乳化瀝青設(shè)備

第七節(jié)乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備中交西安筑路機械有限公司劉士杰1概述1.1乳化瀝青設(shè)備定義乳化瀝青設(shè)備是用來將瀝青熱融，經(jīng)過機械剪切的作用，以細小的微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑的水溶液之中，形成水包油狀瀝青乳液的機械裝置；其生產(chǎn)特點是在乳化劑的作用下通過機械力將瀝青破碎成微小的顆粒,并均勻的分散在水中,形成穩(wěn)定的乳狀液,即乳化瀝青。在SH／T0652—1998《石油瀝青名詞術(shù)語》中，將乳化瀝青的名詞術(shù)語定義為：瀝青和水在乳化劑存在下制成的瀝青乳化液。1.2、用途：由于乳化瀝青使用時不需加熱，可以在常溫狀態(tài)下進行施工。它除廣泛地應(yīng)用在道路工程外，還應(yīng)用于建筑屋面及洞庫防水、金屬材料表面防腐、農(nóng)業(yè)土壤改良及植物養(yǎng)生、鐵路的整體道床、沙漠的固沙等方面。其中道路工程、建筑屋面為用量最大。在道路工程中，乳化瀝青適用于瀝青表面處治路面、瀝青貫入式路面、常溫瀝青混合料路面，以及透層、粘層與封層。在建筑工程中，乳化瀝青主要作為防水涂料用。乳化瀝青和其他類型的涂料相比，其主要特點是可以在潮濕的基礎(chǔ)上使用，而且還有相當大的粘結(jié)力。由于乳化瀝青具有良好的施工性能和其他材料無可比擬的優(yōu)點，隨著科學技術(shù)的進步和發(fā)展，乳化瀝青在各種領(lǐng)域中的應(yīng)用會越來越多，越來越普遍。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.1、國外技術(shù)現(xiàn)狀：乳化瀝青的研究始于二十世紀初，最早被用于噴灑以減少灰塵；一九一七德國開始商品化的乳化瀝青生產(chǎn)，至今已有九十余年的歷史。20世紀20年代在道路建設(shè)中普遍使用。起初乳化瀝青的發(fā)展速度相對較慢，受制于可利用的乳化劑和人們對如何使用乳化瀝青缺乏足夠的知識。20世紀30年代至50年代中期，乳化瀝青的使用數(shù)量在緩慢但穩(wěn)定的增長。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著道路承載量的加大，道路設(shè)計者們使用開乳化瀝青。從1953年起，瀝青粘結(jié)料的使用率迅速增加，乳化瀝青的使用數(shù)量也在穩(wěn)定的上升;其原因為：（1）20世紀70年代的能源危機，美國聯(lián)邦能源署對中東石油禁運迅速采取的保護措施。乳化瀝青不需要用石油溶解為液體，乳化瀝青還可以在不需要特別加熱的情況下用于許多地方，這兩點因素都有助于能量的儲蓄。（2）可以較少環(huán)境污染。從乳化瀝青中游離出的碳氫化合物的數(shù)量幾乎為零。（3）一些型號的乳化瀝青能夠包裹在潮濕的石料表面，這就可以減少因加熱和風干石料所需要的燃料。（4）乳化瀝青多種型號的可利用性。最新的瀝青型號和實驗室程序的改良可以滿足計劃和隨需要的條件。（5）在偏遠地區(qū)能夠用冷材料施工。（6）乳化瀝青的適用性使其對于現(xiàn)有的道路細微缺陷的預(yù)防性保養(yǎng)方面可以達到延長使用壽命的作用。節(jié)能減排和環(huán)境保護這兩個因素加速了乳化瀝青在實際中的應(yīng)用。美國聯(lián)邦公路局早期活動中的一項，就是發(fā)布了一條公告，直接關(guān)注燃料的節(jié)約，這樣就使乳化瀝青代替稀釋瀝青成為現(xiàn)實。從那時起，美國所有的州都允許或命令用乳化瀝青代替稀釋瀝青。交通運輸是國民經(jīng)濟的命脈，公路運輸是交通運輸?shù)闹饕绞街唬虼烁鲊荚谝环矫嬷匾暩骷壒返慕ㄔO(shè)的同時，也十分重視已鋪路面的經(jīng)常性維修和養(yǎng)護，在能源危機的影響下，在筑路養(yǎng)路的工程中要就節(jié)省能源、節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染的呼聲越來越高。在這種形勢下，如何節(jié)省能源和資源，如何改善熱瀝青施工的工作環(huán)境，已引起筑路和養(yǎng)護部門的重視。在長期的筑路實踐中，人們越來越深刻的認識到：發(fā)展和應(yīng)用乳化瀝青技術(shù)，是達到上述要求的可取途徑。隨著近代界面化學和膠體化學的發(fā)展，近30年來，陽離子乳化瀝青發(fā)展速度很快。陽離子乳化瀝青中的瀝青微粒上帶有陽離子電荷，當與礦料表面接觸時，由于異性相吸的作用，使瀝青微粒很快地吸附在礦料的表面上。即使在陰濕或低溫季節(jié)，陽離子乳化瀝青仍可照常施工。陽離子乳化瀝青可以增強與礦料表面的粘附力，提高路面的早期強度，鋪后可以較快地開放交通，同時它對酸性礦料和堿性礦料都要很好的粘附能力。