沥青拌和站燃烧系统环保改造综合分析

摘要：上海公路桥梁（集团）有限公司道路工程公司对自有3000型沥青混凝土拌和站进行燃燃烧系统技术改造，以LNG天然气代替柴油、重油，作为燃料。降低企业生产成本，减少燃烧后大气污染物排放量。具有推广价值。本文对该改造进行经济和环保方面分析其价值，可供相关的施工单位提供借鉴。

关键词：沥青拌和机；燃烧系统；技术改造；节能减排

中图分类号：TU528文献标识码： A

1、前言

沥青混凝土路面施工工程中，沥青混凝土拌和设备是施工材料生产的关键设备，也是目前机电一体化技术比较密集的机械设备。它是控制路面施工工程的质量、进度和生产效益的一项关键设备。

2、 改造的意义及由来

在沥青混凝土拌和生产中，需将一定含水量的湿冷石料通过输送装置输送至滚动的干燥筒内，通过燃烧器喷射的火焰直接对干燥筒内的石料进行加热，加热温度至140℃~180℃；然后通过对石料筛分将符合要求的石料分别输送至不同规格热石料仓内，按一定级配将热石料与加温至一定温度沥青混合并充分搅拌，生产出符合要求的成品沥青混凝土，用作沥青路面铺装施工的材料。石料的烘干、加热需要消耗大量的热能。目前，沥青拌和机用于石料加热的干燥筒和沥青加温的锅炉均使用燃油的燃烧系统，主要使用重油和柴油。重油和柴油的硫、氮等元素含量较高，燃烧时产生二氧化硫及氮氧化物会造成一定程度的污染，且粘附力强，杂质也相对较多，一经污染难以清除，对设备造成污染，增加设备故障率。

近年来，石油价格不断上涨，沥青混凝土生产需要消耗大量燃料，使得生产成本也不断升高。对沥青混凝土生产设备节能减排改造，是百益无弊的项目。

3、改造的依据

沥青拌和机燃烧系统环保节能改造选择天然气替代燃油作为燃料，作为加热的热源。

天然气是一种无色无味无毒、热值高、燃烧稳定、洁净环保的优质能源。

其主要优点有：它不含一氧化碳，比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高；采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，有助于减少酸雨形成，减缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。

天然气利用领域非常广泛，除了能用于炊事外，还可广泛作为发电、石油化工、机械制造、玻璃陶瓷、汽车、集中空调的燃料或原料。

因此，沥青混凝土生产所需加热的燃料选用天然气。

4、燃烧系统技术改造

4.1、供气方案选择：

天然气供应方式主要有三种：1、管道天然气；2、压缩天然气（CNG）；3、液化天然气（LNG）。

我公司厂区附近无直接可利用的天然气管网，无法直接使用管道天然气。

根据我公司生产所需能源统计的单耗计算，在石料含水量≤6%、沥青砼加热温度在165℃左右的情况下，每生产1吨沥青混凝土用于沥青砼石料加热消耗重油约6kg，用于导热油炉等设备加热的柴油约1kg。

如果3000型沥青拌和机单日连续生产8小时，单机生产沥青砼200t/h左右，那么单日生产1600~2000t沥青砼，需要消耗约9.6t重油，1.6t柴油。

各燃料的热值数据对比：

根据上表1kg重油提供的热能为8160kcal，1kg柴油提供的热能为8500kcal

而1m³的LNG提供的热能为8280kcal，1m³的CNG提供的热能为7650kcal

1m³LNG的热能≈1.02kg重油≈0.98kg柴油

1m³CNG的热能≈0.94kg重油≈0.9 kg柴油

如用LNG替代重油、柴油，沥青拌和站单日生产需要消耗11044m³气体；

如用CNG替代重油、柴油，沥青拌和站单日生产需要消耗12000m³气体。

CNG在厂内存量较小，完成一天的生产需要CNG槽车在一日内完成加气3~4次，如果中间环节有延误，那么随时可能面临停产的风险。因此，选择使用LNG的供气方案，更符合沥青生产行业情况。

