公路瀝青拌和機燃燒系統火焰調整的技術措施

邱雄

（海南路橋工程有限公司，海南 三亞 572000）

0 引言

瀝青混凝土路面因其具有良好的力學性能、較好的耐久性、行車舒適性、噪聲小以及維修方便等，成為我國公路選用的主要路面結構形式。瀝青拌和機是瀝青混凝土路面材料的主要供應設備，在生產過程中，燃燒系統的工作狀態對拌和成品料的質量起著至關重要的作用。低劣的拌和質量會直接影響路面的施工質量，頻繁的故障會直接影響工程的施工進度；而合理應用瀝青拌和站的燃燒系統能降低成本、提高效率、保障施工。

1 火焰燃燒正常與否的判斷

燃燒系統的調試、工作狀況的好壞，最終是通過火焰的顏色、亮度、形狀等一系列直觀特征來反映和決定的。對于工程施工現場設備，判斷燃燒系統工作正常與否、是否需要調整，只有通過觀察火焰這一最簡潔有效的方式來進行。

燃油在干燥筒中燃燒時，透過筒前部觀察孔看到的火焰應該是：火焰中心在干燥筒中居中，火焰四周分布均勻，不碰筒壁，充滿程度高，著火點離風口（噴嘴）距離適當，不燒噴嘴；火焰長度大約為干燥筒長的1/3左右，基本充滿并保持在整個燃燒區，不可太短以致影響拌料效率，也不可太長以致直接燒到料簾導致焦料；火焰中心呈淡橙色，白亮均勻，整個火焰輪廓清晰，外圈無雪片狀火星，火焰以外煙氣透亮，筒壁料板清晰可見；筒膛中火焰穩定，呈白橙色，一般有“隆隆”聲，火焰無跳動或異響。

2 燃油選擇

燃油選擇的總體要求應該是黏度適中、燃燒性能好、熱值高、霧化性能好、燃燒完全、產生的積炭和灰分少、對燃燒器機件的腐蝕性小、易于儲存和輸送，同時易于加壓。重油一般是由裂化重油、減壓重油、常壓重油或臘油等按不同比例調制而成。裂化重油相對于直餾（減壓、常壓）重油，其黏度與相對密度均較大。且含有較大的固體雜質，易于沉淀，堵塞管路及燃油預熱器，不易燃燒，因而選擇的重油中裂化重油比例越小越好。

3 火焰調整

火焰調整主要是指對著火點的位置、火焰形狀、顏色（完全燃燒）等進行調整，以下分項述之。

3.1 著火點的調整

油霧著火點應靠近噴嘴且沒有回火現象。著火點近有利于油霧完全燃燒和穩定，但過近則容易燒壞噴嘴。筒膛溫度、油的品種、霧化質量、風量、風速和重油溫度等都會影響著火點的遠近,調整時應分析確定造成著火點不當的原因，有針對性地采取措施進行參數調整。當油品、壓力、溫度穩定，霧化質量等無明顯變化時，著火點位置主要由風速和配風情況決定，即由導流板位置決定；推入會降低噴口空氣速度，使著火點靠前；反之會使著火點延后。當油壓、油溫過低或霧化片孔徑太大（磨損或選擇不當）時，油霧化不良也會使著火點延后。一般來說，當系統工作正常時，小范圍調節導流板的位置就可得到理想的著火點，即回流區的位置是隨導流板移動的[1]。

3.2 鼓風量調整

在一定范圍內增加鼓風量，油霧與空氣的混合程度能得到改善，有利于燃燒。但風量過多會降低筒膛溫度，增加不完全燃燒損失和排煙熱損失；風量不足時會造成燃燒不完全，導致火焰暗紅，積炭增多。一般公路施工現場都是根據火焰情況來判斷風量適配與否、是否需要調整。如果是燃燒工況不佳或更換了不同孔徑的霧化片，應調整風道風門擋板的最小開度使其達到正常燃燒。風油比對應關系可以做適當的修正，通常的做法是先調節小火風門使其適當配合，然后相應調節每個螺桿高度，使其形成一平滑曲線（相當于凸輪原理）；或者先調好最小火和最大火的風門，然后相應調節中間所有螺桿高度，使之形成一平滑曲線。這樣一般可以保證不同火焰大小都有較適宜的風量。火焰根部風的送入量、旋向、旋轉強度均由導流板控制。導流板的主要作用是強化著火前油霧與空氣混合，形成合適的高溫回流區，以保證油霧的順利著火。導流板的每個葉片都傾斜一定角度，故當氣流通過時就形成一股旋轉氣流，氣流的旋轉增大了噴射油氣流的擴展角，同時加強了油氣混合。高溫回流區的大小和位置應適當，過大時會一直伸展到噴嘴，不僅容易燒壞噴嘴，而且對早期油氣混合也不利；太小或位置過后會使著火延遲、火焰拉長。通過導流板的風起到向火焰根部送風的作用（一次風），調節導流板的位置以控制合適的氣流旋轉強度，過強或過弱分別對應回流區的過大過小都是不合適的。回流區的大小和位置對著火點的位置起著決定性作用。導流板葉片數量減少時，由于葉片的導流作用差、氣流旋轉減弱，回流區隨之減少，燃燒情況就會惡化。因而及時清理導流板的結焦、恢復變形是十分重要的。