因而，陽離子乳化瀝青既發(fā)揮了陰離子乳化瀝青的優(yōu)點，同時又彌補了陰離子乳化瀝青的缺點，這樣，就使乳化瀝青的發(fā)展進入了一個新的階段。由于用于乳化瀝青施工簡單、現(xiàn)場不需加熱，節(jié)省能源、效果顯著，尤其在舊瀝青路面的維修與養(yǎng)護中更顯示了其特有的優(yōu)越性，因此目前世界上許多國家如西班牙、德國、英國、法國、瑞士、瑞典、加拿大、美國、俄羅斯等國家，都在公路工程的鋪筑和養(yǎng)護上大量應(yīng)用乳化瀝青。盡管這些國家熱瀝青攪拌廠很多，他們每年仍使用大量的乳化瀝青修路和養(yǎng)路，其中90%為陽離子乳化瀝青，從而提高了國家公路的好路率與鋪裝率。瀝青乳液在在道路工程中的主要應(yīng)用范圍詳見下圖：由于乳化瀝青具有眾多長處，近幾年來，乳化瀝青還在建筑防水、防潮、金屬材料的防腐、水利建設(shè)的防滲透以及農(nóng)業(yè)土壤改良、植物生養(yǎng)等方面都得到了廣泛地使用。目前，乳化瀝青的應(yīng)用在歐洲許多國家較為普遍，乳化瀝青在加拿大約占瀝青總用量的一半，在美國已將乳化瀝青用于鋪筑洲級公路.2005年，全球道路乳化瀝青用量達到780萬噸；其中日本20.5萬t、法國近99.7萬t、美國約為240萬t、墨西哥約65萬t、中國約30萬t、俄羅斯約20萬t、印度約10萬t；西班牙在1978年路用瀝青乳液占瀝青總用量的36％，其它如西德、英國等瀝青乳液的用量也在迅速增長。使乳化瀝青的應(yīng)用迅速擴大到公路建設(shè)和養(yǎng)護、高速鐵路建設(shè)、建筑工程、農(nóng)業(yè)土地的改良等領(lǐng)域。乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備伴隨著乳化瀝青技術(shù)、裝備加工技術(shù)、電子技術(shù)發(fā)展，瀝青乳化生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)也更加完善。國際上專門從事瀝青乳化設(shè)備生產(chǎn)制造的廠商,近幾年推出的成套瀝青乳化設(shè)備,已經(jīng)采用各種現(xiàn)代先進技術(shù),能夠滿足各種瀝青乳液的需要。歸納起來,這些設(shè)備有以下幾個特點:(1)自動化程度高,對瀝青、水、乳液劑及各種添加劑的計量都能自動控制,并能自動補償,自動記錄和調(diào)校。(2)組合式,各主要部件組合搭配,便于移動拆裝。如美國斯堪道路公司(ScanRoad)把膠體磨、控制柜、泵、計量裝置等核心部分連接好裝在一個標準集裝箱中,工作時只要接通管路和電源即可。丹麥產(chǎn)連續(xù)式乳化瀝青生產(chǎn)廠美國產(chǎn)乳化瀝青生產(chǎn)單元德國產(chǎn)集裝式乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備2.2、國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀：我國在新中國建立前只有個別的市政工程部門使用了少量的陰離子乳化瀝青，解放后一直都沒有接觸這項技術(shù)。至上世紀70年代后期，為了在我國開展這項新技術(shù)的應(yīng)用，由交通部組織成立了“陽離子乳化瀝青及其路用性能研究”課題協(xié)作組，對這項技術(shù)進行攻關(guān)研究。該課題1981年列為交通部重點科研項目，1983年列為原國家計劃委員會與國家經(jīng)濟委員會的節(jié)能應(yīng)用項目。經(jīng)過“七五”期間的推廣，我國在公路部門的乳化瀝青應(yīng)用得到了更大的發(fā)展。目前我國的乳化瀝青生產(chǎn)基地已經(jīng)遍布全國各地，大部分省地都建有設(shè)備完整的乳化瀝青車間。在新疆、西藏等不遠地區(qū)也都已開始生產(chǎn)應(yīng)用乳化瀝青?，F(xiàn)在全國公路部門以擁有乳化瀝青車間500多座。乳化瀝青車間生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，乳化瀝青的生產(chǎn)從開口自流、憑經(jīng)驗控制油水比例，逐步發(fā)展成密封加壓由流量計控制油水比例，進而達到計算機自動控制油水比例和油水溫度。乳化瀝青的生產(chǎn)質(zhì)量提高，產(chǎn)量增加，滿足了公路工程和養(yǎng)護工程的需要。隨著乳化瀝青技術(shù)的發(fā)展和在我國大量推廣應(yīng)用,對瀝青乳液的質(zhì)量、產(chǎn)量都提出了更高的要求,瀝青乳化設(shè)備則將改變目前品種雜亂、故障率高、產(chǎn)量小的狀況,向規(guī)范化和合理化方向發(fā)展。