沥青混合料拌合站天然气加热改造

李强 潘振华

【摘要】天然气作为一种新兴的燃料能源，以其热值高、燃烧充分、低碳环保的特性，在工业生产中得到广泛应用。尤其是在天然气输送方便的地区，天然气的广泛应用与使用为企业带来了很可观的经济效益。为此，我们打破沥青混凝土拌和站以燃烧柴油或重油的传统加热方式，而采用天然气加热。本文第一作者为该项目技术负责人，第二作者为路面主任工程师，该论文完成2014年11月。

【关键词】重油天然气 改造 燃烧器 环保 效益

1.重油的分析

1.1概述

重油是成品油的一种，又称燃料油，主要由石油的裂化残渣油和直馏残渣油制成，其特点是分子量大，粘度高，沥青胶质多。

重油的主要技术指标有粘度，含硫量、闪点，水分、灰分，残碳、机械杂质等。

1.2粘度

它是对流动性阻抗能力的度量重油最主要的性能指标，是划分重油等级的主要依据。粘度的大小表示重油的易流性，易泵送性和易雾化性能的好坏。

1.3含硫量

重油中的含硫量过高会引金属设备腐蚀和环境污染。

1.4闪点

油品在标准条件下加热至某一温度，由其表面逸出的蒸汽刚好能够与周围的空气形成可燃性混合物，当标准测试火源与其混合物接触时立即引起瞬时的闪火，此时的温度即为闪点。闪点过低容易引发火灾，存在安全隐患。

1.5水分

水分的存在会影响重油的凝点，还会影响机械的燃烧性能。

1.6灰分

燃烧后剩余不能燃烧的部分。

1.7残碳

一定量的油品在无空气补充的条件下受热，油品经高温分解，聚合及焦化后所留下的不挥发残渣。

1.8机械杂质

一般指的是灰尘、土壤等非金属物质和工程杌械在使用过程中自屑，磨损产物等。

2.沥青混凝土拌合站使用重油存在的问题

2.1它成分复杂，不易操作。

由于重油成分变化较大，容易造成燃烧器、储存罐，设备等不能适应所有类型的重油。在一批油品使用良好的情况下而又无法适应另一批油品，造成更换油品时需要核对，及时进行调整。重油的热值变化也比较大，调节困难，有时候出现一种油品和另一种油品无法混合的情况。重油机械杂质和灰分较多，含硫、磷量较多，腐蚀性也较强，积炭和结焦现象比较严重，对喷油头磨损较大，当喷油头磨损至一定程度时将不能保证火焰直射滚筒烘干区，直接烧向保温盒和滚筒壁，很容易将挡火圈烧变形，严重时塌落、融化。

含有硫和各种微量金属元素的重油燃烧时会导致燃烧器部件的积垢，在热通道上堆积，这样就影响了重油的流动，降低了燃烧器的输出功率.积垢也可能影响燃机部件的内部冷却.并能引起金属表面的静电腐蚀。

2.2维修率高，导致成本增加。

重油中灰分，残炭，机械杂质和含硫量较大，特别是催化裂化的循环油和燃料油硅、铝催化剂使泵体和阀体磨损加速。其中，燃油增压泵齿轮的齿尖部位受到磨损，配合间隙逐渐增大，润滑油膜也遭到破坏，工作几百小时后变磨损严重，压力下降，影响雾化效果和火焰形状，燃烧时难以达到白炽灯状态，骨料加热慢，从而使生产率降低。因此生产中要及时维修或更换增压泵。

还有重油中的机械杂质容易堵塞滤网。造成油泵磨损和喷头堵塞，影响正常燃烧，生产过程中要经常清洗滤芯和喷头。

另外，由于燃油压力高，如果重油中的固体颗粒物处理不当时，油泵很容易被损坏。

2.3油质不稳定

当燃烧不充分时，石料表面会有粘油而影响沥青砼的质量。

2.4污染严重

使用重油作为燃料的沥青混凝土拌和站面临着严重的空气污染问题，重油粘度过大时雾化很差，燃烧不充分并出现浑浊黑烟，燃烧后残炭较多。

残留物质进入除尘器，粘附在除尘布袋上，使除尘布袋透气性变差，影响除尘效果，除尘器压差增大。严重时布袋几乎被残炭物质糊满，回收粉及烘干后的骨料颜色变黑，除尘器不能正常工作。不仅污染环境，而且降低了除尘布袋的使用寿命。

