CN101463260A - 一种沥青成型方法及其系统装置 - Google Patents
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Abstract
一种沥青成型方法，通过对液态沥青加压冷却，然后经喷嘴式成型器喷出冷却成型。本发明还提供一种实施该方法的系统装置，该装置主要由成型泵(3)、汽化冷却器(9)、冷却盘管(10)、蒸汽冷凝器(13)、喷嘴式成型器(16)和链板输送机(17)组成，冷却盘管(10)置于汽化冷却器(9)中，蒸汽冷凝器(13)与汽化冷却器(9)连接，喷嘴式成型器(16)与冷却盘管(10)末端连接，并置于链板输送机(17)上方。该装置工艺简单、操作方便，在密闭系统中对沥青加压冷却成型，沥青与空气接触面很小，能解决成型沥青外观不好、水分高、污染大等问题。固化后的沥青呈柱状，粗细均匀、空心少，含水量≤5％，达到国家标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青成型方法，特别涉及一种煤焦油加工过程中生产的液态中温沥青或改质沥青的固态成型方法。本发明还涉及实施该沥青成型方法的系统装置。
背景技术
我国焦油沥青(中温沥青或改质沥青)的成型基本上采用上世纪50年代前苏联的工艺，即高置槽出来的沥青不经冷却直接进入底部有若干筛孔的给料器(放料漏斗)，沥青从筛孔流出，流至浸于水中移动的链板输送机上。由于给料器表面积大、沥青温度高，大量沥青烟气挥发，即使有烟气罩，由于要开盖检查或处理，仍有烟气逸出。在使用过程中沥青温度不能任意调节，沥青温度高时遇水产生气泡，并结块成泡沫状漂浮于冷却水面，严重时粘于链板输送机侧壁不流动，需要靠人工清理(俗称“撑船”现象)。沥青温度低时又会出现沥青管道、放料漏斗堵塞现象。放料过程中操作工几乎不能离开现场。由于给料器放出的沥青大多中空并包裹水分，驳运过程中易碎，因此比表面积大，易吸水，水分含量大多超过6％(国标要求≤5％)。沥青驳运过程中产生的粉末遇雨水四处流淌，日晒后在风吹下则扬尘，造成损失及污染环境。
国外沥青冷却方法主要有水冷却和空气冷却，其中水冷却又可分为水中直接冷却和水间接冷却两种工艺。前者大多采用造粒机或喷管等造粒，沥青在水中冷却，沥青颗粒经螺旋输送机和提升机送去脱水和干燥后送入料仓。有的将喷管直接沉入水中(如法国工艺)，消除了沥青烟气的污染。采用水间接冷却工艺的主要有德国工艺将热沥青注入钢带上，钢带用水喷淋冷却，用热刀将沥青切成块状；而意大利工艺则将热沥青注入方形桶中，桶大部分浸在水槽中冷却，沥青固化后从桶底取出，送去包装。国外工艺集成度、机械化程度均较高，但装置复杂，投资大，并且没有温度调节装置，在国内适用性不强。
石油沥青大多采用链板式成型机，主要结构包括沥青斗、滚轮、轴套、支耳、链板、电机、减速机等。其机械传动、动力等设备较多，操作维护复杂，故障率高，劳动强度大，污染也大。近年国内部分焦化厂家引进考伯斯、法国Irh等独有技术或专利技术，采用喷嘴成型法，成型效果较好，但也存在着成型温度不可控、投资大、技术转让费高等缺点。
本发明的目的在于，提供一种改进的沥青成型方法，该成型方法简单，能够控制沥青温度、压力和流量，并能够减少沥青成型中的烟气和粉尘污染，同时可解决传统沥青成型工艺中沥青结块、空心、易碎、含水高等问题。
本发明的另一个目的在于提供一种用于实施该成型方法的系统装置，该装置投资少，工艺简单，有效克服了以往沥青成型装置温度、压力不可调等缺点。