導流板可以加強燃燒器出口的氣流擾動，對著火的難易、合適的位置等起很大作用。但是這種擾動區域很小，很快就消失，使整個火焰混合都加強的根本措施是提高氣流速度。導流板的作用一方面是使通過葉片的風產生旋轉，使火焰根部及中心一小部分氣流產生匯流區，促進根部風（一次風）和油霧的混合；另一方面使通過導流板壁和管道之間環行通道的風（鼓風機的大部分氣流是直流風），利用直流風速度衰減慢的特點加強后期油氣混合，使整個燃燒過程中油氣均能強烈混合，實現低氧、完全燃燒。過導流板后風道有一擴口，對氣流起著一定程度的導流作用。擴口角度對匯流區的大小也有影響，擴口角度增加時匯流區的最大直徑相應變大。一般擴口角度應不超過30°，它取決于火焰形狀。鼓風機風量是由導流板自行分配的，即自行分成流經導流板的旋流風（一次風或根部風）和不經過導流板的直流風（二次風）。兩股氣流的流量之比完全取決于導流板的結構尺寸，設備出廠時已經設計好，一般不能隨意改變。導流板所處位置為風道擴口處時，影響風量分配的是導流板入口所在截面的導流板直徑和風道直徑之比，導流板內縮（靠近噴嘴），風道直徑口減小，旋流風增加，匯流區變大。導流板中心孔的作用是通過送入少量中心軸向風量，以使匯流區不緊靠在導流板附近，防止火焰燒烤導流板和噴嘴。導流板葉片出口為向里凹的，可以防止端部污染，噴嘴位置的調節余地也大一些，有利于風油混合。當導流板的出口平面與風口相平時，火焰會回卷，膛內煙氣渾濁，導致火焰探測元件誤動作。隨著導流板內縮，火焰變短，卷火現象也會逐漸減輕。一般導流板離風口的距離為半徑的0.1～0.2倍較適宜。當噴嘴與導流板平齊時，火焰也會回卷。把噴嘴逐漸內縮時，卷火減小，火焰逐漸白亮，長度變短。但過分內縮時，火焰根部發暗，膛內煙氣渾濁。在燃燒正常的情況下應盡量減小風量，實現低氧燃燒以促進重油的完全燃燒，減少腐蝕[2]。

3.3 引風調節

引風量是根據燃油噴入量和鼓風量的變動情況來進行調節的，負荷變化時進入干燥筒燃燒的燃油量、鼓風量、石料灰塵量都發生變化，燃燒產生的煙氣量也會改變，這時必須對引風進行調節，以使干燥筒膛仍然保持良好的負壓燃燒環境。如瑪連尼M A P系列瀝青拌和機燃燒系統采用的是微負壓燃燒環境，一般要求筒膛負壓保持在8～15 psi。負壓過大時一方面增加排煙熱損失，對防止低溫腐蝕和積炭的生成很不利，火焰也會被拉斷；負壓過小或出現正壓，筒膛內的火焰及煙氣會反向噴出，甚至可能發生設備燒壞及人身事故。一般來說，當負荷變化需要進行風量調節時，為了避免筒膛出現正壓或缺氧缺風現象，通常是負荷增加時先增大引風量，而后再增加鼓風量和燃油量；反之，負荷減少時先減少燃油量和鼓風量，而后再減少引風量。引風量的調節是通過伺服電機控制引風風門擋板的開度來實現的。

3.4 風油比調節

瑪連尼M A P系列瀝青拌和機燃燒系統中燃油送入量的多少與鼓風量是聯動的，燃油送入多時空氣的送入量也成比例增加，按預先設定好的空氣過量系數（風門開度曲線）同步增加或減少，從而控制火焰大小。它是靠燃燒器上裝的伺服電機、驅動凸輪和連桿等同步控制風門擋板和燃油節油閥來實現的。風門開度由一組可調頂桿螺釘來控制，凸輪位置控制燃油節流閥的開度大小。工作時伺服電機通過減速機傳動機構帶動凸輪旋轉（改變節油閥開度），凸輪帶動風門連桿（風門開度）。隨著凸輪轉動角度的變化，節流閥、風門同時改變開度，從而同步控制鼓風和燃油供給量，實現對火焰大小的控制。溫度變化信號反饋鼓風伺服，控制火焰大小，風壓變化信號反饋引風伺服，控制引風風門保證筒膛負壓。通過減弱或加強燃燒，相應實現對負壓和溫度的控制。為了保證完全燃燒，可調節風門頂桿曲線或改變節流閥初始開度，或兩者同時調節以達到風油比最佳的目的。風油比的適當配合是實現低氧燃燒的一個重要條件，風門過大，風量、風速過大會使火焰熄滅，不易燃燒，甚至導致焦油沉積，筒內有惡臭味；風門過小會使燃燒不充分，甚至導致廢料、設備和人身事故。

