超导热管换热技术在沥青加热中的运用

超导热管换热技术在沥青加热中的运用
福建省三明市公路机械修造厂 刘跃进 付敏刚 陈盛夏

摘 要 本文介绍超导热管换热技术在沥青加热中的应用，并通过与传统沥青加热技术 的对比、分析，说明该应用技术的优势与发展前景。

关键词 超导热管 加热

前言

随着公路事业的蓬勃发展，沥青加热技术也在不断地演变。几十年来，我厂作为公路设备的专业 生产厂家，一直致力于沥青加热技术的研究，利用明火加热、蒸汽加热、电加热、导热油加热等为公 路部门提供了一系列的沥青加热设备，为公路事业的发展作出了巨大的贡献。然而，在节能高效和注 重环保的二十一世纪，传统的沥青加热技术越来越不能适应公路建设与养护的需要。 我厂最新推出的是RJ系列节能快热沥青罐，利用超导热管加热沥 青的一体式节能快热罐将沥青加热技术推上了一个新台阶。

1 传统沥青加热技术性能分析

1.1 明火加热

此种加热方式热效率极低，且对环境造成污染，是一种基本被淘汰的沥青加热方式;

1.2 蒸汽加热

上个世纪六七十年代流行的方式，该方式热效率太低(30%以下)，加热速度太慢，环境污染较大， 设备运行处在中、低压状态，操作人员需经劳动保护部门专门培训，现也已基本不用;

1.3 导热油加热

上个世纪八十年代流行的沥青加热方式，其特点是常压、高温，因而热效率高，加热速度快、环 境污染小且沥青可被加热到180℃以下任何温度。其缺点是一次性投资较大且每次加热需整套运行， 发油量若太小时经济效益不高;

1.4 电加热

该加热方式的特点是热效率高，加热速度快，没有环境污染，一次性投资少，但每吨沥青加热成 本较高;

1.5 太阳能加热

该加热方式节能效果好，环境污染小，但一次性投资亦较大且只适合日照时间长、干旱少雨的地 区。

以上五种沥青加热方式都存在有不同程度的缺点、不是很理想的方式，尤其不适合公路班站的养 护需要，因此迫切需要采用新技术加热设备。

2 火道直热式节能快热沥青罐性能分析

火道直热式节能快热沥青罐是对以往沥青加热技术的一个重大突破，它具有如下特点:

1)集储存、预热、加热于一体，结构紧凑;

2)采用全封闭处理，无异味、不溢锅;

3)升温快，成本低，节能效果显著，符合环保要求;

4)中间程序自动化，操作简单，提高了工作效率;

5)占地面积小，安装方便，流动性强;

6) 采用顶面取油方法，明显地降低了沥青老化程度;

7)采用了罐中罐技术，将高温罐置于低温罐中，进一步提高了热效率;

3 超导热管节能快热沥青罐

3.1 超导热管换热技术原理

超导热管就是一根金属导热管，其技术核心在于超导热管内的超导物质(见图1)。加热区由于超
导热管的外部温度大大高于热管内的超导液体，因而超导液体迅速吸收热量气化、气流上升。在传热 区，外部温度低于超导气体，超导气体迅速传导热量并液化为液滴落下。如此周而复始达到传热效 果，由于其热效率极高，所以被称为超导热管。

3.2 超导热管节能快热沥青罐工作原理

RJ系列超导节能快热沥青罐由罐体、炉膛、火道、烟囱、引风机、高温沥青储罐、电控柜、导热 油预热系统和沥青输送系统组成，罐体又分为高温区与低温区，如图2所示。超导热管在罐中按一定 的密度呈扇形排列，炉膛中的火焰在引风机的作用下通过火道、烟道和引风机排向大气。在火道中， 超导热管迅速吸收热量并迅速传导到高温区和低温区，从而达到加热沥青的作用。

超导热管节能快热罐除具有火道直热式节能快热罐的特点外还具有自己独特的优点:

1)超导热管不仅其本身的热传导效率高(可达90%以上)，而且，与火道直热式传热相比，数百根 超导热管使其传热面积成数倍增加，因而整机的热效率也高;

2)超导热管的使用寿命较长，从而大大延长了整机的使用寿命并减少了维修费用;

3)预热系统采用导热油循环，与蒸汽预热相比有两个优点:一是蒸汽预热要时时注意水位，而且 管道容易锈蚀，而导热油预热系统则不存在以上问题;二是导热油预热将膨胀槽置于罐内低温区中， 可充分利用余热;

4)采用顶面取油装置，在高温区中达到所需温度的沥青立即被取走，加上采用超导热管传热而不 是通过火道铁板式直接加热及超导热管顶端与导热油预热系统连接起到过热热卸载的作用(见图3)，因而加热沥青不会老化，充分保证了沥青的质量;
5)该设备可大可小，制作容量为25t-500t。小则易于移动，适合公路班站及沥青拌和机的配套使用;大则做成固定式，适用于大型沥青库或沥青中转站，从而克服了火道直热式快热罐只可制作小容量的缺陷;
3.3 经济技术分析
连续生产每吨成品沥青(18℃～180℃)经济技术指标如下:

4 结束语

综上所述，超导热管换热技术在加热沥青中的应用是一个新事物，我厂利用该技术生产的RJ系列节能快热罐具有加热速度快，投资及加热成本低，沥青不老化，小可移动、大可固定，符合环保要求等特点，它所表现出来的技术优势与经济效益都是其他同类设备所无法比拟的，它的推广必将为公路部门带来巨大的经济效益和社会效益。

说明:火道直热式快热罐技术指标参照山东省武城县沥青加温设备厂

图1

图2

1 燃烧室 2 真空超导热管 3 高温区导热油管栅 4 中温区导热油管栅
5 导热油膨胀槽 6 热罐罐体 7 热沥青贮罐