CN107938469A - 一种泡沫沥青发泡装置及发泡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫沥青发泡装置，预混器内设置有分布器A、分布器C，将预混器分隔成连续的三个腔室A、B、C，腔室B内设置有分布器B，沥青进料单元连入腔室A，发泡剂进料单元从腔室B连入分布器B，混合缸与腔室C连通，混合缸上设有排出管，排出管上设有压力控制阀；同时公开了用该泡沫沥青发泡装置进行发泡的方法。本发明使得发泡过程在高于发泡剂的饱和蒸汽压下运行，保证发泡剂以液体形式存在，易于与液体原料沥青均匀混合形成液‑液混合料，液态发泡剂在原料沥青中呈微细液滴均匀分布，确保混合料均匀及不离析，混合料在压力控制阀后释放压力，在常压下发泡剂以气泡形式使液体原料沥青成膜，使泡沫沥青更加均匀和微泡沫化。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫沥青发泡装置及发泡方法。
背景技术
目前，国内使用的泡沫沥青生产装置大多从国外引进，国外的拌合楼为连续式生产方式，石料与泡沫沥青连续，泡沫沥青配比的精确性和稳定性可以在生产过程中达到平衡，国内的拌合楼为间歇式拌合，采用国外的泡沫沥青制备技术，在国内的拌合楼使用，出现了进料沥青和发泡剂配比不准确，泡沫沥青不均匀、离析等问题。
国内的学者也研发了诸多发泡沥青设备，在实际生产应用中，出现了沥青与发泡剂混合不均匀、泡沫大小不一、泡沫沥青离析的现象，极大地制约了泡沫沥青在国内的应用。
例如，一种高均匀性泡沫沥青发生装置(国别：中国，公开号：103450918A，公开日期：2013-12-18)公开了该泡沫沥青发生装置由沥青发泡腔、喷嘴、沥青泡均化板、螺旋搅拌机构等组成，为解决现有技术存在的发泡均匀性较差、水喷嘴易堵塞、无法实时取样等问题，提供了一种发泡效果好、可自动实时采集泡沫沥青的高均匀性泡沫沥青发生装置，该装置在使用时，通过喷嘴，沥青和水进入发泡腔，水因遇到高温沥青，在发泡腔中汽化与沥青形成泡沫沥青，然后经过搅拌实现充分混合后流入混合料拌合缸中，整个过程是在常压下搅拌和输送。该装置虽然与普通的泡沫沥青设备相比较，能够通过混合搅拌使泡沫沥青更加均匀，但整个混合搅拌过程是在常压下进行，混合搅拌的是液态的沥青和气态的水，该状态下很难使泡沫沥青中水蒸汽均匀的分散到沥青中去，产生的泡沫沥青气泡大小不一，水的汽化程度随系统温度的变化敏感，在搅拌输送过程中，泡沫沥青的膨胀率衰减，直接影响到泡沫沥青的质量。另外在进料结束后有部分沥青未形成泡沫沥青，残留在发生装置中，不但影响进料精度，部分沥青呈线型流入拌合锅，对泡沫沥青混合料的性能产生很大影响。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种泡沫沥青发泡装置及发泡方法，解决现有在常压下进行发泡导致的液态的沥青和气态的发泡剂搅拌不均匀，泡沫沥青气泡大小不一，在搅拌输送过程中产生的膨胀率衰减，发泡不彻底等问题。
技术方案：一种泡沫沥青发泡装置，包括预混器、沥青进料单元、发泡剂进料单元、具有混合器的混合缸，所述预混器内设置有分布器A、分布器C，将所述预混器分隔成连续的三个腔室A、B、C，所述腔室B内设置有分布器B，所述沥青进料单元连入所述腔室A，所述发泡剂进料单元从所述腔室B连入所述分布器B，所述混合缸与所述腔室C连通，所述混合缸上设有排出管，所述排出管上设有压力控制阀。
进一步的，所述分布器A上设有若干圆孔形或锥孔形的喷射口A，使原料沥青由喷射口A呈多点式喷入进入腔室B。
发泡剂由分布器B进入腔室B，在进入腔室B中，原料沥青与发泡剂进行预混。为了增强混合效果，所述分布器B上设有若干圆孔形或锥孔形的喷射口B，且所述喷射口B与所述喷射口A相对，使原料沥青和发泡剂的进入形成对喷，达到良好的对流混合效果。所述分布器B也可以为胶体磨、分散器、静态混合器的其中一种。
