沥青拌和站燃烧系统清洁能源替代探讨

张玉会，杨 波

(驻马店市公路工程开发有限公司)

沥青拌和站燃烧系统清洁能源替代探讨

张玉会，杨 波

(驻马店市公路工程开发有限公司)

近年来，我国能源消费增长很快，能源消耗高、浪费大的问题比较严重，经济发展与能源资源及环境的矛盾日益尖锐，节能形势十分严峻。一方面，随着我国交通基本建设的快速发展和道路数量和等级的提高，交通基本建设行业能源消费总量显著增长，另一方面，大型施工机械设备的出现使能源耗日趋增长，也使沿线环境压力增大，所以说，交通基本建设行业节能形势紧迫，交通基本建设与能源紧缺的矛盾日益显现。通过对沥青拌和站燃烧系统清洁能源替代方案的研究，找出替代方案，并进行可靠性、经济性、安全性等分析，以对实际应用提供参考价值。

沥青拌和站;清洁能源;改造;环保

1 清洁能源替代传统燃料的必要性

传统的拌和站燃烧系统多使用柴油、重油等，柴油主要由原油蒸馏、原油蒸馏催化裂化、热裂化、加氢裂化、石油焦化等过程生产的柴油馏分调配而成;也可由页岩油加工和煤液化制取。重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重质油，其特点是分子量大、粘度高。重油除了粘度高外，其硫含量、金属含量、酸含量和氮含量也较高，柴油和重油燃烧后废气中含有氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、醛类等物质，对周围大气会造成较大污染。另外，个别燃料供货商因利益驱动向燃烧油中添加成本较低的其它化工原料，不但造成燃烧油质量不稳定，化工原料强烈的刺激性气味对工作人员身体损害较大。

天然气为无色、无味、无毒且无腐蚀性，主要成分为甲烷，也包括一定量的乙烷、丙烷和重碳氢化合物。还有少量的氮气、氧气、二氧化碳和硫化物。甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳和水，燃烧后基本不会对环境造成破坏，以清洁能源替代传统能源是一个大的趋势。

2 清洁能源替代的传统燃料政策支持

目前，交通基本建设行业项目报批前都会进行环境影响评价，对公路工程试可能造成的影响会提出减小环境污染的建议，一些项目的环境影响评价文件已明确提出了使用清洁能源替代污染大、能耗高的能源。有些地方的环境保护费用已和安全施工费一起列入工程概预算，并逐步引入了环境保护监理，把环保和安全、质量、进度提高到了同一水平。2010年以来，中央财政安排专项资金以“以奖代补”方式引导和鼓励交通运输节能减排项目，对交通行业节能减排项项目给予20%的补助，这些都为清洁能源的应用提供了非常有利的政策保障和支持。

3 清洁能源替代方案

3.1 清洁能源的供应

目前我国天然气的供应有三种方式:管道、压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)。三种供应方式均有优缺:在一定输气规模的前提下管道输送是天然气最经济和有效的输送方式，由于沥青拌和站大都设置于城市以外，分散且有时需要移动，管道方式基本不具备条件。压缩天然气(CNG)是将天然气净化压缩后装在高压容器里通过专用运输车辆运送到各个拌和站。相对于管道输送来说，灵活性更强，但是由于受供气规模、拖车数量、运距和气候等因素限制，决定了CNG运输只适用于短距离内的沥青混合料生产量较小的市政工程拌和站。液化天然气(LNG)，是在常压下将天然气冷冻到-162℃左右，使其变为液体(LNG)，并将液化天然气通过铁路或公路用低温容器运输到各个拌和站。LNG的体积可以缩小到标准状态下气态体积的1/600左右，单位体积天然气的储运成本较CNG低，较适用于大型项目的沥青拌和站。

3.2 清洁能源释放

由液化天然气(LNG)专用槽车运来的液化天然气，在使用时利用LNG贪槽增压气化器，将LNG槽车压力增高，然后通过阀门组将LNG输送至LNG空温式气化器，通过调整压力，使出口压力为0.5～0.6 MPa，再通过二次调压、计量、加臭后，使其出口使用压力达到0.2～0.3 MPa，然后送入燃烧装置。在加压和输送过程中，要始终能够自动检测管道压力和出口压力，超过限值时，能够自动警报提示。