发明内容
本发明的目的通过以下措施实现：
一种沥青成型方法，包括沥青的冷却、成型，该方法包括以下步骤：
(1)从高置槽1出来的液态沥青经成型泵3到达汽化冷却器9；
(2)液态沥青流经汽化冷却器9中的冷却盘管10间接冷却；
(3)经冷却的沥青经喷嘴式成型器16喷出至浸于水中的运动的链板输送机17上，冷却固化成型。
该成型方法使成型前的液态沥青在一个密闭的系统中，减少了沥青与空气的接触面，减少了污染。
根据本发明的成型方法，其中液态沥青包括中温沥青和改质沥青。
根据本发明的成型方法，其中步骤(2)中冷却后的沥青温度为130℃-180℃。
根据本发明的成型方法，其中步骤(2)所述的冷却介质为水。
液态沥青流经汽化冷却器9中的冷却盘管10，冷却盘管10外的水通过闭路循环间接冷却冷却盘管10中的沥青。
根据本发明的成型方法，其中步骤(3)中成型后的固体沥青呈柱状。
根据本发明的成型方法，成型后的固体沥青的含水量≤5％。
一种用于实施本发明的沥青成型方法的系统装置，其包括成型泵3、汽化冷却器9、冷却盘管10、蒸汽冷凝器13、喷嘴式成型器16和链板输送机17，所述冷却盘管10置于汽化冷却器9中，蒸汽冷凝器13与汽化冷却器9连接，所述喷嘴式成型器16与冷却盘管10末端连接，喷嘴式成型器16位于链板输送机17上方。
根据本发明的系统装置，其中喷嘴式成型器上的喷嘴为内大外小的倒喇叭状。
根据本发明的系统装置，其中喷嘴式成型器的喷射方向与链板输送机17运行方向一致，并与垂直向下方向呈0°-60°角。
本发明技术原理为：当来料(沥青)温度、流量等工艺条件发生变化时，通过系统装置适当调节，使沥青温度和流量保持恒定，以一定的流速从成型器中的喷嘴挤出，落至浸于水中运动的链板上冷却、固化。该沥青成型装置主要包括成型泵、电流表、压力表、蝶阀、汽化冷却器、蒸汽冷凝器、沥青温度表、冷却水温度计、保温考克、带保温的成型器。操作时，操作工根据电流表、压力表、沥青温度调节蝶阀控制流量，通过冷却水流量或水层高度(汽化冷却器内的水汽化后进入蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝冷却后回汽冷器，由此闭路循环)来控制沥青温度，具有一定压力的沥青经过若干喷嘴挤出，与水流方向呈一定角度穿过水层落于链板机上，冷却成坚硬的柱状体。
本发明的有益效果是：经过加压冷却成型，液态沥青达到一定的温度和压力，可以保证固化后的沥青呈柱状，粗细均匀、空心少、强度高，水含量达到标准要求的≤5％，机头沥青水分甚至低达1％。同时由于采用喷嘴成型，取代了沥青给料器或沥青斗，筛孔堵塞、溢料、结块、粘斗、掉斗等不正常现象大大减少，减少了操作工现场检查、作业时间，减轻了劳动强度；并且由于沥青挤出过程中与空气接触面和接触时间大大减小，沥青温度又低，因此几乎没有烟气，从而改善了操作环境；沥青粉末扬尘及随污水流失也减少。本发明的应用提高了用户满意度和企业信誉。
附图说明
图1为沥青成型装置工艺流程示意图；
1—沥青高置槽，2—出口保温闸阀，3—成型泵，4—电流表，5—蝶阀，6—隔膜式压力表，7—保温考克，8—沥青进口热阻，9—汽化冷却器，10—冷却盘管，11—板式液位计，12—冷却水温度计，13—蒸汽冷凝器，14—回水温度计，15—沥青出口热阻，16—喷嘴式成型器，17—链板输送机。
图2为蛇形沥青成型器示意图；
