公路瀝青拌和機燃燒系統(tǒng)火焰調(diào)整的技術(shù)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(xué)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(jié)構(gòu)形式。瀝青拌和機是瀝青混凝土路面材料的主要供應(yīng)設(shè)備，在生產(chǎn)過程中，燃燒系統(tǒng)的工作狀態(tài)對拌和成品料的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。低劣的拌和質(zhì)量會直接影響路面的施工質(zhì)量，頻繁的故障會直接影響工程的施工進(jìn)度；而合理應(yīng)用瀝青拌和站的燃燒系統(tǒng)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(tǒng)的調(diào)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(xiàn)場設(shè)備，判斷燃燒系統(tǒng)工作正常與否、是否需要調(diào)整，只有通過觀察火焰這一最簡潔有效的方式來進(jìn)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(yīng)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(fēng)口（噴嘴）距離適當(dāng)，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(qū)，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(dǎo)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(wěn)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(yīng)該是黏度適中、燃燒性能好、熱值高、霧化性能好、燃燒完全、產(chǎn)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(diào)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(zhì)，易于沉淀，堵塞管路及燃油預(yù)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(diào)整

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

3.1 著火點的調(diào)整

油霧著火點應(yīng)靠近噴嘴且沒有回火現(xiàn)象。著火點近有利于油霧完全燃燒和穩(wěn)定，但過近則容易燒壞噴嘴。筒膛溫度、油的品種、霧化質(zhì)量、風(fēng)量、風(fēng)速和重油溫度等都會影響著火點的遠(yuǎn)近,調(diào)整時應(yīng)分析確定造成著火點不當(dāng)?shù)脑颍嗅槍π缘夭扇〈胧┻M(jìn)行參數(shù)調(diào)整。當(dāng)油品、壓力、溫度穩(wěn)定，霧化質(zhì)量等無明顯變化時，著火點位置主要由風(fēng)速和配風(fēng)情況決定，即由導(dǎo)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(dāng)油壓、油溫過低或霧化片孔徑太大（磨損或選擇不當(dāng)）時，油霧化不良也會使著火點延后。一般來說，當(dāng)系統(tǒng)工作正常時，小范圍調(diào)節(jié)導(dǎo)流板的位置就可得到理想的著火點，即回流區(qū)的位置是隨導(dǎo)流板移動的[1]。

3.2 鼓風(fēng)量調(diào)整

在一定范圍內(nèi)增加鼓風(fēng)量，油霧與空氣的混合程度能得到改善，有利于燃燒。但風(fēng)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(fēng)量不足時會造成燃燒不完全，導(dǎo)致火焰暗紅，積炭增多。一般公路施工現(xiàn)場都是根據(jù)火焰情況來判斷風(fēng)量適配與否、是否需要調(diào)整。如果是燃燒工況不佳或更換了不同孔徑的霧化片，應(yīng)調(diào)整風(fēng)道風(fēng)門擋板的最小開度使其達(dá)到正常燃燒。風(fēng)油比對應(yīng)關(guān)系可以做適當(dāng)?shù)男拚ǔ５淖龇ㄊ窍日{(diào)節(jié)小火風(fēng)門使其適當(dāng)配合，然后相應(yīng)調(diào)節(jié)每個螺桿高度，使其形成一平滑曲線（相當(dāng)于凸輪原理）；或者先調(diào)好最小火和最大火的風(fēng)門，然后相應(yīng)調(diào)節(jié)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(fēng)量。火焰根部風(fēng)的送入量、旋向、旋轉(zhuǎn)強度均由導(dǎo)流板控制。導(dǎo)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(qū)，以保證油霧的順利著火。導(dǎo)流板的每個葉片都傾斜一定角度，故當(dāng)氣流通過時就形成一股旋轉(zhuǎn)氣流，氣流的旋轉(zhuǎn)增大了噴射油氣流的擴(kuò)展角，同時加強了油氣混合。高溫回流區(qū)的大小和位置應(yīng)適當(dāng)，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(dǎo)流板的風(fēng)起到向火焰根部送風(fēng)的作用（一次風(fēng)），調(diào)節(jié)導(dǎo)流板的位置以控制合適的氣流旋轉(zhuǎn)強度，過強或過弱分別對應(yīng)回流區(qū)的過大過小都是不合適的。回流區(qū)的大小和位置對著火點的位置起著決定性作用。導(dǎo)流板葉片數(shù)量減少時，由于葉片的導(dǎo)流作用差、氣流旋轉(zhuǎn)減弱，回流區(qū)隨之減少，燃燒情況就會惡化。因而及時清理導(dǎo)流板的結(jié)焦、恢復(fù)變形是十分重要的。