國產(chǎn)移動乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)集裝式乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備3、分類、特點和適用范圍3.1、瀝青乳化設(shè)備根據(jù)瀝青和乳化劑水溶液進入乳化機時的狀態(tài)不同,分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩種類型:開式系統(tǒng)的特點是用閥門控制流量,瀝青和乳化劑靠自重流入乳化機的進料漏斗中,其優(yōu)點是比較直觀,設(shè)備組合簡單,缺點是容易混入空氣,產(chǎn)生氣泡,乳化機的產(chǎn)量明顯下降;主要用于簡單普通乳化瀝青的生產(chǎn)和自制的簡單生產(chǎn)裝置。閉式系統(tǒng)的特點是用兩個匹配完好的泵直接把瀝青和乳化劑水溶液經(jīng)管路泵入乳化機內(nèi),靠流量計指示流量,優(yōu)點是不易混入空氣,便于自動化控制,乳液質(zhì)量和產(chǎn)量比較穩(wěn)定；是目前乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)品采用的普遍形式。3.2、根據(jù)瀝青乳化設(shè)備的工藝流程不同,可以分為分批作業(yè)和連續(xù)作業(yè)兩種類型。分批作業(yè)的特點是乳化劑和水的摻配,預(yù)先在一個容器內(nèi)完成乳化劑皂液制配,然后用泵將其輸入乳化機中一罐乳化劑水溶液用完后,再進行下一個罐的皂液摻配；兩皂液罐的皂液制配是交替進行、分批作業(yè)；主要用于移動式的中、小型乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備。分批作業(yè)型乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備工藝流程示意圖連續(xù)作業(yè)型（在線生產(chǎn)式）的特點是將水、乳化劑和其它添加劑(酸、氯化鈣)分別用計量泵將其送入乳化機中,乳化劑水溶液的摻配是在管道中完成。這種設(shè)備可以實現(xiàn)大流量連續(xù)作業(yè)；具有罐體容積小、產(chǎn)量大、自動化程度高的優(yōu)點；主要用于乳化瀝青生產(chǎn)廠的固定式的乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備。連續(xù)作業(yè)型乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備工藝流程示意圖3.3、根據(jù)瀝青乳化設(shè)備的安裝方式的不同，可分為固定式和移動式兩種形式。固定式用于乳化瀝青生產(chǎn)廠的中、大型乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備；移動式用于現(xiàn)場施工的中、小型乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備。4基本原理、工藝流程、主要結(jié)構(gòu)4.1、基本原理：瀝青乳液的主要成分是瀝青、水、乳化劑和穩(wěn)定劑。幾乎各種標號的石油瀝青，都可用于制備瀝青乳液。通過乳化機械的高速攪動或剪切作用，將瀝青破碎成微小顆粒，分散在有乳化劑作用的表面活性物質(zhì)的水溶液中，則可獲得一種均勻分散肢體。乳液中瀝青顆粒直徑大致在1—5μm范圍之內(nèi)。乳化劑的基本作用是降低表面張力。其特點是分子中有一個水溶性(親水性)的極性基團和一個油溶性(憎水性)的非極性基團。在瀝青一水體系中，乳化劑分子移動于瀝青與水界面間，其分子的惜水基團吸附于瀝青的表面，并使其帶有電荷，而親水基團則進人水相。從而將瀝青顆粒與水連結(jié)起來，降低了兩者之間的界面張力。同時，由于瀝青粒子帶有同樣電荷而互相排斥，妨礙它們之間互相凝聚，因而使瀝青乳液能保持一定時期的均勻和穩(wěn)定。電荷的性質(zhì)決定于乳化劑的憎水基團或烴鏈部分的電荷，如其為負電荷，則瀝青粒子帶有負電荷，而形成的乳液為陰離子瀝青乳液。反之，則為陽離子瀝青乳液。如瀝青粒子既具有負電荷，又具有正電荷，則乳液為兩性離子瀝青乳液；此外，還有非離子型瀝青液。制備瀝青乳液的方法主要有兩種：(1)膠體磨或均油機法。膠體磨主要包括轉(zhuǎn)子和定子兩部分，轉(zhuǎn)子在定子中高速旋轉(zhuǎn)，兩者的間隙約為0．035～0．05mm。乳化效果主要視液體剪力的大小而異，而這種剪力是由于瀝青顆粒在乳化劑溶液中受到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)表面切割而產(chǎn)生的。