攪拌設備通常配置多個瀝青罐，若同時加熱到最高使用溫度并長時間儲存，不僅會使瀝青老化，而且會導致大量能量消耗。針對瀝青罐加熱節能技術，王發聽等基于CFD、FLUENT提出了瀝青罐最佳攪拌裝置布局，將瀝青加熱速度提升14%，燃油消耗減少5.5%；依據流體力學理論模型研究了攪拌裝置在罐內的布置方式與攪拌功率之間的關系。張春錚等從瀝青罐安裝調試方面提出有利于節能的安裝要點及注意事項；李廣斗對合理配置瀝青罐容積、提高加熱速度進行了研究；美國道路瀝青鋪裝協會于2011年從排放控制、自動化控制、溫拌瀝青、可持續發展等方面提出了瀝青儲存、加熱的新方法。雖然以上研究從瀝青罐結構形式、溫度控制、節能環保等不同角度對瀝青罐提高加熱效率、降低能耗進行了研究，但并未涉及施工過程中多個瀝青罐的動態加熱模型。
瀝青罐結構
瀝青罐有2種形式，分別為立式和臥式。常見的是圓柱形臥式罐，罐內設置有蛇形循環管，實現加熱、保溫等功能；導熱介質(導熱油或水蒸氣)從蛇形循環管中流過，把熱量傳給瀝青；罐壁由保溫層和蒙皮組成，保溫層通常由石棉或其他導熱系數低的材料構成，蒙皮通常使用不銹鋼或電鍍金屬板材。根據罐內是否設置攪拌裝置，可分為普通罐和攪拌罐2種。
普通瀝青罐結構
普通瀝青罐由溫度傳感器、液位計、蛇形循環管等組成。溫度傳感器用于檢測罐內瀝青溫度；液位計用于顯示罐內液位高低，并由安裝于瀝青罐底的壓力傳感器將壓力信號轉換成電信號輸出到液位顯示器；蛇形循環管用于保溫及加熱瀝青，導熱油由蛇形循環管進口進入罐內，通過管壁將熱量傳遞給瀝青，經出口回流至導熱油爐。普通罐結構簡單，成本較低，但由于缺少強制攪拌裝置，加熱效率較低。
強制攪拌瀝青罐結構
它在普通瀝青罐的基礎上，增加了帶槳葉的攪拌裝置。在槳葉的攪動下，瀝青在罐內呈整體流動和湍流脈動狀態，增加熱交換速率，提高加熱效率。
動態加熱原理與加熱過程分析
動態加熱原理
動態加熱包含兩方面內容：一是由于攪拌裝置作用，瀝青在加熱過程中自始至終處于運動狀態，稱為“攪拌動態”；二是依據罐內瀝青溫升速度、使用時間等參數，動態安排多個瀝青罐的加熱時序及節點，形成梯形動態加熱模型，稱為“梯形動態”。
瀝青加熱過程中，初始加熱時溫度相對較低，在“攪拌動態”作用下呈整體流動和湍流脈動；隨著瀝青溫度升高，湍流脈動成為主要運動形式，熱對流效應增強，任一瀝青微元體在瀝青罐的任何一個部位都不會停留。因此，在蛇形循環管周圍不會形成高溫過熱區域，從根本上避免了瀝青過熱導致的老化和結碳。另外，運動著的瀝青具有較大的動能，足以克服瀝青自身的表面張力和粘滯力，實現與蛇形循環管之間的連續熱交換。反復掠過加熱管表面的瀝青微元體，不是整體受熱，而是接觸表面薄膜換熱，從根本上克服了瀝青導熱性差的缺點，提高了傳熱效率。
“梯形動態”是根據工程實際的攪拌設備生產率、混合料瀝青含量、瀝青使用溫度、初始溫度、加熱速度、瀝青罐儲量等參數，根據罐內瀝青熱平衡模型確定各罐瀝青的加熱時序和節點，形成“梯形動態”加熱模式。
加熱過程分析
損失的熱量包括兩部分：一部分是罐壁散熱產生的損失；另一部分是導熱油管道散熱產生的損失。由于導熱油管道表面積相對于罐壁面積要小很多，且容易采取較好的保溫措施，所以其熱量損失較少。
針對確定的瀝青罐，需知道攪拌設備生產率，混合料瀝青含量，每罐瀝青質量、初始溫度、使用溫度以及加熱速度或每罐瀝青加熱時間、使用時間及加熱時間富余系數，即可求得開始加熱下一罐瀝青時罐內瀝青剩余量。
瀝青罐動態加熱模型與工藝研究
瀝青罐動態加熱模型
通過以上加熱過程可知，開始加熱下一罐瀝青的時間節點與瀝青溫升速度v、加熱每罐瀝青所需時間t1及每罐瀝青可用時間t2等參數有關。在開始生產之前，應提前φt1小時開始加熱第P罐瀝青，在第P罐瀝青剩余M時，開始加熱第P+N+1罐。
試驗研究
試驗采用瑪蓮尼4000型間歇式瀝青攪拌設備，額定產量為320t·h-1，共有7個瀝青罐，型號為T-500，容積為50m3，外形尺寸10660mm×2660mm×3050mm。加熱介質為導熱油，溫度為180℃~200℃，可將瀝青加熱到165℃~175℃。
進行加熱速度計算需要的參數較多，過程繁瑣，因此在實體工程中可通過試驗獲取。在加熱過程中，每半小時測取一次罐內瀝青溫度。
對于實際工程中使用的4000型間歇式瀝青攪拌設備，生產率為305t·h-1。
每罐瀝青標準儲量50t，取加熱時間富余系數φ=1.2，在開始連續生產前4.1h加熱第一罐瀝青，3.4h后開始加熱第二罐瀝青。
經濟效益分析
瀝青通過罐壁的熱量損失主要包括3個階段：瀝青在等待加熱階段的熱量損失Q1；瀝青在加熱階段的熱量損失Q2；瀝青在使用階段的熱量損失Q3。各階段熱量損失與其瀝青散熱面積、溫度和持續時間相關。
結合實體工程，攪拌設備配置的瀝青罐為7個。
經計算可得，采用本文所述“梯形動態”瀝青罐加熱工藝，熱量損失較傳統工藝減少16.4%。因此，通過采用瀝青罐“梯形動態”加熱工藝，能顯著提高加熱效率，節省能源。
結語
(1)分析了瀝青罐結構及“梯形動態”加熱過程，建立了瀝青罐動態加熱模型，根據罐內瀝青加熱時間、使用時間及加熱時間富余系數確定了各瀝青罐的加熱時序和節點。
(2)結合實體工程試驗得出，開始加熱下一罐瀝青的時間節點為，在用罐內瀝青量剩余20.6%時。采用該工藝較傳統工藝可節能16.4%。
