改造完成◆.04海南三亚

本文分享了三亚某公司沥青搅拌站油改气案例，相关数据均真实可查。

一、项目概况

三亚某公司沥青站型号为LB（最大生产能力为t/h），最初其使用重油作为搅拌站燃料，能耗为7kg/吨沥青。为开发该工业用户，三亚某燃气公司投资购买A厂家燃气燃烧器，但是试运营期间能耗高达10.55Nm3/吨沥青，导致此沥青搅拌站停止使用燃气燃烧器，重新使用重油作为燃料。

针对该情况，通过考察调研能耗过高的原因，最终确定为燃烧器本身的问题，因此对燃烧器进行了更换，使用B厂家供应的燃烧器，通过调试，最终能耗降至5.7Nm3/吨沥青。

二、沥青混合料生产工艺流程

沥青混合料生产工艺根据搅拌方式的不同，可分为强制间歇式和连续式两大类。

连续式沥青混合料搅拌工艺，即采用连续不间断的搅拌方式生产，骨料的加热烘干和混合料的搅拌在同一个滚筒中连续进行，但连续式搅拌设备无法保证严格的级配，受矿料的影响较大；强制间歇式沥青混合料搅拌工艺，是指骨料的加热烘干和混合料的搅拌是强制周期性进行的。

我国使用的骨料品种杂、变异性大，部分料场无料棚使材料的含水量变化也较大，以上因素导致我国98％以上的搅拌设备都是强制间歇式，并在高等级公路施工的相关标准中做了明确规定。三亚某公司沥青搅拌站型号为强制间歇式，其工艺流程如下图所示。

1.集料给料机2.倾斜皮带给料机3.干燥滚筒4.热集料提升机5.振动筛6.热集料计量斗7.粉料仓8.沥青供给系统9.搅拌器10.成品料仓11.除尘器

强制间歇式沥青搅拌工艺流程图

工艺流程：

（1）将不同规格的砂子、碎石经冷矿料储存及配料装置的给料机进行初配后，由给料机送至干燥滚筒烘干、加热及除尘后从滚筒排出，由热矿料提升机送入振动筛进行二次筛分，筛分好后按预先设定的比例先后进入热矿料称料斗称重计量；

（2）储存在保温罐内的热沥青由沥青输送泵经带保温的沥青管道，抽送至沥青称量桶内称重计量；

（3）石粉等填充料由粉料仓输送至称重计量；

（4）各种材料按配合比分别计量后，按预先设定的程序先后投入到搅拌器内进行强制搅拌，待拌和均匀后，送至成品储存仓内储存。

三、使用A燃烧器能耗偏高原因识别

影响沥青搅拌站能耗的因素主要有冷骨料的含水量、骨料粒径合格率、燃烧器及风机的控制及成品料仓、管路的保温等。

3.1冷骨料的含水量

根据对骨料烘干加热过程的分析，烘干加热系统热量平衡可用下式表达：

骨料烘干加热吸收的热量+烘干滚筒散失的热量=燃烧器产生的放热量

其中：骨料烘干加热吸收的热量=骨料在预热区吸收热量+水分在烘干区吸收热量+骨料在加热区升温到预定热骨料温度吸收的热量；水分在烘干区吸收热量=蒸发吸收热量+升温吸收热量。

经计算，1t骨料含水量增加1%需消耗天然气为0.76Nm3。按照烘干滚筒燃烧天然气能耗为7.6Nm3/吨沥青计算，能耗大约增加10%。控制石料中含水量对于节能降耗很重要。

根据调研概况，三亚某公司沥青搅拌站骨料有遮挡雨棚，骨料含水量为正常范围，不会增加能耗。

沥青搅拌站骨料堆放现场图

3.2石料粒径合格率

干燥系统在对石料湿度要求很高之外，还对石料的颗粒大小以及石料的形状规整程度有一定的要求。冷骨料干燥系统在运行过程中，石料的粒径大小合格率小于70%的石料会加大溢料的工作力度，这样做的后果便是燃料浪费。