3.天然气能源

3.1天然气简介

天然气是一种热值高、燃烧稳定、清洁环保的优质能源。天然气比空气轻是比较安全的燃气之一，一旦泄漏，立即会向上扩散，在开阔区域不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量和氨氧化合物排放量，并有助于减少酸雨形成，缓解地球温室效应，从根本上改善环境质量。

随着天然气的普及，特别是压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）的推广和应用，天然气已经成为最清洁并且价格合适的燃料，当具备天然气气源时，选用天然气供应瀝青混泥土搅拌站不仅效果好、安全性高、管理方便、而且成本降低。

3.2压缩天然气

压缩天然气（ Compressed Natural Gas），简称CNG，是经过脱水、脱硫等净化处理工艺，通过多级压缩使天然气成为压力达到20-25MPa的高压气体，组分较为单一、纯净，是理想的民用或工业燃料，CNG通过车载的方式运输供给用户使用。

压缩天然气有如下优点：

（1）气质洁净，热值高，燃烧完全；

（2）操作成本低；

（3）压缩天然气相对来说价格低廉而且长期稳定。

目前我国天然气处于发展阶段，管道天然气供应严重不足，远远不能满足用户的需求。因此，压缩天然气成为向管道天然气发展的重要补充和过渡。

CNG除用于汽车燃料外，也适用于距离气源较近（200Km）地区的城市燃气和工业燃料。因此，选用CNG替代重油是比较号的方案。

4.沥青混凝土拌合站重油改天然气比较分析

4.1重油改天然气优缺点对比

4.1.1熱值对比

重油热值8500-9500大卡/公斤，热效率40%； 天然气热值8900-9200大卡/方，热效率60%。

4.1.2经济效益

从长远利益上看，柴油及重油价格波动比较大。天然气属于民用燃料，价格上始终变化不大。

4.1.3运行管理

重油燃烧器在燃烧的过程中会经常出现一些故障，比如点火困难每种油加热温度不同等给用户造成诸多不便。维修成本很高，对人力、物力、财力都是一种无形的浪费；使用天然气，设备一旦调试运行，很长时间之内不用维修，干净又省人工。

4.1.4环境保护

重油燃烧不完全，产生黑烟，污染环境；改用天然气，燃烧充分，无烟、无味，洁净环保。

4.1.5优化质量

由于重油燃烧后有残渣，与成品料混合在一起影响了料的质量，而天然气燃烧后主要产生CO2，H2O就避免了以上情况的发生。

4.2重油、天然气使用成本分析

名称

重油（公斤）

天然气（方）

单位热值（大卡）

8500～9500

8900～9200

热效率

40%

60%

单价（元）

4.3

3.0

吨（拌和料）耗燃料

6.5

6.0

燃料成本（元）

27.95

18.0

节约成本（元）

0

9.95

假设年按生产30万吨沥青砼计算：

改用天然气后节约燃料费9.95×300000=2985000元/年

燃烧机改造费用10-30万元，不同品牌和型号，价格也不相同，用户可结合实际情况选择天然气燃烧机。

从上述可以得出结论，天然气替代重油，对环境保护有着积极作用，同时也解决了成本、控制、污染等一系列问题。

5.项目实施方案

建立天然气调压计量站；安装厂区管道；重油燃烧器改造为天然气燃烧器。对于远离天然气气源的场区，使用高压撬车拉运CNG到沥青混凝土搅拌站。对于便利场区，可直接采用管道输送。

总结

沥青拌合站改用天然气作为燃料后，将没有因燃烧系统出现问题而停产。并且通过对当地天然气资源的充分利用，不仅生产中方便控制，降低了拌合站的维修率和生产成本，而且还进一步树立了"安全生产，环保生产"的科学理念，为企业带来了巨大的经济效益，推动公路建设事业更好、更快的发展。