进一步的，所述沥青进料单元包括计量罐A、进料泵A、单向阀A，所述计量罐A、进料泵A、单向阀A依次连接后连入所述腔室A，所述发泡剂进料单元包括计量罐B、进料泵B、单向阀B，所述计量罐B、进料泵B、单向阀B依次连接后从所述腔室B连入所述分布器B。沥青进料单元、发泡剂进料单元流量联动，精确控制原料沥青和发泡剂比例，保证进料配比的精确性。
进一步的，还包括输送压缩空气的吹扫单元，所述吹扫单元连入所述分布器B，所述吹扫单元在发泡结束后通入所述压缩空气。当泡沫沥青生产结束，开启通入压缩空气，压缩空气从分布器B进入到预混器、混合缸内，将残留的物料通过排出管输送到拌合楼拌合缸中，对整个发泡装置进行吹扫。
一种用上述的泡沫沥青发泡装置进行发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：将发泡装置的管道、容器等进行预热，根据原料沥青与发泡剂的质量比设定进料，关闭压力控制阀；
步骤二：通过沥青进料单元、发泡剂进料单元将原料沥青和发泡剂同时连续进料，输送至预混器，在腔室B中预混；
步骤三：预混后的混合料经分布器C进入混合缸进行强混；
步骤四：当预混器、混合缸的压力达到压力设定值0.14～0.80kPa时，开启压力控制阀，调节其开度，使预混器、混合缸内的压力恒定在所述压力设定值，同时混合缸中的混合料流入排出管；
步骤五：排出管中的混合料在压力控制阀后变为常压，混合料中的发泡剂汽化，形成泡沫沥青；
步骤六：泡沫沥青输送到拌合楼拌合缸中。
进一步的，还包括步骤七：停止原料沥青、发泡剂进料，吹扫单元开始工作。
进一步的，步骤一中，预热温度控制在原料沥青温度±2℃内。
进一步的，步骤四中，所述压力设定值高于原料沥青温度下发泡剂饱和蒸汽压。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：
1、该发泡装置和发泡方法使得发泡过程在高于发泡剂的饱和蒸汽压下运行，保证发泡剂以液体形式存在，易于与液体原料沥青均匀混合形成液-液混合料，混合料通过预混和强混，液态发泡剂在原料沥青中呈微细液滴均匀分布，确保混合料均匀及不离析，混合料在压力控制阀后释放压力，在常压下发泡剂以气泡形式使液体原料沥青成膜，能够更加均匀的和石料进行裹附，使泡沫沥青更加均匀和微泡沫化；
2、该发泡装置和发泡方法不仅适用于连续生产式拌合楼泡沫沥青生产，特别适用于国内间断生产式拌合楼泡沫沥青生产。
附图说明
图1为本发明发泡装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种泡沫沥青发泡装置，如附图1所示，主要包括预混器1、沥青进料单元2、发泡剂进料单元3、具有混合器的混合缸4、排出管8、压力控制阀9。
预混器1内设置有分布器A5、分布器C6，将预混器1分隔成依次连续的腔室A101、腔室B102、腔室C103，腔室B102内设置有分布器B7。沥青进料单元2包括计量罐A21、进料泵A22、单向阀A23，计量罐A21、进料泵A22、腔室A101依次通过管道连接连通，单向阀A23设置在进料泵A22与腔室A101之间的管道上，原料沥青从计量罐A21依次流经进料泵A22、单向阀A23，进入腔室A101，再由分布器A5进入腔室B102。发泡剂是不限于水等可以用于发泡的液体或液体混合物，发泡剂进料单元3包括计量罐B31、进料泵B32、单向阀B33，计量罐B31、进料泵B32依次通过管道连接连通，再从腔室B102与分布器B7通过管道连接连通，单向阀B33位于腔室B102外并设置在进料泵B32与分布器B7之间的管道上，发泡剂从计量罐B31依次流经进料泵B32、单向阀B33，再由分布器B7进入腔室B102。沥青进料单元2、发泡剂进料单元3流量联动，精确控制原料沥青和发泡剂比例，保证进料配比的精确性。原料沥青与发泡剂在腔室B102中充分预混，在腔室B102中形成的混合料通过分布器C6再次分散，进入到腔室C103。混合缸4与腔室C103通过管道连接连通，排出管8设置在混合缸4上，排出管8上依次设置有压力控制阀9、输送器11。混合料从腔室C103再流入到混合缸4中，进行强混。
