沥青拌和站燃烧系统的合理应用分析

2019-07-08 版权声明 举报文章

摘要:文中通过沥青拌和站燃烧系统的结构原理介绍,分析影响燃烧质量的物理和化学因素,并进行经济性分析,总结沥青拌和站燃烧系统的合理应用和非标准燃烧油对系统的影响。

关键词:沥青拌和站;燃烧系统;合理应用

中图分类号:P632+.6 文献标识码:A

沥青混凝土路面因其具有良好的力学性能、较好的耐久性、行车舒适性、躁音少、以及维修方便等,成为我国公路选用的主要路面结构形式。沥青拌和站是沥青混凝土路面材料的主要供应设备,在生产过程中,燃烧系统的工作状态对拌和成品料的质量起着至关重要的作用,低劣的拌和质量会直接影响路面的施工质量,频繁的故障会直接影响工程的施工进度;而合理使用沥青拌和站的燃烧器,能降低成本、提高效率、保障施工。以下从几方面对它的燃烧系统工作原理、类型及燃油的经济性加以分析。

1 燃烧器的结构原理

1.1 燃烧器的结构与工作原理油路供应系统向雾化转杯内面提供压力稳定的燃油,雾化转杯高速旋转时,由于离心力的作用,在其内面全周形成均匀的油膜,又经一次空气撞击微粒化,成为稳定的雾状花样,同时液化气点火装置将燃油引燃,送风机提供燃烧所需要的氧气,通过设置在空气喷嘴外围的折风挡板产生真空区,使火焰稳定在喷嘴附近。由于一次风挡、二次风挡与油量控制阀之间是联锁联动的,在燃烧工况变化时自动调节油量和风量大小,使供风量与供油量保持匹配。现代燃烧器从传热学的观点改变了依靠火焰直接加热的方式,转而依靠火焰的辐射传热和燃气与骨料间对流传热的方式。燃烧状态良好时,火焰形状表现为短而粗,以便燃料能得到充分的汽化而燃烧以产生大量的热量,并通过辐射和对流方式来加热骨料。

1.2 燃烧器的雾化类型雾化方式有机械压力雾化(包括转杯式)、气动雾化(包括内、外混)、气泡雾化等方式。机械雾化是用油泵将高压油(25~30 kg/cm2左右)通过油枪机械雾化片的旋流,高速油流与空气摩擦而使燃油雾化,其油滴索太尔平均直径SMD在120 μm左右;其特点是雾化均匀、工作简单、易耗品较少、成本较低。目前大多数筑路机械均选用机械压力式雾化燃烧器。气动雾化是借助于高压风的动能在油枪喷口处去吹散燃油,这种雾化方式的油滴索太尔平均直径SMD在100 μm左右,沥青拌和站行业口碑较好的美国霍克燃烧器就是采用这种雾化机理。“气泡雾化”是国际上最新采用的燃油雾化方式,“气泡雾化”就是利用8 kg/cm2左右的压缩空气与10 kg/cm2左右的燃油在特殊设计的喷嘴内相互剪切,变形,加速后在雾化室(气泡发生器)中产生大量的油膜包气泡的气泡流,当气泡在通过喷口时产生爆破雾化,从而产生更细的油滴。这种雾化油滴索太尔平均直径SMD在40 μm左右。它克服的是液体表面张力,而不是液体黏度,燃烧效果极佳。同时气泡雾化油枪的喷油孔面积是机械雾化喷油孔面积的几倍或十几倍,这就避免了油枪的结焦、堵塞现象。对油枪的运行维护十分方便。气泡雾化方式燃烧要比压力雾化燃烧节油15%。该燃烧器被国际权威专家誉为继压力雾化燃烧器和气动雾化燃烧器之后的国际第三代燃油雾化燃烧器。

1.3 燃烧器体枪式类型燃烧器按体枪式分为分体枪式机、一体枪式机类型。分体枪式机是将主机、风机、油泵组、控制元器件分成四个独立机构。特点是体积大,输出功率大,多采用气体点火系统,调节比较大,一般为1:4~1:6,甚至可达1:10,噪音低,对燃料的品质及环境要求不高。国内外筑路行业多选用此种机型,如英国的“帕克”,日本的“田中”,意大利的“ABS”。一体枪式机是将风机电机、油泵、机箱及其它控制元件组合于一体,特点是体积小,调节比小,一般为1:2.5,多采用高压电子点火系统,成本较低,但对燃料品质和环境要求较高。出料在120 t/h以下且以柴油为燃料的设备可选用此种机型, 如德国的“ 威索”、意大利的GENERAL1200型燃烧器。

2 燃烧器发展趋势

自动控制燃烧器发展至今已形成系列化如轻油机、重油机、气机、油气两用机等。前几年多以轻油为主要燃料,但由于轻油价格持续上涨造成成本迅速提高,近几年来大都偏重于重油类燃烧器的使用。因为重油的粘度高,雾化性能差,燃烧系统必须配有重油加热装置。

