如圖2所示。超導熱管在罐中按一定 的密度呈扇形排列，爐膛中的火焰在引風機的作用下通過火道、煙道和引風機排向大氣。在火道中， 超導熱管迅速吸收熱量並迅速傳導到高溫區和低溫區，從而達到加熱瀝青的作用。

超導熱管節能快熱罐除具有火道直熱式節能快熱罐的特點外還具有自己獨特的優點:

1)超導熱管不僅其本身的熱傳導效率高(可達90%以上)，而且，與火道直熱式傳熱相比，數百根 超導熱管使其傳熱麵積成數倍增加，因而整機的熱效率也高;

2)超導熱管的使用壽命較長，從而大大延長了整機的使用壽命並減少了維修費用;

3)預熱係統采用導熱油循環，與蒸汽預熱相比有兩個優點:一是蒸汽預熱要時時注意水位，而且 管道容易鏽蝕，而導熱油預熱係統則不存在以上問題;二是導熱油預熱將膨脹槽置於罐內低溫區中， 可充分利用餘熱;

4)采用頂麵取油裝置，在高溫區中達到所需溫度的瀝青立即被取走，加上采用超導熱管傳熱而不 是通過火道鐵板式直接加熱及超導熱管頂端與導熱油預熱係統連接起到過熱熱卸載的作用(見圖3)，因而加熱瀝青不會老化，充分保證了瀝青的質量;
5)該設備可大可小，製作容量為25t-500t。小則易於移動，適合公路班站及瀝青拌和機的配套使用;大則做成固定式，適用於大型瀝青庫或瀝青中轉站，從而克服了火道直熱式快熱罐隻可製作小容量的缺陷;
3.3 經濟技術分析
連續生產每噸成品瀝青(18℃～180℃)經濟技術指標如下:

4 結束語

綜上所述，超導熱管換熱技術在加熱瀝青中的應用是一個新事物，我廠利用該技術生產的RJ係列節能快熱罐具有加熱速度快，投資及加熱成本低，瀝青不老化，小可移動、大可固定，符合環保要求等特點，它所表現出來的技術優勢與經濟效益都是其他同類設備所無法比擬的，它的推廣必將為公路部門帶來巨大的經濟效益和社會效益。

說明:火道直熱式快熱罐技術指標參照山東省武城縣瀝青加溫設備廠

圖1

圖2

1 燃燒室 2 真空超導熱管 3 高溫區導熱油管柵 4 中溫區導熱油管柵
5 導熱油膨脹槽 6 熱罐罐體 7 熱瀝青貯罐