预混器、混合缸可以是罐体或管道，原料沥青和发泡剂在预混器、混合缸中混合时，密闭的预混器、混合缸整体带压，各自其中的压力会上升，通过压力控制阀的开度控制预混器、混合缸的压力平衡和稳定，使预混器、混合缸中的压力都高于发泡剂饱和蒸汽压，保证发泡剂始终以液体形式存在，易于与液体原料沥青均匀混合形成液-液混合料，完成液态的原料沥青和液态的发泡剂的预混，完成液态的原料沥青和液态的发泡剂进一步液相分散、均质的强混，从而使得发泡剂在原料沥青中呈微米级微细液滴均匀分布，确保混合料均匀及不离析。当预混器、混合缸中的压力超过压力设定值0.14～0.80kPa(压力设定值略高于原料沥青温度110～160℃下发泡剂饱和蒸汽压)时，开启压力控制阀并保持该压力设定值，混合缸中的混合料从混合缸流入排出管，在压力控制阀后释放压力，处于常压下的液体发泡剂以气泡形式使液体原料沥青成膜，能够更加均匀的和石料进行裹附，得到泡沫沥青，并通过输送器输送到拌合楼拌合缸中。
分布器A5上设有若干圆孔形或锥孔形的喷射口A501，原料沥青由喷射口A501呈多点式喷入进入腔室B102。分布器B7上设有若干圆孔形或锥孔形的喷射口B701，发泡剂由喷射口B701呈多点式喷入进入腔室B102。为了增强混合效果，喷射口B701与喷射口A501相对，使原料沥青和发泡剂的进入形成对喷，达到良好的对流混合效果。分布器B7也可以是胶体磨、分散器、静态混合器的其中一种。
混合缸4中的混合器为胶体磨均质器或静态混合器等分散混合设备。
发泡装置还具有温控单元、计量单元。温控单元主要以导热油或电伴热的形式对整个发泡装置进行加热及保温。计量单元主要是原料沥青和发泡剂的计量，以及原料沥青和发泡剂配比精确性和稳定性的计量，通过流量计、称重、液位等方式进行计量，原料沥青可以通过进料泵A22设计循环线间断或连续进料，发泡剂可以通过进料泵B32设计循环线间断或连续进料。
发泡装置还具有吹扫单元10，位于腔室B102外并连入进料泵B32与分布器B7之间的管道上，吹扫单元10中通入的是压缩空气。当泡沫沥青生产结束，开启通入压缩空气，压缩空气从分布器B7进入到预混器1、混合缸4内，将残留的物料通过排出管8输送到拌合楼拌合缸中，对整个发泡装置进行吹扫。
以上述发泡装置在3000型的拌合楼上生产泡沫沥青。工艺条件：(1)原料沥青：AH-70#沥青，温度120℃；发泡剂：常温；(2)原料沥青与发泡剂按质量比为98.5∶1.5配比；(3)生产产能：15吨/小时。
具体的发泡方法，包括以下步骤：
步骤一：将发泡装置的管道、容器等进行预热，温度控制在120±2℃内，启动进料泵A、进料泵B进行自循环，根据原料沥青与发泡剂的质量比设定计量罐A、计量罐B进料，关闭压力控制阀；
步骤二：通过沥青进料单元、发泡剂进料单元将原料沥青和发泡剂同时连续进料，输送至预混器，在腔室B中预混；
步骤三：预混后的混合料经分布器C进入混合缸进行强混；
步骤四：当预混器、混合缸的压力达到压力设定值0.21kPa时，开启压力控制阀，调节其开度，使预混器、混合缸内的压力恒定在0.21kPa，同时混合缸中的混合料流入排出管；压力设定值0.21kPa略高于原料沥青温度120℃下发泡剂饱和蒸汽压；
步骤五：排出管中的混合料在压力控制阀后变为常压，混合料中的发泡剂汽化，形成泡沫沥青；
步骤六：泡沫沥青输送到拌合楼拌合缸中；
步骤七：计量罐A中的原料沥青按质量要求停止进料后，发泡剂进料同步关闭，吹扫单元开始工作。