3 燃烧油的合理选用与经济分析

目前,我国沥青搅拌设备可使用的油品很多,较常用的燃油为柴油、重油、煤焦调合油(非标油)三种类型;柴油有0#、4#、5#、6#等型号;重油有国产20、40、60、100、180、200,进口180、380CST等型号;煤焦调合油(非标油)有低温、中温、高温等型号,品质差别较大。随着油价的不断上涨,如何选择合适的油品至关重要。

随机抽样检验结果现把较常用、较有代表性的柴油(0#)、重油(180#)、煤焦调合油(中温)三种燃油取样送检。粘度粘度表示燃油流动性能的好坏,粘度越大,雾化效果越差,是燃油最重要的质量指标和使用性能指标,直接影响油泵、喷油嘴的工作效率和燃料消耗量。而随着温度的升高,燃油粘度逐渐减小。因此,为了顺利地运输和雾化,高粘度的油必须进行加热升温。因此,在选用油品时,除了解油品的常规指标外,还必须了解油品的粘度-温度曲线,确保加热能使燃油达到雾化前燃烧器所要求的粘度。对于机械式雾化燃烧器,其喷嘴前的最佳燃油粘度为2.5~3.5 °Et;高压空气雾化燃烧器的最佳燃油粘度为4.5~5.8 °Et。柴油不能加温;重油需加温至100 ℃ 左右;煤焦调合油需加温至60 ℃ 左右;方能燃烧(注:粘度的单位表达有恩氏粘度(°Et)和运动粘度νt(mm2/s), 其换算关系为: νt=7.310 °Et-6.31/°Et)。3.2.2 含硫量在燃油中,硫可以以单质、化合物等各种形式存在。硫在燃烧后生成的SO2、SO3等排入大气将严重污染环境,与水蒸气结合,生成强腐蚀性的亚硫酸、硫酸等,对烟道、除尘器、风机使用寿命造成影响。此外,油中的硫化物对管道、阀、泵、密封圈、喷枪等都有不同程度的影响。因此,选择燃油时,其硫含量越低越好,一般应小于3.5%。重油的硫含量较大,燃气有一定的腐蚀性。因此,沥青拌和站与居民区相邻不远时不宜采用含硫量较大的重油。机械杂质机械杂质会堵塞过滤网、喷枪、油阀,加快__油泵喷嘴的磨损,严重影响机件使用寿命,因而要求燃油机械杂质含量小于0.1%。煤焦调合油机械杂质含量超标,易磨损机械设备的封件,易堵塞油管与喷嘴,对燃烧器有一定的影响。闪点和燃点闪点和燃点是燃油的防火防爆安全性的重要指标,其温度越高越好。在选择油品时,一定要知道其闪点和燃点,以确定加热的温度。在无压开口的重油储存罐中,其加热温度应低于闪点10~20 ℃ ,这样可以有效避免火灾。柴油、重油180#、煤焦调合油都能达到要求。发热量(热值)发热量是燃油的一项重要经济指标,和沥青站的燃油消耗直接相关,发热量越高越好。通常油的低位发热量为9 600 Cal/g。柴油、重油180#热值高;煤焦调合油达不到要求。含水量水分是燃料中的主要杂质之一,它不仅降低燃油中可燃成分的含量,而且使燃料着火困难。过高的水分会增加管道和设备腐蚀,增加排烟热损失和输送能耗,同时,不均匀的水分含量会导致火焰脉动甚至熄火。燃料油使用前应作脱水处理,一般水分含量应控制在小于0.5%。煤焦调合油达不到要求。化学元素煤焦调合油由煤焦油(或者废旧轮胎蒸馏油)、苯渣组成,这些成分在燃烧时会排放出很浓的刺鼻异味,对人的呼吸道有一定伤害。在质量国际通用标准中规定Ca成分不得高于30 mg/kg,而从煤焦调合油的检验结果中显示该油品含有Ca成分为100 mg/kg,因Ca成分严重超标,致使燃烧时排出氧化钙,对人体有一定伤害(比如可能会造成肺结核、钙肺),不能确保达到空气排放和环保要求。煤焦调合油不能与柴油、重油接触混合,否则会凝结,因而不能中途改用其他油品。如需换其他油品,需对储存罐、管道进行彻底清洗,否则无法使用。

4 结束语

在公路建设事业高速发展的今天,沥青拌和站燃烧系统的有效利用不仅延长了机械设备的使用寿命、缩短施工期,也降低了工程造价、节省了大量的资金及能源。

参考文献:

[1] 南京启杰科技有限公司.OERTLI燃烧器调试、检测及维护[M].2007.

[2] 徐州工程机械科技股份有限公司.LQC240A型沥青混合料搅拌设备使用保养说明书[M].2007.

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