图3为U形沥青成型器示意图、喷嘴局部剖面放大图。
具体实施方式
如图1：从高置槽1出来的温度为170℃-220℃的液态沥青经保温闸阀2由成型泵3抽至汽化冷却器9，沥青流量大小由泵出口蝶阀5调节，可由电机电流表4或出口隔膜式压力表6判断流量变化。保温考克7调节沥青走向(可切换不同的泵)。沥青在汽化冷却器9内冷却，冷却介质为水，冷却盘管10浸于热水中，当热水吸收沥青的热量后汽化进入蒸汽冷凝器13，在此被冷水冷凝冷却后回至汽化冷却器9，回水温度由回水温度计14观察，汽化冷却器内水温由冷却水温度计12观察。沥青的进口温度8与出口温度15的温差(在室内观察温度)可由汽化冷却器的液位(液位通过板式液位计11观察)或沥青流量调节。沥青冷却后进入喷嘴式成型器16(结构见图2、图3)，经喷嘴(喷嘴的口径和个数须满足沥青成层流状态流出)穿过水层至链板输送机17上，在此冷却固化装运。
喷嘴式成型器16上的喷嘴呈内大外小的倒喇叭状。前后相邻两排喷嘴交错排列。喷嘴的数量和内径按流量、温度等条件确定，一般出口内径为6mm～20mm，长度为20mm～70mm，与垂直向下方向呈0°-60°角，喷射方向与链板运行方向一致。喷嘴数量6个-30个，喷嘴间距按链板输送机的链板宽度均匀布置，一般为60mm～160mm。详见图2、图3。
箭头A表示热水进入方向，箭头B表示冷水流出方向，箭头C表示沥青喷射方向，箭头D表示沥青落料方向。
实施例一(中温沥青成型)：
从高置槽1出来的中温沥青温度170℃～180℃，由离心式成型泵3经蝶阀5调节流量，质量流量为11t/h。沥青抽入汽化冷却器9(卧式，面积约35m2)，沥青在此被热水间接冷却。当热水吸收沥青的热量后汽化经升汽管上升到蒸汽冷凝器13(立式，面积为30m2)，蒸汽在此被冷水冷凝冷却后回至汽化冷却器9，回水温度为80℃～90℃，冷凝水闭路循环使用，减少结垢。冷却水采用沥青冷却水池循环水，在循环泵进口加装过滤器。汽化冷却器内水温一般为85℃～95℃。
从汽化冷却器出来的中温沥青温度为130℃～140℃，进入喷嘴式成型器16。喷嘴附着在蛇形主管上(分四排，前两排DN80，后两排DN50，中间用异径弯头连接，见图2)。喷嘴出口内径为6mm，长度30mm，数目为28个，与垂直向下方向呈0°角。前后相邻两排喷嘴交错排列，喷嘴间距按链板宽度均匀布置。
实施例二(中温沥青成型)：
从高置槽1出来的中温沥青温度180℃～190℃，沥青冷却控制部分同实施例一。从汽化冷却器出来的中温沥青温度为145℃～155℃，进入喷嘴式成型器16。喷嘴附着在DN80的U形主管上(见图3)，前后两排喷嘴交错排列。喷嘴出口内径为12mm，长度为60mm，数目为14个，与垂直向下方向呈15°角。前后相邻两排喷嘴交错排列，喷嘴间距按链板宽度均匀布置。
实施例三(中温沥青成型)：
从高置槽1出来的中温沥青温度180℃～200℃，由离心式成型泵3经蝶阀5调节流量，质量流量为10t/h。沥青抽入汽化冷却器9(卧式，面积约35m2)，沥青在此被热水间接冷却。当热水吸收沥青的热量后汽化经升汽管上升到蒸汽冷凝器13(立式，面积为30m2)，蒸汽在此被冷水冷凝冷却后回至汽化冷却器9，回水温度为80℃～92℃，冷凝水闭路循环使用，减少结垢。冷却水采用沥青冷却水池循环水，在循环泵进口加装过滤器。汽化冷却器内水温一般为85℃～96℃。
