沥青拌和设备燃油改煤技术的应用研究

2022-09-11

长期以来, 国内外的沥青混合料拌和设备的加热燃烧装置都使用液体燃料—柴油、重油、渣油等, 因其燃烧温度波动小、燃烧稳定、易于控制、热效率高、操作方便等特点, 在沥青混凝土拌和设备中广为采用。随着能源问题的出现, 石油产品的供应日趋紧张, 煤在沥青混凝土拌和设备中的应用逐渐引起了人们的关注, 国际上已出现用煤作燃料的沥青混凝土拌和设备。据国外有关资料介绍, 使用燃煤装置后可节省燃料费7 0%~8 0%, 其性能已达到可与高强度短火焰燃油装置媲美的程度。我国煤炭资源丰富, 煤在工业和日常生活中早被广泛采用。随着国民经济的发展, 能源的需要日益增长, 节能的问题在工业中引起了普遍的重视。

1 燃油改煤的技术途径

1.1 燃烧器的工作过程

燃烧器是沥青混凝土拌和设备的核心部件之一, 一般多为进口产品, 具有自动化程度高、技术含量高的特点。其工作过程一般为:按下点火按钮, 高压点火器产生高压电弧点燃煤气, 光电传感器检测到火光信号后, 启动高压油泵, 鼓风机风门自动调节到工作状态, 燃烧器喷油阀打开, 燃油呈雾状喷射出, 形成火焰, 整个电路的运行由程序控制器控制。

1.2 煤粉燃烧器的工作原理

煤粉燃烧装置由炉膛、粉煤机、燃油引火系统3部分组成, 粒径不大于1 5 m m的原煤经粉煤机粉碎后, 通过金属软管喷嘴喷入炉膛, 被引火系统点着燃烧, 同时鼓风机通过炉膛后盖环行旋转风道向炉膛内鼓风, 风贴着内壁旋转前进, 卷吸高温烟气流与煤粉混合强烈燃烧, 高温火焰流可以分离煤粉火焰与炉体内壁之间的接触, 从而避免炉体内壁产生结渣, 同时通过炉膛前门中环形风道进入, 由后盖门外层风道出口进入煤粉火焰中, 与没有燃尽的煤粉混合燃烧并进入沥青拌和机的滚筒中加热, 烘干冷砂石料。

2 燃油改煤技术的可行性分析

目前, 国内外同行在寻找燃油替代品方面做法存在以下几种情况。

2.1 采用0#柴油作为燃料

燃烧可产生稳定的火焰, 已被施工单位广泛采用, 技术运用成熟。

2.2 采用天然气或煤气作为燃料

天然气及煤气资源比较丰富, 但是目前存在着工业用天然气或煤气供气不稳定的问题, 有可能在生产时突然中断供气。而且采用天然气或煤气作为燃料, 受气源影响较大, 且国家对气体燃料保管的管制较为严格, 运用不广泛。

2.3 采用水煤浆作为燃料

水煤浆是将煤磨成粉, 掺入一定量的水和少量乳化剂制成的一种浆体, 含水量为2 0%~3 0%。水煤浆由泵加压后经燃烧器喷入炉膛燃烧, 其优点是燃烧效率高、脱硫效果好, 但是需要建制浆厂, 对煤的品质要求高, 成本较高。目前国内在沥青拌和设备燃油改水煤浆方面只处于试验阶段。

2.4 采用重油作为燃料

采用重油作为燃料, 该方案也有许多施工单位采用。但是重油中含硫, 燃烧后会产生S O2, 对除尘布袋有影响。同时不完全燃烧产生的高浓度残质粘附碎石对沥青混合料有无影响还有待进一步研究。重油在低温时流动性差、燃烧不完全且质量不稳定。为达到理想的低温流动性, 通常做法是往重油里勾兑1/3柴油, 这无疑增加了使用成本。使用重油后布袋的使用寿命仅仅为布袋设计寿命的1/3, 会导致频繁更换布袋。拌和站一套布袋价值万余元, 从而在另一方面增加了生产成本。

2.5 采用烟煤作为燃料

烟煤作为燃料的缺点是质量不稳定, 有的煤发热值低, 火焰不稳定, 温度不宜控制, 其次燃烧过程中产生的灰份进入干燥筒。但其优点是价格便宜, 经过对目前国内外采用烟煤作为燃料的拌和机考察, 发现成功使用的案例不在少数。烟煤作为燃料的缺点是可以改进的, 关键在于燃烧炉的改进及采用先进加工技术对烟煤材料质量进行控制。煤粉燃烧器广泛用于电厂、水泥、陶瓷、化工等多种行业, 用于沥青拌和机在国内也有近2 0年的历史, 在技术上已经十分成熟。

3 燃油改煤技术应用中需要注意的问题

在燃油改煤技术应用中需要注意以下几个问题。

3.1 煤质的要求

实施煤粉燃烧技术最重要的是保证可靠的燃烧质量。煤粉燃烧质量差不仅会增加煤耗和污染, 而且会直接影响设备的正常运转。例如, 潮湿的煤粉流动性差, 不易点燃且燃烧不完全, 这样既增大了煤粉机负荷, 又难以满足煤粉燃烧的要求, 直接影响燃烧的质量, 降低设备运转的各项指标。推荐指标如下:进料的粒径<1 5 m m, 而且经研磨后粒度必须控制在2 0 0目左右 (误差±10%) ;发热量≥5500kcal/kg;灰份≤12%, 灰份影响燃烧值, 导致发热量低, 炉渣的含硫高、清渣难;挥发份应≥25%, 挥发份低时燃点升高, 燃烧困难;含水量控制在3%~5%, 水分过大, 煤粉和空气混合结成团, 影响燃烧;煤灰燃点≥1 4 5 0℃。

3.2 场地要求

从燃油改煤技术在几个高速公路工地使用情况来看, 场地方面必须注意以下问题:首先, 高速公路施工多为野外作业, 拌和场地多为临时用地。在考虑场地布置时需留出足够的场地供燃煤堆放。开工前备足用量, 避免使用过程中进货不及时或临时进货无法监控引起质量波动。其次, 燃煤的存放需搭棚遮盖, 防止雨水淋泡, 如果湿度过大则应烘干, 煤中水分含量应小于5%, 否则煤粉容易结块而难于燃烧。

3.3 需要注意及进一步改进之处

首先, 粉、煤尘污染较严重。环保要求较高的地区使用燃煤燃烧器需采用湿式除尘来减轻粉尘污染。其次, 与柴油及重渣油燃烧器相比, 煤粉燃烧器也存在一些不足:调节比有限, 控温精度略低;预热、停机降温时间较长, 对温度控制的反映时间较慢;较难准确掌握烘干温度;火焰需手动调节, 比较依赖于操作手的个人经验。最后, 需要在粉煤机筛网上加磁性材料, 防止铁钉、铁丝等进入粉煤机打坏粉煤机风轮叶片。

摘要：随着能源问题的出现, 石油产品的供应日趋紧张, 煤在沥青混凝土拌和设备中的应用逐渐引起了人们的关注, 国际上已出现用煤作燃料的沥青混凝土拌和设备。本文从燃油改煤的技术途径出发, 分析了燃油改煤技术的可行性, 最后探讨了燃油改煤技术应用中需要注意的问题。

关键词：沥青拌和设备,燃油改煤技术,可行性