4.2 LNG气化站的原理

4.2.1 站区概况

LNG生产区设置立式低温天然气贮罐20m3x1台；撬装式气化调压加臭成套设备组成。

4.2.2 工艺流程

1） 流程框图如附图所示。

本项目对LNG储罐、增压撬、气化撬、调压加臭撬进行配管设计，出站管道至中低压调压柜调压后低压输送。

图1LNG 气化工艺流程

2）工艺流程简述

液化天然气由液化天然气槽车运来，在装卸台处的卸车增压器使槽车增压，可利用压差将LNG送入低温储罐储存。储罐内的LNG通过增压器增压自流进入空温式气化器，在气化器中液态天然气与空气交换热，发生相变，产生气体。在气化器的加热段升高温度，夏季气体温度最高达到20℃，冬季空温式气化器出口温度低于-5℃时开启电加热气化器换热后，经调压、加臭进入中压输气管网输送至中低压调压柜低压输送。

储罐自然蒸发的气体（BOG）可通过BOG加热器加热，调压后（辅线）接入加臭前管道（主线），经加臭后送入中压（0.7MPa-0.8MPa）输气管网输送至中低压调压柜（5000-6000Pa）低压输送。

4.3、燃烧设备的选用方案实施

根据3000型沥青拌和机的生产效率，每小时200t左右产量，选用合适燃气燃烧器。原拌和机干燥筒的燃烧器功率为21200kW，用于沥青保温的导热油炉的燃烧器为2350kW。现选择功率相近的燃气燃烧器用于加热设备。

由于天然气供应计划性十分强，需要提前上报计划配额，而沥青生产行业的生产计划不平稳，全年中每个月的生产量不平均。因此，选择的燃烧器带有燃油和燃气两种燃烧方式，保证在天然气供应不足时，仍能燃油生产沥青砼。

经相关数据对照比较，干燥筒的燃烧器选用欧保EBS1800NGQ油/气双用燃烧器。该燃烧器调节方式先进，燃油时的油压更低，对油品要求低，更适合实际生产。

同时，对加热沥青的导热油路燃烧器进行改造，选用了奥林GKP140H油/气双用燃烧器，用于替换原奥林RP140H燃烧器。燃烧功率不变品牌不变，且便于安装及调试。

5.改造前后效益的对比

5.1经济节能效益

5.1.1 燃料成本

A、180#重油与LNG天然气生产费用分析对比

现有设备1台3000型沥青拌合楼。现所用燃料为：重油。

表1实际运行后，重油与LNG的消耗对比

在实际运行使用天然气的半年时间里，根据实际的消耗数据，生产沥青砼混合料用于石料加热的天然气单耗为6.52Nm³/t，而根据未改造时，使用重油则单耗为6.5kg/t。

实际利用天然气替代重油，沥青混凝土生产的成本，

每吨节约5.215*6.5-4.3*6.517=5.87元

2013年全年生产143471t沥青混凝土，节约了842，174元

B、柴油、天然气运行费用对照

现有设备1台1500kw导热油炉用于沥青保温。现所用燃料为：柴油。

表2实际运行后，柴油与LNG的消耗对比

在实际运行使用天然气的半年时间里，根据实际的消耗数据，生产沥青砼混合料用于沥青加热的天然气单耗为1Nm³/t，而根据未改造时，使用重油则单耗为1kg/t。

实际利用天然气替代柴油，沥青混凝土生产的成本，

每吨节约8.13-4.3=3.83元

2013年全年生产143471t沥青混凝土，节约了548，059元

综合上述，一台3000型沥青拌合机和一台1500kw导热油炉，使用天然气替代重油、柴油作为燃料，生产1吨沥青混凝土的直接成本可节约5.87+3.83=9.7元，合计每年可节约费用1，390，234元