从汽化冷却器出来的中温沥青温度为155℃～165℃，进入喷嘴式成型器16。喷嘴附着在DN80的U形主管上(见图3)。喷嘴出口内径为14mm，长度70mm，数目为10个，与垂直向下方向呈30°角。前后相邻两排喷嘴交错排列，喷嘴间距按链板宽度均匀布置。
实施例四(改质沥青成型)：
从高置槽1出来的改质温沥青温度200℃～205℃，由离心式成型泵3经蝶阀调节流量，质量流量为8t/h。沥青抽入汽化冷却器9(卧式，面积约35m2)，沥青在此被热水间接冷却。当热水吸收沥青的热量后汽化经升汽管上升到蒸汽冷凝器13(立式，面积为30m2)，蒸汽在此被冷水冷凝冷却后回至汽化冷却器9，回水温度为80℃～95℃。冷却水采用沥青冷却水池循环水，在循环泵进口加装过滤器。汽化冷却器内水温一般为84℃～98℃。
从汽化冷却器出来的改质沥青温度为175℃～180℃，进入喷嘴式成型器16。喷嘴附着在DN80的U形主管上(见图3)。喷嘴出口内径为16mm，长度为50mm，数目为10个，与垂直向下方向呈45°角。前后相邻两排喷嘴交错排列，喷嘴间距按链板宽度均匀布置。
实施例五(改质沥青成型)：
从高置槽1出来的改质温沥青温度210℃～220℃，由离心式成型泵3经蝶阀调节流量为9t/h。沥青抽入汽化冷却器9(卧式，面积约70m2)被热水间接冷却。热水汽化上升到蒸汽冷凝器13(立式，面积为40m2)，蒸汽在此被冷水冷凝冷却后回至汽化冷却器9，回水温度为80℃～98℃。汽化冷却器内水温一般为85℃～100℃。
从汽化冷却器出来的改质沥青温度为165℃～170℃，进入喷嘴式成型器16。喷嘴附着在DN80的U形主管上(见图3)，喷嘴出口内径为20mm，长度为60mm，数目为6个，与垂直向下方向呈60°角。前后相邻两排喷嘴交错排列，喷嘴间距按链板宽度均匀布置。
Claims (9)
1、一种沥青成型方法，包括沥青的冷却、成型，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
(1)从高置槽(1)出来的液态沥青经成型泵(3)到达汽化冷却器(9)；
(2)液态沥青流经汽化冷却器(9)中的冷却盘管(10)间接冷却；
(3)经冷却的沥青经喷嘴式成型器(16)喷出至浸于水中的运动的链板输送机(17)上，冷却固化成型。
2、根据权利要求1所述的成型方法，其中液态沥青包括中温沥青和改质沥青。
3、根据权利要求1所述的成型方法，其中步骤(2)中冷却后的沥青温度为130℃-180℃。
4、根据权利要求1所述的成型方法，其中步骤(2)所述的冷却介质为水。
5、根据权利要求1所述的成型方法，其中步骤(3)中成型后的固体沥青呈柱状。
6、根据权利要求1或5所述的成型方法，成型后的固体沥青的含水量≤5％。
7、一种用于实施如权利要求1所述方法的系统装置，其包括成型泵(3)、汽化冷却器(9)、冷却盘管(10)、蒸汽冷凝器(13)、喷嘴式成型器(16)和链板输送机(17)，所述冷却盘管(10)置于汽化冷却器(9)中，蒸汽冷凝器(13)与汽化冷却器(9)连接，所述喷嘴式成型器(16)与冷却盘管(10)末端连接，喷嘴式成型器(16)位于链板输送机(17)上方。
8、根据权利要求7所述的系统装置，其中喷嘴式成型器上的喷嘴为内大外小的倒喇叭状。
9、根据权利要求7所述的系统装置，其中喷嘴式成型器的喷射方向与链板输送机(17)运行方向一致，并与垂直向下方向呈0°-60°角。
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