3.5 霧化質量

良好的霧化是重油完全燃燒的重要條件，應根據霧化器的要求選擇適宜的燃油品種，并且對霧化片的工況要定期檢查。油泵壓力也是影響霧化的關鍵，要經常注意觀察油壓表的指示是否在合適的壓力范圍。

總之，影響瀝青拌和機燃燒工況的因素很多，但針對瑪連尼M A P系列瀝青拌和機燃燒系統來說，主要是三個關鍵環節：霧化質量、風量和導流板位置。根據實際工作中具體的現象來檢查分析，有針對性地采取措施，一般都可以保證良好的燃燒。

4 異常火焰舉例及改進措施

瀝青拌和機燃燒器工作時，可以通過分別裝設在燃燒器尾部和干燥筒頭部的觀火孔觀察火焰燃燒情況。從干燥筒頭部觀火孔看到的火焰應是長度適中、明亮、形狀清晰、充滿度好，同時火焰周圍無竄出火苗；從燃燒器尾部觀火孔看到的火焰應是從里到外橙亮，無暗紅色。導流板葉縫透出的顏色一致均勻，火焰有一明顯可見的旋轉。在長期運行中，由于元器件的磨損、燃油的品質變化等，常會導致不正常的火焰，以下試舉例分析。

（1）火焰周圍竄出較多火苗。一般是因為風油比不適配、噴油量過多、供風量小或燃油油質不好。應調節風油比，檢查重油品質。

（2）火焰短小無力。供油量不足常常導致這種現象發生，需檢查油泵磨損情況和管路有無堵塞、燃油槍內部密封件有無磨損。

（3）火焰出現“爆煙花”。這常常是由于霧化質量不好，大的燃油顆粒在沒來得及汽化之前就爆燃而產生“煙花”。由于沒有充分地燃燒，它會以結焦物的形式附著在筒壁及導料板上，或把回收粉塵“染黃”。

（4）火焰外圍有雪片狀火星。這是有大油滴在燃燒的表現，可能的原因有霧化質量不好或風量不合理，使燃燒緩慢，如導流板位置不當導致著火點太遠、風速過低、風口有積炭或結焦堵塞等。

（5）火焰根部有一根根黑條，中心火焰暗紅。這是從霧化器噴出的油霧分布不均勻。某些地方流量密度很大、油滴粗，一般是由于油溫、油壓不合要求，或霧化器磨損堵塞導致霧化質量不良，或風量及根部風不當造成的。

（6）點火成功后，經不等的時間后斷火。這可能是由于火焰探測管鏡面沾灰，風量不足導致筒膛煙氣渾濁，探測管與導流板探測孔位置不當，或是風油比失調，風將火焰拉斷吹滅。燃燒槍內部墊片腐蝕磨損也會造成這種現象。

（7）電子點火失敗或電弧間歇、閃斷。出現這種情況一般是由于電纜斷線、虛接或槍內瓷管受潮使槍內打火，點火電極損壞、有油污或電極之間距離不當，或點火變壓器損壞。

（8）燃燒不穩定。燃油供給壓力波動大、風油比不當或導流板位置不當、筒膛負壓過大都是導致燃燒不穩定的常見原因。此外，油中含水或雜質過多、霧化質量差、噴嘴結焦堵塞、過濾器淤塞與油溫過高，也可導致燃燒不穩定。

（9）積炭增多。當燃燒器噴嘴、導流板、燃燒室壁面積炭量顯著增多時，一般是由于燃油品質突然惡化，或噴嘴位置變動使霧化油流直接噴射到燃燒室壁面。火焰不正常的表現形式有很多，但只要認真分析，采取相應措施，一般都會達到較理想的效果。

5 結語

在公路建設事業高速發展的今天，瀝青拌和機燃燒系統的有效利用不僅延長了機械設備的使用壽命、縮短施工期，也降低了工程造價、節省了大量的資金及能源。

參考文獻:

[1]張文紅，王鵬.瀝青拌和站燃油節能改進施工[J].交通世界，2015（7）:17-18.

[2]劉擁華，全水，呂梁.瀝青拌和站生產與過程管控[J].公路交通科技：應用技術版，2011（10）:171-174.