制備瀝青乳液時，將熱瀝青(110—120℃)和熱的乳化劑水溶液(60～90℃)以固定的比例分別進入轉(zhuǎn)子已經(jīng)在高速旋轉(zhuǎn)(3000～8000r／min)的膠體磨中，瀝青通過轉(zhuǎn)子切割成粒子并與乳化劑水溶液混合后即可連續(xù)制備瀝青乳液。產(chǎn)品的瀝青顆粒平均為1～3μ(2)攪拌器法。這是一種間歇式生產(chǎn)瀝青乳液的方法。攪拌器上裝有槳葉，其位置需偏離攪拌器的中心，以免形成旋渦。制備乳液時，先將定量的熱乳化劑水溶液傾入攪拌器中，然后將熱瀝青在攪拌狀態(tài)下逐漸注入攪拌器，并繼續(xù)攪拌(100—800r／min)。采用此法制備的瀝青乳液不如上法均勻，有的顆粒小于1μm，有的則大于10μm。此種方法主要用于施工工地臨時生產(chǎn)瀝青含量較低、陰離子的、質(zhì)量要求不高乳化瀝青生產(chǎn)；成本低。4.2、基本工藝流程：4.3、乳化瀝青設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)：4.3.1總體結(jié)構(gòu)：總體結(jié)構(gòu)布置示意圖:主要組成：儲水罐2、水計量給水泵3、水升溫器4、皂液摻配罐5、乳化劑/膠乳儲存罐6、鹽酸計量罐7、皂液摻配泵8、皂液計量及添加泵9、乳化瀝青取樣罐、10、膠體磨11、瀝青計量及添加泵12、瀝青輸送泵13、瀝青在線升溫器14、瀝青恒溫穩(wěn)壓儲存罐15、乳化瀝青冷卻器16、乳化瀝青輸送泵17、乳化瀝青成品儲存罐18、乳化瀝青成品裝載泵19、成品運輸車20、閥門操作壓縮空氣動力系統(tǒng)21、乳化劑計量罐22、膠乳計量罐23、操作控制及電源系統(tǒng)4.3.2、熱瀝青供給系統(tǒng)熱瀝青供給系統(tǒng)的功能是為生產(chǎn)乳化瀝青提供符合生產(chǎn)工藝要求的基質(zhì)瀝青。主要組成：管道、閥門、瀝青泵、瀝青在線升溫器、瀝青恒溫穩(wěn)壓儲存罐等部件；3.3.2.1、瀝青在線升溫器功能是對瀝青在線加熱升溫。加熱升溫目前采用三種型式:蒸氣介質(zhì)加熱,導熱油介質(zhì)加熱,電加熱。因加熱介質(zhì)不同,其升溫器的結(jié)構(gòu)也不相同；但要求進、出口溫差20℃3.3.2.1、瀝青恒溫穩(wěn)壓儲存罐功能是儲存達到工藝要求的基質(zhì)瀝青并維持乳化單元瀝青進口的壓力基本不變；主要組成：保溫罐體、加熱裝置、攪拌裝置等部件。4.3.3、水系統(tǒng)水系統(tǒng)的功能是：1、根據(jù)工藝要求為配置皂液提供定量的水；2、為乳化瀝青冷卻系統(tǒng)提供冷卻水；3、冷卻水的循環(huán)再利用；主要組成：儲水罐、輸水泵、熱水器系統(tǒng)、乳化瀝青冷卻系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)再利用系統(tǒng)、管路閥門等總成和部件；3.3.1、熱水器系統(tǒng)用于生產(chǎn)熱水。片式換熱、雙管口系統(tǒng)裝有恒溫熱水控制電路、熱水氣動分路/旁路電路用于控制生產(chǎn)過程水的溫度?？刂圃?0℃以下。片式換熱用于乳化瀝青/水熱交換，冷水環(huán)路的氣動分流/4.3.4皂液摻配系統(tǒng)皂液摻配系統(tǒng)的功能是：1、乳化劑、穩(wěn)定劑、鹽酸等化學材料的儲存和添加計量；2、按工藝要求摻配乳化劑、穩(wěn)定劑與熱水的攪拌混合；3、按工藝要求調(diào)節(jié)皂液的酸度值；4、皂液的保溫儲存。主要形式：批量摻配，主要應(yīng)用在小型、移動式乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備；在線容積式主要應(yīng)用在大型、乳化瀝青生產(chǎn)廠的設(shè)備。主要組成：各種化學材料（乳化劑、穩(wěn)定劑、鹽酸、）的儲存罐、適應(yīng)輸送泵及計量裝置、摻配罐、管道閥門等。摻配罐是制取合格乳化劑水溶液的關(guān)鍵設(shè)備,主要功能是:(1)稀釋乳化劑。處于非液態(tài)的乳化劑(中裂型較普遍)在連續(xù)生產(chǎn)的乳化瀝青生產(chǎn)工藝中一般要配水溶解成濃度10%~20%的液體。稀釋后的乳化劑,通過泵輸送到管道中與熱水再度混合,進入乳化機。(2)制取皂液（乳化劑水溶液）。熱水、乳化劑和添加劑按比例進入罐體中,經(jīng)過攪拌器分散、混合形成皂液（乳化劑水溶液）。(3)儲存皂液。單一的皂液摻配罐不能進行連續(xù)生產(chǎn),一般設(shè)置兩個摻配罐,交替進行,實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。盡管調(diào)配罐用途有差異,但都必須具有一定容量,能對液體計量、控溫、混合等功能,皂液摻配罐主要有罐體、加熱器、攪拌器、液位計、溫度計、酸度計等組成。罐體常采用立式,頂部為平蓋、底部為橢圓形封頭或者90℃錐角無折邊錐底。