对通过本实施例发泡装置及发泡方法制得的五个批次的发泡沥青进行分析，得到下表一所列泡沫沥青数据，可见性能非常稳定。
表一
实施例2
发泡装置与实施例1相同。
以上述发泡装置在3000型的拌合楼上生产泡沫沥青。工艺条件：(1)原料沥青：SBSI-D改性沥青，温度145℃；发泡剂：常温；(2)原料沥青与发泡剂按质量比为98.5∶1.5配比；(3)生产产能：15吨/小时。
具体的发泡方法，包括以下步骤：
步骤一：将发泡装置的管道、容器等进行预热，温度控制在145±2℃内，启动进料泵A、进料泵B进行自循环，根据原料沥青与发泡剂的质量比设定计量罐A、计量罐B进料，关闭压力控制阀；
步骤二：通过沥青进料单元、发泡剂进料单元将原料沥青和发泡剂同时连续进料，输送至预混器，在腔室B中预混；
步骤三：预混后的混合料经分布器C进入混合缸进行强混；
步骤四：当预混器、混合缸的压力达到压力设定值0.43kPa时，开启压力控制阀，调节其开度，使预混器、混合缸内的压力恒定在0.43kPa，同时混合缸中的混合料流入排出管；压力设定值0.43kPa略高于原料沥青温度145℃下发泡剂饱和蒸汽压；
步骤五：排出管中的混合料在压力控制阀后变为常压，混合料中的发泡剂汽化，形成泡沫沥青；
步骤六：泡沫沥青输送到拌合楼拌合缸中；
步骤七：计量罐A中的原料沥青按质量要求停止进料后，发泡剂进料同步关闭，吹扫单元开始工作。
对通过本实施例发泡装置及发泡方法制得的五个批次的发泡沥青进行分析，得到下表二所列泡沫沥青数据，可见性能非常稳定。
表二
实施例3
发泡装置与实施例1相同。
以上述发泡装置在3000型的拌合楼上生产泡沫沥青。工艺条件：(1)原料沥青：AH-70#沥青，温度150℃；发泡剂：常温；(2)原料沥青与发泡剂按质量比为98.5∶1.5配比；(3)生产产能：15吨/小时。
具体的发泡方法，包括以下步骤：
步骤一：将发泡装置的管道、容器等进行预热，温度控制在150±2℃内，启动进料泵A、进料泵B进行自循环，根据原料沥青与发泡剂的质量比设定计量罐A、计量罐B进料，关闭压力控制阀；
步骤二：通过沥青进料单元、发泡剂进料单元将原料沥青和发泡剂同时连续进料，输送至预混器，在腔室B中预混；
步骤三：预混后的混合料经分布器C进入混合缸进行强混；
步骤四：当预混器、混合缸的压力达到压力设定值0.48kPa时，开启压力控制阀，调节其开度，使预混器、混合缸内的压力恒定在0.48kPa，同时混合缸中的混合料流入排出管；压力设定值0.48kPa略高于原料沥青温度150℃下发泡剂饱和蒸汽压；
步骤五：排出管中的混合料在压力控制阀后变为常压，混合料中的发泡剂汽化，形成泡沫沥青；
步骤六：泡沫沥青输送到拌合楼拌合缸中；
步骤七：计量罐A中的原料沥青按质量要求停止进料后，发泡剂进料同步关闭，吹扫单元开始工作。
对通过本实施例发泡装置及发泡方法制得的五个批次的发泡沥青进行分析，得到下表三所列泡沫沥青数据，可见性能非常稳定。
表三
实施例4
发泡装置与实施例1相同。
以上述发泡装置在3000型的拌合楼上生产泡沫沥青。工艺条件：(1)原料沥青：SBSI-D改性沥青，温度165℃；发泡剂：常温；(2)原料沥青与发泡剂按质量比为98.5∶1.5配比；(3)生产产能：15吨/小时。
具体的发泡方法，包括以下步骤：
步骤一：将发泡装置的管道、容器等进行预热，温度控制在165±2℃内，启动进料泵A、进料泵B进行自循环，根据原料沥青与发泡剂的质量比设定计量罐A、计量罐B进料，关闭压力控制阀；
步骤二：通过沥青进料单元、发泡剂进料单元将原料沥青和发泡剂同时连续进料，输送至预混器，在腔室B中预混；
步骤三：预混后的混合料经分布器C进入混合缸进行强混；
步骤四：当预混器、混合缸的压力达到压力设定值0.71kPa时，开启压力控制阀，调节其开度，使预混器、混合缸内的压力恒定在0.71kPa，同时混合缸中的混合料流入排出管；压力设定值0.71kPa略高于原料沥青温度165℃下发泡剂饱和蒸汽压；
