最新瀝青拌合機(jī)燃燒技術(shù)分析研究

楊玉良

（天津科技大學(xué)，天津 300222）

0 引言

歷年來(lái)，國(guó)內(nèi)的瀝青拌和機(jī)使用的絕大多數(shù)燃料是柴油，還有一些用到重油。隨著國(guó)內(nèi)外的燃油價(jià)格在不斷地攀升，使得油價(jià)漲價(jià)至每噸高達(dá)3500-4000元左右。而在瀝青混凝土拌和設(shè)備的生產(chǎn)中，單單就集料的烘干一項(xiàng)所消耗的柴油數(shù)量已經(jīng)占很大的一成，故柴油價(jià)格上漲導(dǎo)致了拌和設(shè)備生產(chǎn)的成本加大，給公路各方面的成本帶來(lái)了浮動(dòng)也很大。經(jīng)過(guò)一些科學(xué)地分析，在瀝青混凝土拌和設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)燃料中，如何提高機(jī)械設(shè)備的燃煤率，提高燃燒的效率在整個(gè)工作流程中至關(guān)重要，降低機(jī)械化各方面的成本迫在眉睫。

針對(duì)上面的這種情況，在本著安全、節(jié)能、環(huán)保、簡(jiǎn)便的原則下，本文提出了一種低壓燃燒技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在原生產(chǎn)率不變的情況下，降低燃料的成本，提高燃燒率。瀝青是一種比較普遍的材質(zhì)，而這種材質(zhì)對(duì)于提高拌和機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益有著非常實(shí)用的地方，真正認(rèn)識(shí)瀝青這種材質(zhì)且充分地使用它是當(dāng)前拌和機(jī)工作的急需和重心。

1 瀝青混凝土拌合機(jī)工藝流程分析

在公路路面的施工和養(yǎng)護(hù)都會(huì)用到瀝青混凝土拌合機(jī)，一般根據(jù)具體的施工過(guò)程，瀝青混凝土拌合機(jī)的主要完成的部分分別是冷礦料的烘干，冷礦料的加熱和計(jì)算冷礦料，故具體的瀝青成分要按照具體工作的加熱工作按照一定的比例進(jìn)行的，才能將所需要的成品料加工完成。在目前，主要流行在我國(guó)的拌合機(jī)按照工藝流程的不同，大致有下面的兩類，分別是強(qiáng)制間歇式瀝青拌和機(jī)和滾筒式瀝青拌和機(jī)。

第一種拌合機(jī)的主要特點(diǎn)是強(qiáng)制式，這種拌合機(jī)將冷礦料的烘干、加熱以及熱瀝青的拌和按照不同的時(shí)段在不同的設(shè)備中進(jìn)行拌和，其主要的工藝流程如圖1所示。

圖1 強(qiáng)制間歇式瀝青拌和機(jī)工藝流

第二種拌合機(jī)是上世紀(jì)七十年代最先出現(xiàn)在國(guó)外的一種新型拌和工藝，它的主要特點(diǎn)是非強(qiáng)制式，即冷礦料的烘干、加熱與瀝青的拌和是同一時(shí)間在同一種滾筒中進(jìn)行的，礦料在旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)自行跌落而實(shí)現(xiàn)被瀝青的裹覆，其主要的工藝流程如圖2所示。

從上面的兩種工藝流程中可以看出，石料烘干、加熱雖然工作時(shí)間不同，但是是這個(gè)流程中必不可少的主要工序，故充分提高瀝青的燃燒程度對(duì)整個(gè)工作流程來(lái)說(shuō)是十分關(guān)鍵的一步，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的提高非常客觀。

圖2 滾筒式瀝青拌和機(jī)工藝流程

2 瀝青混凝土拌合機(jī)低壓燃燒技術(shù)

瀝青混凝土拌合機(jī)的主要燃燒的特征是用高壓技術(shù)進(jìn)行噴射，整個(gè)流程如圖3所示，先用高壓齒輪泵推送燃油到噴嘴，利用高壓將這些燃油送到高速旋轉(zhuǎn)的空氣中去，然后就可以進(jìn)行混合，最后燃燒。這種高壓主要是油瀝青泵和管路閥門系統(tǒng)組成進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)提高的，然后在調(diào)整閥門的同時(shí)不斷調(diào)整高壓的強(qiáng)度，來(lái)依靠這個(gè)變化來(lái)進(jìn)行調(diào)整燃油的量。常用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是頂針和噴射孔，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修，均勻霧化，消耗品少，但是這種比較針對(duì)顆粒大小均勻的低牌號(hào)燃油。針對(duì)這個(gè)情況，采用瀝青這種材質(zhì)的燃油，在進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的空氣中進(jìn)行燃燒，很容易形成顆粒在10μm左右的物質(zhì)，是的霧化和燃燒的效果均達(dá)到極好的目的。

圖3 供油系統(tǒng)