如果采用平底將不利于乳化劑水溶液排盡。進水管要插到罐的底部,加熱器多采用蛇形盤管(導熱油或蒸汽),也可以作為攪拌器的導流筒,起到增強混合效果的作用。攪拌器在保證乳化劑水溶液混合效果和混合速度方面起到關(guān)鍵作用,乳化劑水溶液調(diào)配罐中傳統(tǒng)的攪拌器多采用低速大槳葉型式,由電機、減速器、攪拌軸組成,槳葉采用折葉式。目前,皂液摻配罐中,趨向采用高速小槳葉攪拌器,由電機直接驅(qū)動攪拌器,轉(zhuǎn)速為1500r/min左右,采用螺旋槳葉片,攪拌器傾斜一定方向,混合力度、效果都較好,而且大大減化了攪拌器的結(jié)構(gòu)。液位計是為了控制每次進入罐體中熱水的總量,常采用浮球式液位計?？梢詫崿F(xiàn)液面上、下限的控制。乳化劑和添加劑每次進入罐中的量很少,多采用流量計測量控制。溫度計是為了檢測乳化劑水溶液的現(xiàn)場溫度,當熱水和乳化劑水溶液溫度下降時可以啟動加熱器調(diào)溫。4.3.5乳化瀝青生產(chǎn)單元乳化瀝青生產(chǎn)單元是乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備的核心組成裝置，其技術(shù)性能和水平直接決定了乳化瀝青的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)能力；其功能是將皂液和基質(zhì)瀝青按設(shè)定的比例量進行混合、均質(zhì)、粉碎、分散、剪切、研磨、乳化，形成穩(wěn)定的乳狀液--乳化瀝青。主要組成：乳化機、液相予混器、瀝青輸入系統(tǒng)、皂液輸入系統(tǒng)、取樣裝置等部分。4.3.5.1乳化機乳化機是整套瀝青乳化設(shè)備的核心,它的作用就是通過增壓、沖壓、剪切、研磨等機械作用,使瀝青形成均細化顆粒,穩(wěn)定而均勻地分散于乳化劑水溶液中,成為水乳狀液。采用不同的力學作用原理,瀝青乳化機的結(jié)構(gòu)形式也不相同。一般常用的乳化機有均化器、膠體磨等形式。4.3.5.1.1均化器類乳化機均化器類乳化機主要有增壓泵和均化頭組成。各種均化器的區(qū)別主要在均化頭的構(gòu)造上,適用于瀝青乳化機的均化器主要是柱塞式均化器,這種乳化機是利用齒輪泵將瀝青和乳化劑水溶液加壓,經(jīng)混合器初混,然后通過閥桿和閥座間的縫隙高速噴射,由于彈性柱塞所形成的縫隙作用和揣流、振動作用,從而使瀝青混合液受到擠壓、膨脹、擴散而霧化,達到乳化的目的。這種瀝青乳化機具有結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,耗電量小,粒度均勻等優(yōu)點。但存在有齒輪泵不耐用,易磨損,以及產(chǎn)量較少等缺陷。目前在瀝青乳化生產(chǎn)設(shè)備中很少使用。1-柱塞座圈;2-閥體;3-襯套;4-柱塞;5-調(diào)節(jié)裝置;6彈簧均化器結(jié)構(gòu)示意圖4.3.5.1.2膠體磨類乳化機。膠體磨類乳化機是瀝青乳化設(shè)備中采用最多的機型,主要是通過定子、轉(zhuǎn)子之間由于高速運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的剪切力而起到研磨,分散作用。瀝青乳化設(shè)備較多使用的是臥式膠體磨,轉(zhuǎn)子和定子之間的配合一般是錐形,由于在整機結(jié)構(gòu)以及磨體的形狀和液體流向的不同,瀝青乳化機主要分成以下幾類:(1)錐面槽式膠體磨:此類膠體磨,在錐形的定子內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面做出許多方向不同的斜槽,使通過二錐面極小間隙的瀝青混合液受到反復(fù)的剪切、磨擦,因而被分散、均化形成均勻的微粒懸浮在水溶液中；磨、剪結(jié)合，使用各類改性乳化瀝青生產(chǎn)。(2)平面槽式膠體磨此類膠體磨原先用于乳制品及化工工業(yè),乳化細度可達到<2um,近幾年,此類膠體磨用于瀝青乳化生產(chǎn)中,其乳化能力也很強,定子和轉(zhuǎn)子是兩個相對的平面,其表面有許多同心的環(huán)槽。瀝青混合液從膠體磨體中部進入內(nèi)部,在離心力的作用下,高速通過定子和轉(zhuǎn)子間的縫隙,并受到剪切力、磨擦力、高頻震動、游渦等復(fù)雜力的作用,因而混合液被有效地分散、破碎均化和乳化；以剪為主，使用液體改性乳化瀝青的生產(chǎn)。平面槽式膠體磨結(jié)構(gòu)示意圖錐面槽式膠體磨結(jié)構(gòu)示意圖(3)光滑錐面膠體磨光滑錐面膠體磨一般用于制取各類乳狀液。膠體磨中的定子和轉(zhuǎn)子的表面為光滑面,轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn),以及轉(zhuǎn)子與定子之間微小的間隙和瀝青混合液的粘度作用使定子和轉(zhuǎn)子之間形成逆向的強大的剪切力在剪切、磨擦作用下,瀝青混合液被分裂成微細顆粒,均勻地形成乳液。