最新沥青拌合机燃烧技术分析研究

0 引言

历年来，国内的沥青拌和机使用的绝大多数燃料是柴油，还有一些用到重油。随着国内外的燃油价格在不断地攀升，使得油价涨价至每吨高达3500-4000元左右。而在沥青混凝土拌和设备的生产中，单单就集料的烘干一项所消耗的柴油数量已经占很大的一成，故柴油价格上涨导致了拌和设备生产的成本加大，给公路各方面的成本带来了浮动也很大。经过一些科学地分析，在沥青混凝土拌和设备发动机燃料中，如何提高机械设备的燃煤率，提高燃烧的效率在整个工作流程中至关重要，降低机械化各方面的成本迫在眉睫。

针对上面的这种情况，在本着安全、节能、环保、简便的原则下，本文提出了一种低压燃烧技术，可以实现在原生产率不变的情况下，降低燃料的成本，提高燃烧率。沥青是一种比较普遍的材质，而这种材质对于提高拌和机的经济效益有着非常实用的地方，真正认识沥青这种材质且充分地使用它是当前拌和机工作的急需和重心。

1 沥青混凝土拌合机工艺流程分析

在公路路面的施工和养护都会用到沥青混凝土拌合机，一般根据具体的施工过程，沥青混凝土拌合机的主要完成的部分分别是冷矿料的烘干，冷矿料的加热和计算冷矿料，故具体的沥青成分要按照具体工作的加热工作按照一定的比例进行的，才能将所需要的成品料加工完成。在目前，主要流行在我国的拌合机按照工艺流程的不同，大致有下面的两类，分别是强制间歇式沥青拌和机和滚筒式沥青拌和机。

第一种拌合机的主要特点是强制式，这种拌合机将冷矿料的烘干、加热以及热沥青的拌和按照不同的时段在不同的设备中进行拌和，其主要的工艺流程如图1所示。

图1 强制间歇式沥青拌和机工艺流

第二种拌合机是上世纪七十年代最先出现在国外的一种新型拌和工艺，它的主要特点是非强制式，即冷矿料的烘干、加热与沥青的拌和是同一时间在同一种滚筒中进行的，矿料在旋转滚筒内自行跌落而实现被沥青的裹覆，其主要的工艺流程如图2所示。

从上面的两种工艺流程中可以看出，石料烘干、加热虽然工作时间不同，但是是这个流程中必不可少的主要工序，故充分提高沥青的燃烧程度对整个工作流程来说是十分关键的一步，对经济效益的提高非常客观。

图2 滚筒式沥青拌和机工艺流程

2 沥青混凝土拌合机低压燃烧技术

沥青混凝土拌合机的主要燃烧的特征是用高压技术进行喷射，整个流程如图3所示，先用高压齿轮泵推送燃油到喷嘴，利用高压将这些燃油送到高速旋转的空气中去，然后就可以进行混合，最后燃烧。这种高压主要是油沥青泵和管路阀门系统组成进行运转提高的，然后在调整阀门的同时不断调整高压的强度，来依靠这个变化来进行调整燃油的量。常用的系统结构是顶针和喷射孔，特点是结构简单，便于维修，均匀雾化，消耗品少，但是这种比较针对颗粒大小均匀的低牌号燃油。针对这个情况，采用沥青这种材质的燃油，在进入高速旋转的空气中进行燃烧，很容易形成颗粒在10μm左右的物质，是的雾化和燃烧的效果均达到极好的目的。

图3 供油系统

沥青算是一种比较复杂地高分子的混合物，只要含有元素C和H，其中C占有80%，而H只占到了20%不到，故可燃点低，具有比较良好的热值，燃烧的性能高，且在与空气混合燃烧的过程中不会产生有害的物体，因高速旋转产生的小颗粒，可以使室内温度在很短的时间到达到较高的热值，满足沥青拌合机的然后要求，进行矿物质的烘干等工作。根据沥青的特征，我们采用了一套的数学理论，假设在一定的条件下，也就是钢材用量一定，钢罐体外部保温层采用厚度6cm岩棉材料，而保温层外部才用δ=0.6mm金属薄板，链接之处采用的是δ为5mm的A3钢板，经试验论证该常卧式油罐经外部的压力测试，标准在0.8Mpa，且罐体用抽芯铆钉进行固定，鞍式支座作底座，端面为平板封头。整个钢罐体L=2000mm，j内=1200mm，有效容量定为V1=0.75V=0.75×2.3m3=1.7m3，电热力功率在24kw。

现使用沥青燃油注入到高压泵内，然后射入燃油系统内进行高温加热，假设在刚开始的温度为t1为130℃，最终加热到了t2为200℃，在加热的过程中记录一些数值，提取了加热需要的时间和每小时加热沥青的量值两个特征值来说明沥青的使用情况，同时与传统的燃油进行了对比。

1）加热时间计算：

其中，M，Cm分别代表加热沥青总量(kg)和平均比热，取M＝1700kg，Cm＝2.1KJ/kg ·℃，Δt＝t2-t1，则 Q吸＝ 1700kg×2.1KJ/kg ·℃ ×(200-130)℃＝249900KJ，因Q散数值较小，可以忽略不计。

其中，P代表加热装置输出功率(KW)，取P＝8KW×3＝24KW，T为加热时间(h)，J为热功当量，值J＝3600KJ/kw ·h；η为加热系统热效率，取η＝0.8。

2）每小时加热沥青量

有上面的公式可知，得到了如表1所示的实验结果对比图。在温度的变化一定的情况下，使用沥青的搅拌器需要的时间在3.66h比普通燃油少了差不多一半的时间，且在伴随着温度的逐步加热，使用沥青的搅拌器加热相同的温度所需要的时间也在不断地减少。根据已有的条件和上面的公式可以得出，在从120℃加热至200℃这个过程中，可以将470kg沥青在一个小时内进行加热，而普通的燃油却多耗费了将近三分之一。

表1 实验结果

从上面的计算过程中可以知道，整个燃煤系统在使用了沥青燃料之后，平均的油耗需要的每吨拌和料只需花费5kg的沥青燃料，就既保证这个装置的正常运作，又可以满足对环境的污染程度最小，且沥青加热需消耗的材料最合理，需要花费的时间也最少，使得燃烧供给系统工作稳定，经济效率高。

3 结论

在本文中提出使用沥青最为燃油进行加热的方法，采用了电加热，全封闭，使得在生产过程中，无废水、废渣排放，噪音低，对环境无污染，符合环保要求，同时燃烧时，合理调节风油比，电器控制设置使得雾化效果良好，正常燃烧的情况下就可以使温度满足各种工况条件下石料烘干等其他工作要求。这种燃油系统技术的改造实现了降低拌和成本，在实际的使用中也可以起到一定的功效。

[1] 黄晓明, 赵永利, 高英.高速公路沥青路面设计理念与方法[M].北京: 人民交通出版社, 2006.

[2] 安徽省公路局.公路养护机械化关键问题研究与应用验收鉴定报告, 2003.10.

[3] 峁诗松, 周纪芗, 陈颖.试验设计[M].中国统计出版社,2006, 117-135.

[4] 中国公路学会筑路机械学会, 公路筑养路机械保修规程.路面机械[Z].北京: 人民交通出版社, 1995.