瀝青算是一種比較復(fù)雜地高分子的混合物，只要含有元素C和H，其中C占有80%，而H只占到了20%不到，故可燃點(diǎn)低，具有比較良好的熱值，燃燒的性能高，且在與空氣混合燃燒的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有害的物體，因高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的小顆粒，可以使室內(nèi)溫度在很短的時(shí)間到達(dá)到較高的熱值，滿足瀝青拌合機(jī)的然后要求，進(jìn)行礦物質(zhì)的烘干等工作。根據(jù)瀝青的特征，我們采用了一套的數(shù)學(xué)理論，假設(shè)在一定的條件下，也就是鋼材用量一定，鋼罐體外部保溫層采用厚度6cm巖棉材料，而保溫層外部才用δ=0.6mm金屬薄板，鏈接之處采用的是δ為5mm的A3鋼板，經(jīng)試驗(yàn)論證該常臥式油罐經(jīng)外部的壓力測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)在0.8Mpa，且罐體用抽芯鉚釘進(jìn)行固定，鞍式支座作底座，端面為平板封頭。整個(gè)鋼罐體L=2000mm，j內(nèi)=1200mm，有效容量定為V1=0.75V=0.75×2.3m3=1.7m3，電熱力功率在24kw。

現(xiàn)使用瀝青燃油注入到高壓泵內(nèi)，然后射入燃油系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行高溫加熱，假設(shè)在剛開(kāi)始的溫度為t1為130℃，最終加熱到了t2為200℃，在加熱的過(guò)程中記錄一些數(shù)值，提取了加熱需要的時(shí)間和每小時(shí)加熱瀝青的量值兩個(gè)特征值來(lái)說(shuō)明瀝青的使用情況，同時(shí)與傳統(tǒng)的燃油進(jìn)行了對(duì)比。

1）加熱時(shí)間計(jì)算：

其中，M，Cm分別代表加熱瀝青總量(kg)和平均比熱，取M＝1700kg，Cm＝2.1KJ/kg ·℃，Δt＝t2-t1，則 Q吸＝ 1700kg×2.1KJ/kg ·℃ ×(200-130)℃＝249900KJ，因Q散數(shù)值較小，可以忽略不計(jì)。

其中，P代表加熱裝置輸出功率(KW)，取P＝8KW×3＝24KW，T為加熱時(shí)間(h)，J為熱功當(dāng)量，值J＝3600KJ/kw ·h；η為加熱系統(tǒng)熱效率，取η＝0.8。

2）每小時(shí)加熱瀝青量

有上面的公式可知，得到了如表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。在溫度的變化一定的情況下，使用瀝青的攪拌器需要的時(shí)間在3.66h比普通燃油少了差不多一半的時(shí)間，且在伴隨著溫度的逐步加熱，使用瀝青的攪拌器加熱相同的溫度所需要的時(shí)間也在不斷地減少。根據(jù)已有的條件和上面的公式可以得出，在從120℃加熱至200℃這個(gè)過(guò)程中，可以將470kg瀝青在一個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行加熱，而普通的燃油卻多耗費(fèi)了將近三分之一。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從上面的計(jì)算過(guò)程中可以知道，整個(gè)燃煤系統(tǒng)在使用了瀝青燃料之后，平均的油耗需要的每噸拌和料只需花費(fèi)5kg的瀝青燃料，就既保證這個(gè)裝置的正常運(yùn)作，又可以滿足對(duì)環(huán)境的污染程度最小，且瀝青加熱需消耗的材料最合理，需要花費(fèi)的時(shí)間也最少，使得燃燒供給系統(tǒng)工作穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效率高。

3 結(jié)論

在本文中提出使用瀝青最為燃油進(jìn)行加熱的方法，采用了電加熱，全封閉，使得在生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)廢水、廢渣排放，噪音低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，符合環(huán)保要求，同時(shí)燃燒時(shí)，合理調(diào)節(jié)風(fēng)油比，電器控制設(shè)置使得霧化效果良好，正常燃燒的情況下就可以使溫度滿足各種工況條件下石料烘干等其他工作要求。這種燃油系統(tǒng)技術(shù)的改造實(shí)現(xiàn)了降低拌和成本，在實(shí)際的使用中也可以起到一定的功效。

[1] 黃曉明, 趙永利, 高英.高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)理念與方法[M].北京: 人民交通出版社, 2006.

[2] 安徽省公路局.公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械化關(guān)鍵問(wèn)題研究與應(yīng)用驗(yàn)收鑒定報(bào)告, 2003.10.

[3] 峁詩(shī)松, 周紀(jì)薌, 陳穎.試驗(yàn)設(shè)計(jì)[M].中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2006, 117-135.

[4] 中國(guó)公路學(xué)會(huì)筑路機(jī)械學(xué)會(huì), 公路筑養(yǎng)路機(jī)械保修規(guī)程.路面機(jī)械[Z].北京: 人民交通出版社, 1995.