以磨為主，一般用質(zhì)地較軟的材料乳化生產(chǎn)；如化妝膏液生產(chǎn)。（4）新型高剪切膠體磨。高剪切分散乳化機構(gòu)和膠體粉碎磨相結(jié)合；實現(xiàn)了粉碎、研磨、分散、乳化、均質(zhì)、輸送為一體的多功能裝置，適合用于聚合物改性乳化瀝青的生產(chǎn)；其結(jié)構(gòu)示意圖如下：4.3.5.2瀝青輸入系統(tǒng)系統(tǒng)包括入口濾芯（有備用濾網(wǎng)），變量瀝青泵（有內(nèi)部溢流閥），生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)（以下簡稱PCS）包括容積流量計（有機械計數(shù)器和電子脈沖發(fā)送器）以顯示流量。管線上裝有氣動入口閥門，溫度計，溫度傳感器和壓力表；瀝青泵轉(zhuǎn)速PID控制器通過變頻器控制。PID控制器集成于PCS。4.3.5.3皂液輸入系統(tǒng)系統(tǒng)包括入口濾芯（有備用濾網(wǎng)），變量皂液泵（有內(nèi)部溢流閥），容積流量計（有機械計數(shù)器和電子脈沖發(fā)送器）。管線裝有入口閥門和壓力表；皂液泵轉(zhuǎn)速由PID控制器通過變頻器控制。PID控制器集成于PCS。4.3.6膠乳添加系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能是按工藝配方的要求添加膠乳改性劑，以生產(chǎn)各種膠乳改性乳化瀝青。不同的膠乳改性乳化瀝青，其膠乳的添加方式也不同；主要方式：1、加入皂液中；2、乳化機前；3、乳化機后靜態(tài)混合器加入。主要組成：膠乳儲存罐、輸送計量泵、膠乳靜態(tài)混合器、加入方式轉(zhuǎn)換閥、管道閥門等部件。4.3.7操作、過程控制系統(tǒng)(Processcontrolsystem(PCS)瀝青乳化設(shè)備使瀝青、水、乳化劑和添加劑按一定的比例摻配,在連續(xù)運動過程中完成乳化,形成瀝青乳液。計量控制系統(tǒng)就是對上述物料在運動過程中所發(fā)生的溫度、壓力、流量、配合比等因素的變化實行監(jiān)測與控制,以實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)高質(zhì)量的瀝青乳液。操作、控制系統(tǒng)主要包括溫度、液位、流量、油水比的計量控制以及各種動力裝置的順序啟閉、動作和定時控制。4.6.1溫度控制瀝青與乳化劑水溶液的溫度是瀝青乳化過程能否穩(wěn)定生產(chǎn)的一個重要的參數(shù),其具體值由工藝決定。目前,乳化瀝青生產(chǎn)中很少采用溫度的伺服控制,這是因為瀝青乳化過程對溫度的控制精度要求不高(土5℃)。因此,多數(shù)設(shè)備都是采用開關(guān)控制。用溫度儀表進行監(jiān)測,當溫度達到上限,電磁閥(通蒸氣或?qū)嵊?關(guān)閉,達到下限,電磁閥打開。(采用電加熱裝置其原理相同)。采用開關(guān)控制都有滯后效應(yīng),使溫度超過上限或下限(由儀表精度決定),4.6.2液位控制在罐體中摻配乳化劑水溶液,控制水量一般用浮球液位計控制。同溫度開關(guān)控制一樣,也會出現(xiàn)滯后效應(yīng)。因此,對液位高度理論計算后,應(yīng)反復(fù)試驗實際液位高度和實際加水量,最后確定液位計的實際定位高度。在乳化瀝青自控設(shè)備中,所有盛裝液體的容器(瀝青罐、乳化瀝青罐等)都應(yīng)設(shè)置控制液位高低的液位控制器,這對于連續(xù)大批量生產(chǎn)乳化瀝青,保證穩(wěn)定有序地工作是必不可少的裝置。4.6.3計量控制在乳化瀝青生產(chǎn)過程中,按比例控制瀝青和水溶液的輸送量,而后送入乳化機中,是生產(chǎn)出合格的乳化瀝青的重要技術(shù)性能之一。國內(nèi)早期的乳化瀝青油水比例控制裝置,多是采用人工控制的方法,即手動控制閥門,需進行繁瑣的配比計量和油水比檢驗。產(chǎn)量較小,控制不準確,油水比波動大,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。近幾年,自動控制油水比的裝置不斷出現(xiàn),并且自動化程度越來越高。油水比自動控制的原理是:在瀝青乳化生產(chǎn)過程中,瀝青和乳化劑水溶液受溫度、壓力等因素的影響,而引起流量不斷地變化；液體流量就是我們要控制的對象。通過傳感器、測量儀表、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構(gòu)就可以實現(xiàn)對瀝青和乳化劑水溶液流量的自動控制。