導(dǎo)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(qū)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(dǎo)流板的作用一方面是使通過葉片的風(fēng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，使火焰根部及中心一小部分氣流產(chǎn)生匯流區(qū)，促進(jìn)根部風(fēng)（一次風(fēng)）和油霧的混合；另一方面使通過導(dǎo)流板壁和管道之間環(huán)行通道的風(fēng)（鼓風(fēng)機的大部分氣流是直流風(fēng)），利用直流風(fēng)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(xiàn)低氧、完全燃燒。過導(dǎo)流板后風(fēng)道有一擴(kuò)口，對氣流起著一定程度的導(dǎo)流作用。擴(kuò)口角度對匯流區(qū)的大小也有影響，擴(kuò)口角度增加時匯流區(qū)的最大直徑相應(yīng)變大。一般擴(kuò)口角度應(yīng)不超過30°，它取決于火焰形狀。鼓風(fēng)機風(fēng)量是由導(dǎo)流板自行分配的，即自行分成流經(jīng)導(dǎo)流板的旋流風(fēng)（一次風(fēng)或根部風(fēng)）和不經(jīng)過導(dǎo)流板的直流風(fēng)（二次風(fēng)）。兩股氣流的流量之比完全取決于導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)備出廠時已經(jīng)設(shè)計好，一般不能隨意改變。導(dǎo)流板所處位置為風(fēng)道擴(kuò)口處時，影響風(fēng)量分配的是導(dǎo)流板入口所在截面的導(dǎo)流板直徑和風(fēng)道直徑之比，導(dǎo)流板內(nèi)縮（靠近噴嘴），風(fēng)道直徑口減小，旋流風(fēng)增加，匯流區(qū)變大。導(dǎo)流板中心孔的作用是通過送入少量中心軸向風(fēng)量，以使匯流區(qū)不緊靠在導(dǎo)流板附近，防止火焰燒烤導(dǎo)流板和噴嘴。導(dǎo)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(diào)節(jié)余地也大一些，有利于風(fēng)油混合。當(dāng)導(dǎo)流板的出口平面與風(fēng)口相平時，火焰會回卷，膛內(nèi)煙氣渾濁，導(dǎo)致火焰探測元件誤動作。隨著導(dǎo)流板內(nèi)縮，火焰變短，卷火現(xiàn)象也會逐漸減輕。一般導(dǎo)流板離風(fēng)口的距離為半徑的0.1～0.2倍較適宜。當(dāng)噴嘴與導(dǎo)流板平齊時，火焰也會回卷。把噴嘴逐漸內(nèi)縮時，卷火減小，火焰逐漸白亮，長度變短。但過分內(nèi)縮時，火焰根部發(fā)暗，膛內(nèi)煙氣渾濁。在燃燒正常的情況下應(yīng)盡量減小風(fēng)量，實現(xiàn)低氧燃燒以促進(jìn)重油的完全燃燒，減少腐蝕[2]。

3.3 引風(fēng)調(diào)節(jié)

引風(fēng)量是根據(jù)燃油噴入量和鼓風(fēng)量的變動情況來進(jìn)行調(diào)節(jié)的，負(fù)荷變化時進(jìn)入干燥筒燃燒的燃油量、鼓風(fēng)量、石料灰塵量都發(fā)生變化，燃燒產(chǎn)生的煙氣量也會改變，這時必須對引風(fēng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使干燥筒膛仍然保持良好的負(fù)壓燃燒環(huán)境。如瑪連尼M A P系列瀝青拌和機燃燒系統(tǒng)采用的是微負(fù)壓燃燒環(huán)境，一般要求筒膛負(fù)壓保持在8～15 psi。負(fù)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(fù)壓過小或出現(xiàn)正壓，筒膛內(nèi)的火焰及煙氣會反向噴出，甚至可能發(fā)生設(shè)備燒壞及人身事故。一般來說，當(dāng)負(fù)荷變化需要進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)時，為了避免筒膛出現(xiàn)正壓或缺氧缺風(fēng)現(xiàn)象，通常是負(fù)荷增加時先增大引風(fēng)量，而后再增加鼓風(fēng)量和燃油量；反之，負(fù)荷減少時先減少燃油量和鼓風(fēng)量，而后再減少引風(fēng)量。引風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過伺服電機控制引風(fēng)風(fēng)門擋板的開度來實現(xiàn)的。

3.4 風(fēng)油比調(diào)節(jié)

