燃煤技术在沥青混凝土搅拌设备上的应用

关键词： 加热 烘干 骨料 燃烧

1问题的提出

在沥青混凝土搅拌设备中将一定含水率的湿冷骨料烘干、加热是由燃烧炉来完成的, 骨料的烘干、加热需要消耗大量的热能。由于柴油具有发热值高、杂物含量少、易于点燃及燃烧稳定等优点, 在沥青混凝土搅拌设备中得到了广泛的应用。与柴油相比较, 煤的热值较低、杂物含量高、不易点燃等问题, 其在沥青混凝土搅拌设备中未得到广泛的应用。

燃料消耗是沥青搅拌设备运行中成本消耗的最主要的成分, 特别是近年来燃油价格的持续上涨, 再加上国家征收燃油税, 燃料成本在沥青混凝土设备中的比重进一步加大。而我国目前的筑、养路资金有限, 把燃煤技术应用到沥青混凝土搅拌设备中, 可以大大降低燃料成本。

2设计方法

(1) 热计算 (生产率为30t/h为例计算) 。

(1) 根据GB/T17808-1999《沥青混凝土搅拌设备》标准规定的标准工况, 即环境温度:20℃;标准大气压:1.013Kpa;矿料平均含水率:5%;沥青混凝土出料温度:140℃。

(2) 标准煤粉完全燃烧放热的低热值:烟煤Qd (M) =29307KJ/kg。

(3) 生产一吨成品料所需热量: (按以前燃柴油的油耗折算) 柴油的低热值Qd (Y) =46055KJ/kg;燃柴油的油耗7.5kg/t;柴油的机械和化学不完全燃烧按总热量的3%计算生产一吨成品料所需热量:

Q=46055×7.5× (1-3%) =335050 (KJ) 。

(4) 生产一吨成品料所需标准煤:煤的不完全燃烧损失按总热量的17%;其余未考考虑到的热损失按3%计:

m (M) =Q/Qd (M) =335050÷29307÷ (1-20%) =14.3 (kg) 。

(2) 燃烧炉主要尺寸的确定。

(1) 煤的燃烧理论空气量。

V0=1.01×Qd/1000+0.5=1.01×7000/1000+0.5=7.6 (m3/Kg) 。

(2) 搅拌设备燃烧炉每小时理论空气量可由下式决定:

V=1.2·P·m (M) ·V0

式中:V为小时燃烧理论空气量m3/h;

1.2为过剩系数;

P为生产率t/h;

V0为单位质量煤粉所需空气量。

V=1.2×30×14.3×7.6=3912 (m3/h)

燃烧炉配套风机的流量即可确定。

(3) 炉膛直径的确定:

式中:S为炉膛内气流轴向速度, 实验表明取S=2m/s为宜, 过大会吹走大量矿料微粒, 过小则供热量不足。

(4) 炉膛长度的确定:按容积热强度计算, 其式如下:

V′为燃烧炉体积m3;

1.2为过剩系数;

B为单位时间耗煤量14.3×30=429Kg;

q为最大容积热强度, 一般取4 1.8×1 0 6 K J/m 3·h, V′=1.2×4 2 9×2 9 3 0 7/41.8×106=0.36 (m3) , L=4V′/π·φ2= (4×0.36) / (3.14×0.8322) =0.662 (m)

(3) 燃烧炉结构。

(1) 炉膛结构。

由于炉内温度高达1500℃左右, 必须有耐火砖作隔热层, 则耐火砖的内径为如上计算所得的直径φ, 考虑耐火砖的使用寿命取厚度100mm为宜所以炉膛的筒径D=832+200=1032 (mm) 。

(2) 炉门结构。根据搅拌设备的结构特点, 本燃烧炉采用轴向进煤方式。为了让煤粉与空气充分混合以及提高燃烧的稳定性, 在进煤口设有多层盘式稳焰器, 试验表明火焰较为稳定。为了方便操作可在炉门安装一套自动燃油燃烧器, 在燃煤之前先产生明火使煤粉易点燃, 并实现自动点火。

(4) 煤的技术指标要求。

由于煤粉在炉膛内的停留时间较短, 为了达到较高的完全燃烧率, 该炉对煤的指标有一定的要求。通过反复的试验, 如煤的技术指标能满足以下的参数要求, 燃烧稳定性较好。

(1) 热值≥7000大卡/Kg。

(2) 挥发份≥25%。

(3) 含灰份<12%。

(4) 含水份<3%。

(5) 粒度R90≤20%。

3经济分析

以某单位一台生产率为30t的沥青搅拌设备为例, 过去使用柴油为燃料, 若按每台班工作8小时计, 则每天需柴油费用为:

8×30×7.5×3.5元/Kg=6300元

如果采用煤粉作燃料, 则每台班费用为

8×30×14.3×0.5元/Kg=1716元 (每吨煤按500元计算)

其燃料成本仅为柴油作燃料所耗费的27%左右。如果对于一个中等工程来说, 其节约的燃料费用是相当可观的, 此项燃煤技术在沥青公路的建设与养护中, 其经济效益是显而易见的。

4结语

经过近几年的努力, 燃煤技术已经广泛应用到我厂生产的沥青混凝土搅拌设备上, 得到了许多用户的认可和肯定, 取得良好的社会效益。现在, 我们正在积极努力完善配套应用项目的除尘收灰技术, 一个绿色环保的燃煤技术将在沥青混凝土搅拌设备上得到广泛应用。

摘要：对沥青混凝土搅拌设备的关键部件—燃烧炉进行研究, 从设计、制造、使用等方面进行了理论分析和现场实验, 把燃煤技术应用到该燃烧炉并进行了改进设计, 取得了满意的效果。

关键词：沥青混凝土搅拌设备,标准煤,燃烧炉

参考文献

[1] 锅炉燃烧理论与应用[M].上海交通大学出版社, 1999, 9.

[2] 热力学[M].人民教育出版社.

[3] GB/T17808—1999沥青混凝土搅拌设备.