目前,油水比控制中采用單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)較多,其調(diào)節(jié)方式有二種:方式一：檢測對象是乳化劑水溶液和乳化瀝青,而調(diào)節(jié)的對象是水溶液和瀝青的供量；其主要設(shè)計思想是:瀝青具有物理形態(tài)很不穩(wěn)定的特點,在不同的溫度階段,粘度發(fā)生很大的變化,加上瀝青產(chǎn)地不同,組分差別大,粘度各異,不同標號的瀝青粘度也有較大差別;另外,目前國內(nèi)尚無合適的檢測瀝青的流量儀表,因此,將瀝青流量作為不可檢測的對象。方式二：瀝青和乳化劑水溶液各自作為檢測和調(diào)節(jié)對象,在運行前,需要將兩個回路流量各自設(shè)定,輸入計算機中進行運算,而后調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)。上述的定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用的是PID調(diào)節(jié)方式(比例、積分、微分),它可以使系統(tǒng)運行穩(wěn)定和準確,首先將產(chǎn)量設(shè)定值和油水比設(shè)定值送入計算機系統(tǒng),依據(jù)輸入數(shù)據(jù)計算機計算確定瀝青流量給定值和皂液流量的給定值,然后經(jīng)過執(zhí)行機構(gòu)(調(diào)速器,電動閥門等)的作用,使輸出的流量值與給定值相等。即設(shè)定多大油水比,輸出就是多大油水比,達到高精度的控制油水比。系統(tǒng)中的PID調(diào)節(jié)是用于加快調(diào)節(jié)速度,PI調(diào)節(jié)是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,抗干擾能力強。4.3.8乳化瀝青的儲存系統(tǒng)乳化瀝青儲存系統(tǒng)的功能是儲存產(chǎn)品乳化瀝青并防止乳化瀝青離析和破乳。主要組成：儲存罐、攪拌裝置、成品裝載泵、循環(huán)系統(tǒng)、保溫加熱系統(tǒng)、管道及閥門等部件裝置。儲存罐體一般用鋼板制作。外形有立式或臥式；固定式的乳化瀝青生產(chǎn)廠采用立式罐、移動式生產(chǎn)設(shè)備采用臥式罐。罐體上部應(yīng)設(shè)置人孔,便于維修人員進入內(nèi)部維修或清污,底部應(yīng)做成園弧狀或梯狀,并設(shè)置排污孔以利于雜質(zhì)沉淀和排污。罐體外部必須加裝保溫材料,以減少乳化瀝青受外部環(huán)境溫度的變化是產(chǎn)品產(chǎn)生離析或破乳。為了防止乳化瀝青產(chǎn)生離析,在儲存罐上部應(yīng)設(shè)置攪拌器。攪拌器由電機、減速器、攪拌軸組成；速度40--80r/min、不宜過高，以免乳化瀝青破乳；攪拌槳葉布置成一層或者多層,槳葉常采用可使瀝青在罐中上下運動的結(jié)構(gòu),達到防離析的目的。4.3.9、加熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng)的功能是：為需要熱能的部件和系統(tǒng)提供熱能。主要形式：蒸氣、導熱油介質(zhì)和電能。蒸氣和導熱油介質(zhì)對瀝青升溫都是采用間接加熱法,即水蒸氣或?qū)嵊筒慌c瀝青接觸,而是通過金屬壁來傳遞熱量。蒸氣加熱通常采用蛇形或者排管加熱器,加熱器的出口應(yīng)設(shè)置蒸氣疏水器。導熱油加熱器通常采用蛇形管,其高溫端應(yīng)設(shè)置在罐體底部,而低溫端在罐的上部。現(xiàn)新建乳化瀝青廠和移動乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備到采用導熱油介質(zhì)，蒸氣已基本不采用。電加熱器多采用管狀加熱器,電流通過加熱元件而發(fā)熱,熱量借幅射和對流的方法由加熱元件傳給被加熱的瀝青。電加熱器一般設(shè)置在罐底部,為了使三相用電量平衡,電加熱管應(yīng)布置三支或者是3的倍數(shù)。無論是何種加熱裝置,罐體中的瀝青的最低液面要能夠掩埋這些裝置。主要用在閥門、管道的加熱保溫。4.3.10、壓縮空氣動力系統(tǒng)該系統(tǒng)的主要功能是為乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備中各類閥門提供開、關(guān)執(zhí)行的壓縮氣體動力；主要組成：空氣壓縮機、管路、電磁控制閥門等部件。