瑪連尼M A P系列瀝青拌和機燃燒系統(tǒng)中燃油送入量的多少與鼓風(fēng)量是聯(lián)動的，燃油送入多時空氣的送入量也成比例增加，按預(yù)先設(shè)定好的空氣過量系數(shù)（風(fēng)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(qū)動凸輪和連桿等同步控制風(fēng)門擋板和燃油節(jié)油閥來實現(xiàn)的。風(fēng)門開度由一組可調(diào)頂桿螺釘來控制，凸輪位置控制燃油節(jié)流閥的開度大小。工作時伺服電機通過減速機傳動機構(gòu)帶動凸輪旋轉(zhuǎn)（改變節(jié)油閥開度），凸輪帶動風(fēng)門連桿（風(fēng)門開度）。隨著凸輪轉(zhuǎn)動角度的變化，節(jié)流閥、風(fēng)門同時改變開度，從而同步控制鼓風(fēng)和燃油供給量，實現(xiàn)對火焰大小的控制。溫度變化信號反饋鼓風(fēng)伺服，控制火焰大小，風(fēng)壓變化信號反饋引風(fēng)伺服，控制引風(fēng)風(fēng)門保證筒膛負(fù)壓。通過減弱或加強燃燒，相應(yīng)實現(xiàn)對負(fù)壓和溫度的控制。為了保證完全燃燒，可調(diào)節(jié)風(fēng)門頂桿曲線或改變節(jié)流閥初始開度，或兩者同時調(diào)節(jié)以達(dá)到風(fēng)油比最佳的目的。風(fēng)油比的適當(dāng)配合是實現(xiàn)低氧燃燒的一個重要條件，風(fēng)門過大，風(fēng)量、風(fēng)速過大會使火焰熄滅，不易燃燒，甚至導(dǎo)致焦油沉積，筒內(nèi)有惡臭味；風(fēng)門過小會使燃燒不充分，甚至導(dǎo)致廢料、設(shè)備和人身事故。

3.5 霧化質(zhì)量

良好的霧化是重油完全燃燒的重要條件，應(yīng)根據(jù)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(guān)鍵，要經(jīng)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(tǒng)來說，主要是三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：霧化質(zhì)量、風(fēng)量和導(dǎo)流板位置。根據(jù)實際工作中具體的現(xiàn)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(jìn)措施

瀝青拌和機燃燒器工作時，可以通過分別裝設(shè)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(yīng)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(yīng)是從里到外橙亮，無暗紅色。導(dǎo)流板葉縫透出的顏色一致均勻，火焰有一明顯可見的旋轉(zhuǎn)。在長期運行中，由于元器件的磨損、燃油的品質(zhì)變化等，常會導(dǎo)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(fēng)油比不適配、噴油量過多、供風(fēng)量小或燃油油質(zhì)不好。應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)油比，檢查重油品質(zhì)。

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

（3）火焰出現(xiàn)“爆煙花”。這常常是由于霧化質(zhì)量不好，大的燃油顆粒在沒來得及汽化之前就爆燃而產(chǎn)生“煙花”。由于沒有充分地燃燒，它會以結(jié)焦物的形式附著在筒壁及導(dǎo)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(xiàn)，可能的原因有霧化質(zhì)量不好或風(fēng)量不合理，使燃燒緩慢，如導(dǎo)流板位置不當(dāng)導(dǎo)致著火點太遠(yuǎn)、風(fēng)速過低、風(fēng)口有積炭或結(jié)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(dǎo)致霧化質(zhì)量不良，或風(fēng)量及根部風(fēng)不當(dāng)造成的。

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

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

（8）燃燒不穩(wěn)定。燃油供給壓力波動大、風(fēng)油比不當(dāng)或?qū)Я靼逦恢貌划?dāng)、筒膛負(fù)壓過大都是導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定的常見原因。此外，油中含水或雜質(zhì)過多、霧化質(zhì)量差、噴嘴結(jié)焦堵塞、過濾器淤塞與油溫過高，也可導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。

（9）積炭增多。當(dāng)燃燒器噴嘴、導(dǎo)流板、燃燒室壁面積炭量顯著增多時，一般是由于燃油品質(zhì)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(xiàn)形式有很多，但只要認(rèn)真分析，采取相應(yīng)措施，一般都會達(dá)到較理想的效果。

5 結(jié)語

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

參考文獻(xiàn):

[1]張文紅，王鵬.瀝青拌和站燃油節(jié)能改進(jìn)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(chǎn)與過程管控[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2011（10）:171-174.