步骤五：排出管中的混合料在压力控制阀后变为常压，混合料中的发泡剂汽化，形成泡沫沥青；
步骤六：泡沫沥青输送到拌合楼拌合缸中；
步骤七：计量罐A中的原料沥青按质量要求停止进料后，发泡剂进料同步关闭，吹扫单元开始工作。
对通过本实施例发泡装置及发泡方法制得的五个批次的发泡沥青进行分析，得到下表四所列泡沫沥青数据，可见性能非常稳定。
表四
Claims (10)
1.一种泡沫沥青发泡装置，其特征在于：包括预混器(1)、沥青进料单元(2)、发泡剂进料单元(3)、具有混合器的混合缸(4)，所述预混器(1)内设置有分布器A(5)、分布器C(6)，将所述预混器(1)分隔成连续的三个腔室A、B、C(101、102、103)，所述腔室B(102)内设置有分布器B(7)，所述沥青进料单元(2)连入所述腔室A(101)，所述发泡剂进料单元(3)从所述腔室B(102)连入所述分布器B(7)，所述混合缸(4)与所述腔室C(103)连通，所述混合缸(4)上设有排出管(8)，所述排出管(8)上设有压力控制阀(9)。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫沥青发泡装置，其特征在于：所述分布器A(5)上设有若干圆孔形或锥孔形的喷射口A(501)。
3.根据权利要求2所述的一种泡沫沥青发泡装置，其特征在于：所述分布器B(7)上设有若干圆孔形或锥孔形的喷射口B(701)，且所述喷射口B(701)与所述喷射口A(501)相对。
4.根据权利要求2所述的一种泡沫沥青发泡装置，其特征在于：所述分布器B(7)为胶体磨、分散器、静态混合器的其中一种。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫沥青发泡装置，其特征在于：所述沥青进料单元(2)包括计量罐A(21)、进料泵A(22)、单向阀A(23)，所述计量罐A(21)、进料泵A(22)、单向阀A(23)依次连接后连入所述腔室A(101)，所述发泡剂进料单元(3)包括计量罐B(31)、进料泵B(32)、单向阀B(33)，所述计量罐B(31)、进料泵B(32)、单向阀B(33)依次连接后从所述腔室B(102)连入所述分布器B(7)。
6.根据权利要求1所述的一种泡沫沥青发泡装置，其特征在于：还包括输送压缩空气的吹扫单元(10)，所述吹扫单元(10)连入所述分布器B(7)，所述吹扫单元(10)在发泡结束后通入所述压缩空气。
7.一种用权利要求1-6任一所述的泡沫沥青发泡装置进行发泡的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将发泡装置的管道、容器等进行预热，根据原料沥青与发泡剂的质量比设定进料，关闭压力控制阀；
步骤二：通过沥青进料单元、发泡剂进料单元将原料沥青和发泡剂同时连续进料，输送至预混器，在腔室B中预混；
步骤三：预混后的混合料经分布器C进入混合缸进行强混；
步骤四：当预混器、混合缸的压力达到压力设定值0.14～0.80kPa时，开启压力控制阀，调节其开度，使预混器、混合缸内的压力恒定在所述压力设定值，同时混合缸中的混合料流入排出管；
步骤五：排出管中的混合料在压力控制阀后变为常压，混合料中的发泡剂汽化，形成泡沫沥青；
步骤六：泡沫沥青输送到拌合楼拌合缸中。
8.根据权利要求7所述的发泡方法，其特征在于：还包括步骤七：停止原料沥青、发泡剂进料，吹扫单元开始工作。
9.根据权利要求7所述的发泡方法，其特征在于：步骤一中，预热温度控制在原料沥青温度±2℃内。
10.根据权利要求7所述的发泡方法，其特征在于：步骤四中，所述压力设定值高于原料沥青温度下发泡剂饱和蒸汽压。
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