5乳化瀝青設(shè)備的使用與管理5.1、使用程序目前,國內(nèi)瀝青乳化設(shè)備沒有統(tǒng)一標準,各廠家和生產(chǎn)單位的設(shè)備差異很大；但在生產(chǎn)乳化瀝青的主要程序如下：1、實驗室小試；初步確定各種材料的比例配方和工藝參數(shù)，制定工藝卡；2、設(shè)備中試；依據(jù)小試確定的材料的比例配方和工藝參數(shù)和制定工藝卡調(diào)整設(shè)備，中試生產(chǎn)300--1000kg;3、對中試的乳化瀝青質(zhì)量檢驗和材料試樣試驗室試驗，最終確定各種材料的比例配方和工藝參數(shù)，制定工藝卡；4、按中試后試驗室最終確定各種材料的比例配方、工藝參數(shù)和制定工藝卡開機生產(chǎn)；5、過程取樣檢驗油、水比，保證乳化瀝青產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。5.2、操作、調(diào)整程序1、打開設(shè)備總電源、啟動設(shè)備加熱系統(tǒng)、壓縮空氣動力系統(tǒng)；2、待加熱系統(tǒng)正常工作、各系統(tǒng)、部件溫度達到工藝要求時，開啟水系統(tǒng)、瀝青系統(tǒng)；3、開啟皂液摻配系統(tǒng)、膠乳添加系統(tǒng)，按工藝卡要求制配皂液；4、開啟瀝青乳化單元；5、取樣檢驗；6、微調(diào)工藝參數(shù)；7、啟動乳化瀝青輸送泵，將產(chǎn)品乳化瀝青輸送到乳化瀝青儲存罐，進入正常生產(chǎn)；8、在乳化瀝青生產(chǎn)的同時，進行另一個皂液摻配罐配制皂液，在先使用皂液摻配罐的皂液用完以后，轉(zhuǎn)換三通閥使用第二皂液摻配罐配制的皂液，同時配制用完皂液摻配罐的皂液，如此循環(huán)；9、生產(chǎn)過程中可以不斷向瀝青中轉(zhuǎn)罐中加入瀝青，同時調(diào)節(jié)導熱油或電加熱管，保證瀝青溫度在設(shè)定范圍內(nèi)；10、正常生產(chǎn)時將加熱管線的導熱油或電加熱帶關(guān)閉，停止管線加熱。（用戶詳見設(shè)備隨機使用說明書的使用指南章節(jié)）5.3、開、停機操作注意事項1、開機操作：（1）打開乳化劑水溶液罐閥門，同時打開瀝青罐閥門。（2）啟動乳化劑水溶液齒輪泵，同時啟動瀝青齒輪泵。（3）啟動乳化機，同時關(guān)閉乳化機導熱油。2、停機操作：（1）停瀝青齒輪泵；（2）用乳化劑水溶液沖洗管道后，再停乳化劑水溶液齒輪泵；（3）停乳化機和抽油泵；（4）斷開電源。5.4、注意事項：(1)瀝青乳化生產(chǎn)必須嚴格按照"生產(chǎn)工藝卡"進行。(2)設(shè)備的操作必須指定專人負責并且熟悉和掌握設(shè)備操作要領(lǐng)。(3)每次生產(chǎn)前檢查各零部件及電器,線路等,確認處于安全正常工作狀態(tài)后方可開機。(4)開機前,首先啟動預(yù)熱系統(tǒng),當瀝青泵和乳化機均能用手轉(zhuǎn)動,輕松自如時,再啟動乳化機和乳化劑水溶液泵。(5)瀝青和乳化劑水溶液溫度符合工藝要求。(6)嚴格按"乳化劑使用說明"和"生產(chǎn)工藝卡"配制乳化劑水溶液。(7)采用自動控制油水配比的設(shè)備,應(yīng)該先開"手動檔",待油水流量計顯示和工作正常時,再撥向"自動檔"。(8)生產(chǎn)結(jié)束時,停機順序應(yīng)是瀝青泵一乳化劑水溶液泵一乳化機,同時應(yīng)關(guān)閉瀝青管道閥門和水溶液閥門。(9)切實注意安全生產(chǎn),操作人員不得擅自離崗。(10)保持車間內(nèi)通風良好和車間衛(wèi)生。5.5維修與保養(yǎng)瀝青乳化設(shè)備應(yīng)注意以下幾點維修與保養(yǎng)技術(shù)：(1)乳化機和輸送泵及其它電機、減速機,按其出廠說明書的規(guī)定進行日常保養(yǎng)。(2)每班工作結(jié)束后,應(yīng)清洗乳化機,沒有保溫設(shè)施和防腐設(shè)施的乳化設(shè)備,還應(yīng)清洗瀝青泵,乳化劑水溶液泵以及管道。(3)瀝青乳化機應(yīng)定期檢查其定子與轉(zhuǎn)子的配合間隙,當不能達到該機所規(guī)定的最小間隙時應(yīng)考慮更換定子和轉(zhuǎn)子。(4)用于控制流量的定量泵或流量計,應(yīng)定期檢查其精度,并及時進行調(diào)整和維護。(5)每半年清除控制柜中的塵灰,微機部份不得吸塵,應(yīng)用吹塵器除塵,以免塵灰入機,損壞機件。(6)設(shè)備長期停用,應(yīng)放凈罐中以及管道中的液體,保持清潔；各運動部件加注潤滑油。(7)室外溫度出現(xiàn)低于一5℃的地區(qū),瀝青乳液儲存罐不應(yīng)存放乳液。儲存罐剩余的乳液應(yīng)及時排凈,(8)在使用攪拌器后，應(yīng)經(jīng)常檢查油標；(9)膠體磨每生產(chǎn)100噸乳化瀝青加黃油一次。5.5聚合物改性乳化瀝青的生產(chǎn)生產(chǎn)聚合物改性乳化瀝青是現(xiàn)代乳化瀝青生產(chǎn)設(shè)備的主要功能。聚合物改性乳化瀝青所用的改性劑主要是SBR和SBS。SBR膠乳改性乳化瀝青雖然有較好的低溫抗裂性，但對