供应过程中，罐内会产生大量的蒸发气体(BOG)，可使用BOG压缩机对这部气体进行回收再利用。

3.3 燃烧系统的改造

沥青拌和站加热系统的改造可分为更换和改造。可以直接更换为燃油和燃气两用的燃烧器和燃气专用燃烧器，也可以在原燃油燃烧器的基础上进行改造，增加燃气功能，达到燃油和燃气双重功能。

沥青混凝土拌和站烘干筒所用的燃烧器，要具有在有限的燃烧空间内完成充分燃烧，在小空间内产生很高的热负荷，以高强度辐射换热以保证烘干筒内最佳换热效果，达到烘干加热混合料的目的。还要具有自动吹扫 、自动点火、火焰检测、负荷自动调节、熄火自动保护、可调整火焰大小，火焰角度的功能，以适应拌和站对不同混合料的加热烘干要求和安全要求。

这就要求在改造燃烧器的同时，要对燃烧控制系统进行改造，使温度能够随燃气和风量调节阀会按照比例自动提高和降低，确保可以将温度始终控制在设定的温度范围内。燃气管道上接入燃气压力保护开关，在低于和高于设定的压力下，燃烧器都不能启动，在正常燃烧时也会自动关闭燃烧机，保护设备的正常运行。燃烧器停止工作时，待火焰检测器检测到没有火焰后会自动停止运行，关闭燃气，达到操作简单，计量标准，安全可靠的目的。

4 洁能源替代的安全性和可靠性

4.1 清洁能源来源有保障

目前，我国天然气产量每年已达千亿立方米，在四川、内蒙、新疆、河北等省区均有较高分布，且液化天然气(LNG)工厂在全国各省也均有分布，加之我国铁路和高速公路日益发达，运输已不是问题，天然气的供应能够得到充分保障。

4.2 清洁能源安全性高

在我国，工业天然气的运输、存储、使用已是成熟技术，加强对存储装置、输送管道、增压装置和限位测量装置的检查与维护，天然气使用的安全性可得到保障。

4.3 清洁能源故障率低，使用可靠

传统燃烧装置由于使用的是液体或绸度较高的重油，燃料不易雾化，易受温度、管道、黏度、油泵等条件制约，在实际生产当中容易出现燃烧器点火问题.使用时需要提前预热，并定期清理管道和喷枪，对除尘布袋损害较大，可靠性差，而天然气不存在上述问题，且对除尘布袋影响交小，可靠性较高。

5 清洁能源替代的经济性

5.1 间接成本分析

由于燃烧油燃烧不可靠，燃烧质量不稳定，燃烧不完全，会造成清洗除尘袋频率加大，降尘袋寿命降低，更换燃烧油泵频率加大，导热油加热，辅助点火，定期清除积碳等费用加大，通过计算，每生产一吨沥青混合料的以上间接成本为1元左右。而天然气不存在以上问题。

5.2 直接成本分析

两用燃烧器新购置、控制系统、管道系统、安全设施等设备改造费用36万元，天然气由厂家供应，其存储、加注、运输成本均含在天然气报价中。

2012年10月，在京港澳高速公路正阳连接线3、4标段路面工程施工中，利用生产沥青混合料125 750 t，并以往历史数据进行对比，数据如下:

柴油、重油和天然气三种燃料生产混合料单位成对比

通过计算，以重油和天然气对比，生产7.06万吨混合料就可以把燃烧系统改造费用节省出来。

5.3 社会效益

以天然气为燃料介质的沥青混合料生产过程，在一定程度上可以降低混合料料在加热过程中受到重油燃烧残留物等有害物质污染，增加沥青与混合料的粘附性，提高了沥青混合料成品的品质，所以说，无论是从发展方向上，还是从经济性、安全性和可靠性上，公路工程沥青混合料生产中，清洁能源替代高污染、高能耗的能源将是一个趋势。

［1］尹清党.BOG压缩机在LNG接收站的应用［J］.压缩机技术，2009，(6).

U415.5

C

1008-3383(2013)08-0148-01

2013-03-05

杨波，男，工程师，从事公路工程施工的技术与管理工作。