结合实际探讨油改煤技术的应用

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摘要：对于竞争越来越激烈、利润空间日趋缩小的公路建设市场及能源紧张、油价不断攀升的今天，加强沥青拌和设备燃油改煤技术显得尤其重要。

关键词：现状；可行性；经济比较

沥青混合料加热燃油改煤技术是一门技巧性很强的技术，在中国许多省市都进行了有益的尝试，但使用效果参差不齐。针对国产(LB3000)沥青拌和设备燃油改煤成套技术使用情况来看，只要有优质的燃煤及采用适合本拌和设备的燃烧炉并在使用前期对一些技术细节加以掌握，且增加研磨、燃烧设备部件的工作可靠性，使用效果是相当令人满意的。

1 现状分析

我单位引进了国产LB3000型间歇式沥青拌和设备强大的拌和能力为施工顺利进行提供了有力的保障，但分析几个路面施工项目的机械成本中，沥青拌和设备燃油约占机械成本的30％一40％。特别是近几年燃油价格持续上涨，燃油成本在沥青混凝土拌和设备中的比重还会进一步加大。拌和设备不断增长的费用成为影响施工企业竞争力的拌脚石。拌和设备使用成本的控制也是我单位这几年一直关注的重点之一。

为解决沥青拌和设备燃油成本问题，我单位技术人员一直努力通过技术改进寻找燃油替代品，以达到同样的加热效果，从而大大降低机械使用成本。

2可行性技术分析

2.1 骨料加热系统工作原理

通过对LB3000型及ASTEC一50型2种沥青拌和设备的骨料加热燃烧系统进行分析后发现沥青拌和设备燃烧系统工作原理基本相同，可用图1流程图进行说明。

图1燃烧系统工作流程

由燃烧系统流程图1可以看出，拌和设备的加热系统主要由燃料燃烧装置和温度控制器组成。

2．2 骨料加热对燃料的要求

要求燃料燃烧后能使温度升高到合适的温度并对骨料不造成污染。

从燃烧系统的工作原理来看，我们只要解决燃煤在系统中燃烧的热值和沥青拌和设备产量的配套、燃烧过程中产生的灰粉进入干燥筒的问题，就可以使用煤来实现燃油的加热功能。

2.3 国内外相关微法分析

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：

(1)采用水煤浆做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20％～30％。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，但需建制浆厂，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)采用重油作为燃料

该方案也有许多施工单位采用。比较有争议的是：含硫的重油燃烧产生的SO：对除尘布袋影响及不完全燃烧产生的高浓度残质粘附碎石后对沥青混合料的影响存在争议，有待进一步研究。

(3)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，其次是燃烧过程中产生的灰粉进入干燥筒。但其优点是价格便宜，但经过对目前国内外采用烟煤作为燃料的拌和设备考察，发现成功使用的案例不在少数。

烟煤作为骨科加热燃料的缺点是可以改进的，关键是要熟悉骨料的加热原理，采用与拌和设备烘干筒相匹配的燃烧炉及采用先进加工技术对烟煤材料质量进行控制。

3 燃油改煤装置的选用

结合LB3000拌和设备的特点，本油改煤技术准备采用RMF系列煤粉燃烧炉及磨煤喷粉机。

RMF系列煤粉燃烧炉根据沥青拌和设备骨料加热需燃烧高温及低粉尘要求采用了自消烟燃烧和煤气化燃烧机理。

4研磨、燃烧设备及工作原理

煤粉燃烧炉及磨煤喷粉机的特点和LB3000沥青拌和设备的有机组合有利于提高烟煤的热效率，使之在密闭的燃烧室内完全燃烧并形成稳定的螺旋状的火焰。

4．1 燃烧炉

燃烧炉结构如图2、图3所示。

图2燃烧炉膛外形

图3燃烧炉系统结构

表1燃烧炉技术参数

燃烧炉型号 RMF3000

发热能力／(kJ.h h-1) 720×105

配套风机型号 4-72N05A

主机尺寸／m 4×2.1×2.5

主机质量／kg 6 000

耗煤量／(kJ•h-1) 3 600

适配拌和设备产量／(t. h-1) 240一360

4．2磨煤喷粉机

磨煤喷粉机与燃烧炉联结如图4。

图4磨煤喷粉机与燃烧炉联结图

表2磨煤喷粉机技术参数

磨煤喷粉机型号 MPF2000

产量／(kg- h-1) 2 000

主电机功率／kw 40

调速电机功率／kw 2

外形尺寸／m 4×2．1×2．5

喷距／m 9

主机质量／kg 2 000

4. 3工作原理

(1)燃烧炉

其燃烧过程如图3所示：打开柴油控制阀，先是柴油燃烧提高燃烧炉温度，然后再打开煤量控制阀，煤粉通过煤粉管道进入炉膛内初燃加大剂量骤燃(大风大煤)骤燃发出大量热挥发水分、灰粉部分沉积炉渣(部分进入滚筒)。

煤粉进入炉堂前由柴油燃烧将炉烧热，以便给后续煤粉的燃烧提供合适的温度。一次风管来风(内风)和煤粉充分混合初燃并产生CO，二次来风通过的风口小、风压大，在炉堂二次燃烧区产生高速环流，使之充分燃烧，提高了热效率。炉内中心温度可达1 000℃～1 200℃。