5.1.2 设备维护成本

沥青拌和机都有一套除尘装置，用于干燥筒内燃烧后尾气的过滤，以降低烟尘的排放。其除尘形式一般都是袋式除尘，利用除尘布袋过滤尾气。

利用重油为燃料时，由于燃油的燃烧不充分，雾化的油会随着尾气进入除尘器，粘结在除尘布袋上，降低除尘布袋的除尘能力。一般生产20万吨沥青混凝土需要更换一次除尘布袋，更换费用一般在20万元左右。平均每吨成品料费用为：20万元÷40万吨=0.5元/吨

在使用天然气作为燃料时，由于气态燃料的烧尽率更高，未烧尽的天然气中没有杂质，仍然为气态，不会附着在除尘布袋上，使得布袋长期保持良好的除尘能力。可以使得除尘布袋更换的周期延长一倍，一般生产80万吨沥青混凝土更换一次，更换费用为20万元。平均到每一吨成品料费用为：20万元÷80万吨=0.25元/吨。

一台3000型沥青拌和机在使用天然气后，在除尘布袋使用成本上可以节约：0.25元/吨

B、使用重油作为燃料时，燃油的供给需要使用输油泵。由于重油中含有杂质，因此，一般生产3万吨沥青混凝土就需要更换1次输油泵和喷油口，输油泵每个价格约3000元，喷油口每个价格800元，此项成本可节约0.13元/吨的沥青混凝土的生产成本。

C、拌和机使用重油燃料，由于含有杂质，容易堵住燃烧器的喷油口，经常出现无法点火或点火后燃烧中途熄火现象，造成大量石料和燃油浪费，同时也浪费了大量人力、物力和时间，形成施工单位急等用料，拌和站却因燃烧器点火问题而不能及时供料的尴尬局面。不仅影响了施工进度，而且影响企业的声誉和形象。这项损失虽无法估计，但对企业的影响巨大。

5.1.3 综合分析

改造后，3000型沥青拌合机生产沥青砼可节约直接生产成本10.08元/吨。

因点火故障的停机停工损失，人工费，燃料费，石料费等费用无法直接计算。

5.2环保效益

5.2.1减排效益

180#重油的主要成分是石油产物，含有硫，氮，碳，燃烧后产生二氧化硫、氮氧化物等有害气体。

液态天然气（LNG）主要成分是碳和氢，燃烧后产生水和二氧化碳。

改造后实际检测指标如下：

通过对沥青拌合机干燥筒、导热油炉用天燃气取代燃油的改造后，烟尘排放浓度分别降低了13%，改造后二氧化硫排放几乎为零，按照每年生产15万吨沥青混合料计算，每台沥青拌合设备年可节约能耗307吨标准煤、年减排二氧化碳的量为763.9吨、二氧化硫的年减排量为28.4吨、年减少烟尘排放量为0.98吨，能有效地减少二氧化碳的排放，降低二氧化硫和烟尘等有害污染物的排放，减少对大气环境的污染，环保效果比较明显。

结束语：

沥青拌和机燃烧系统环保节能改造是充分利用天然气是一种无色无味无毒、热值高、燃烧稳定、清洁环保的优质能源。燃烧后，二氧化硫、氮氧化物几乎零排放，而且，由于气体燃烧充分，可提高能源利用的效率，降低生产成本效益明显。选用液化天然气（LNG）作为燃料，和选择油气双用的燃烧器，可以保持沥青砼生产的连续性。因此，沥青拌和机燃烧系统环保节能改造既有利于企业降本节耗，也能够减少大气污染物排放，有利周边大气环境，在今后一定会有效得到推广及普及。

参考资料和文献

1、燃油燃气锅炉实用技术，中国电力出版社。2001年3月

2、沥青拌和楼油改气技术的应用，公路交通科技(应用技术版) 2012年8月