(2)磨煤喷粉机

磨煤喷粉机是集磨煤与离心送风于一体的多功能设备，它是一种无级调速式高压型磨煤喷粉机，用于粉碎粒径小于15 mm的煤块，并将煤粉和送风在输送管道里面混合，为煤粉在炉膛内充分燃烧提供条件。

5 燃油改煤技术应用中需注意的问题

5．1 燃烧炉与磨煤喷粉机匹配要求

燃烧炉与磨煤喷粉机匹配是由拌和设备产量决定的，产量大的拌和设备要求加热量大，研磨喷粉机产量也要大。

5．2 煤质的要求

为确保燃烧火焰的质量，必须对煤质作相应的要求，具体指标如表3。

表3煤质的具体要求

指标 标定值域 备注

发热量 ≥5500kcal／kg Q自≥6 000 kcal时火焰温度≥1500℃，Q自≥4500～6000kcal时火焰温度1000℃～1500℃。

进料的粒径 ≤15 经研磨后粒度控制在200目左右（误差±10％），越均匀越好。

灰粉 ≤12％ 灰粉影响燃烧值，使发热量降低，炉渣的含硫量高，清渣难。

挥发粉 ≥25％ 挥发粉达不到时燃点升高，燃烧困难。

含水量 3％-5％ 水分过大，煤粉和空气混合已结成团，影响燃烧

含s量 ＜2％ 原煤含s量过高，so2排放浓度会偏高

煤灰熔点 ≥1450℃ 煤灰熔点低，炉渣易结块，清渣难。

5．3 场地的要求

从燃油改煤技术在几个公路工地使用情况来看，必须注意以下问题：

(1)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，以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。

(2)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，煤中水分含量应少于5％，否则煤粉容易结块而难于燃烧。

5．4 灰粉对骨料影响

煤粉燃烧产生的粉尘和废气比柴油多，考虑粉尘及废气(特别是so2)对骨料

的影响是必然的，主要采取如下措施：

(1)引风机有大于20％的富余能力。建议调节风门，增大除尘箱内负压，提

高除尘效果，加强监控力度以防止出现排粉不及时。

(2)煤粉燃烧容易产生so2使骨料酸性加大，建议石场骨料生产除尘时使用水灰比为9：1的石灰水冲洗以增大骨料碱性。

5.5 其他需要调整的措施

(1)煤粉燃烧炉炉头砖采用耐高温浇铸料成型，浇铸体十分致密，初次使用煤粉燃烧炉时必须使用木柴或煤炭进行烘烤，把浇铸体中的水分脱掉。烘烤方法如下：

以25℃／h升至110℃保温6 h以上；以40℃／h升至400℃保温6 h以上。

烘烤时一定要严格控制温度，禁止升温过快，否则炉头砖寿命会大大缩短，甚至发生爆裂以至导致燃烧炉报废而无法使用。

(2)路面大规模施工时煤粉用量大，多台磨煤喷粉机同时供应煤粉时因进粉量均匀性较难控制而产生火苗时大时小现象，这对骨料温度质量有很大的影响。建议在燃烧炉与磨煤喷粉机组之间增加1个贮存罐，再由罗茨风机送料人炉膛。

6 经济效益分析

6.1 改造费用

LB3000拌和设备燃油改煤实践中按1台燃烧炉配置4台磨煤喷粉机设计。

表4改造费用

序号 名称 型号 数基 费用（万元)

1 燃烧炉 RMF3000 1 8

2 磨煤喷粉机 MPF2000 4 7.2

3 装载机 ZL30 1 16

4 粉罐 100t 1 8

5 风机 3m3 1 2.4

6 钢丝管 6寸 批 2.1

7 费用合计 43.7

6．2 燃烧成本对比

表5燃烧成本比较

骨料含水量 ≤4％ ≥4％

柴油 油耗／(kg•t-1) 6.21 7.13

成本／(元•t-1) 27.113 31.13

重油 油耗／(kg- t-1) 6.32 7.33

成本／(元•t-1) 17.38 20.158

煤 煤耗／(kg•t-1) 14.68 16.72

成本／(元•t-1) 8.808 10.032

煤节约费用／(元•t-1) 相对柴油 18.305 21.098

相对重油 8.572 10.126

•按目前市场挂牌价柴油4 366元／t、重油2 750元／t、煤600元／t计。

•柴油、重油及煤的单耗为我单位的经验数值

•重油及煤燃烧成本中未计点火用柴油及煤气，柴油燃烧成本中未计点火用煤气。

6．3 燃烧成本节约

现以某公路路面施工任务为例进行经济分析，承接了公路工程约110 km施工任务，折合拌和设备沥青混合料总工作量是88×104 t，按每吨混合料加热柴油、重油及煤成本如表6。

表6成本节约

燃料种类 柴油 重油 煤

节约单价／元 18.305 21.098 8.572 10.126 0

工作量／万元 22 66 22 66 88

节约／万元 402.71 1392.47 188.58 668.32 0

合计／（元•t-1） 1795.178 856.9 00

备注 含水量≤4％骨料，按总工作量的1 ／4计算；

含水量≥4％按总工作量的3／4计算。

从表中可看出油改煤技术在沥青拌和设备的采用使成本节约是非常可观的。

7 结论

本文对沥青拌和设备燃油改煤技术进行探讨主要是看重其具有的良好经济效益和广泛应用前景，只需投入一定的改装费用，沥青拌和设备采用油改煤技术就可以取得很好的经济效益。

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