骨料堆放现场图

同时，石料的粒径也会影响沥青搅拌机的运行效率。根据相关文献，如果石料粒径偏大，将导致搅拌机搅拌效率下降，如果石料的孔径合格率低于80%，搅拌机的运行效率会降低20%，如果孔径合格率低于60%，搅拌机的效率就会降低55%以上，这也会造成大量的能源消耗。

根据现场调研，三亚某公司沥青搅拌站石料的粒径合格率高于90%，对搅拌机的效率影响很小，不会增加能耗。

3.3成品料仓及管路的保温

设备的保温措施作为沥青搅拌站中节能降耗的方法之一也非常重要。常用的方法是用保温材料附于沥青罐、管路或阀门等设备上，形成保温层，降低热量损耗。同时要注意由于保温层的使用寿命周期，出现风化、老化等现象时要及时进行修补。

根据调研情况，三亚某公司沥青搅拌站对沥青搅拌机进行了定期维护，管路外壁的保温层无老化、管道内壁无出现裂缝等，保温性能良好。

3.4燃烧器和风机的控制

燃烧器是沥青搅拌设备的核心组成部分，其性能和设计合理性直接决定了整个设备的效率和成本。这就要求设备的结构设计合理，参数匹配适当。燃气燃烧器的核心参数涉及鼓风机、引风机选型，配风系统，燃烧头，燃烧头与配风系统的匹配，风气比例系统的设计等。

经三亚某公司沥青搅拌站现场调研，原使用A燃烧器的温度加热时间为30分钟，重油的温度加热时间为15分钟，两者相差约15分钟，燃烧器升温方面存在问题。最终确定能耗过高原因是燃烧器本身问题，因此对燃烧器进行更换并重新调试。

四、燃烧系统改造技术方案

由于前期能耗过高，沥青搅拌站停止使用原燃烧器，三亚中燃重新购买进口燃烧器来保证正常运营生产。以下工艺改造方案主要说明干燥滚筒中的燃油燃烧器改造为燃烧天然气。

4.1燃油燃烧器简介

燃油燃烧器主要由高效风机、燃烧室、旋流板、燃油喷嘴、燃油供给路、雾化介质（空气）供给路、自动点火系统、火焰监测系统、鼓风监测系统、风油配比调节系统及消音器等部件组成，其中，旋流板、喷嘴、点火系统安装于二级燃烧室内部，如下图所示。

燃油燃烧器及其内部结构

在设备运行时，在压缩空气的作用下，燃油在喷嘴内被自动进行雾化，并在喷出喷嘴后和风机产生的空气进行彻底的混合。点火电极产生的高压电火花将丙烷引燃产生点火火焰，点火火焰再将雾化好的燃油引燃。通过电气系统控制电动执行器的运动，从而使设备以适当的风油比进行火焰大小的调节。

4.2燃油燃烧器改为燃烧天然气

燃烧器安装于干燥筒一端，须产生长而明亮的稳定火焰，从而实现对干燥筒内冷骨料的均匀加热；同时燃烧器燃烧过程中保证不易回火和被吹熄。因此，若改造天然气为燃料，燃烧器配风系统的改造，主要是对旋流板尺寸、送风量及风门进行调整改造。通过调整，使火焰保持稳定，燃气与助燃空气的充分混合、完全燃烧以及保证火焰形状和滚筒形状匹配。

（1）更换燃烧器风道组件

将原燃油结构的风道组件改为外部环形气槽结构，在带有扩口的喷口下，回流区的尺寸及回流量均明显增加，有助于保持火焰的稳定。

更换燃烧器风道组件

（2）新增燃气喷嘴组件、更换旋流板

原燃油的喷嘴布置在旋流板的径向中心，改为燃气燃烧器后，需增加10个气喷嘴背离稳焰盘中心、5个气喷嘴朝向稳焰盘中心，交替安装。

燃烧器旋流板的几何尺寸包括旋流板外圈直径、内圈直径、旋流板的叶片数量、旋流板叶片与轴线之间的夹角、叶片厚度及叶片形状等。通过调整旋流板几何尺寸，使其产生合适形状、稳定的火焰。

增加燃气喷嘴组件、更换旋流板

（3）调整燃烧空气量

燃气和燃油两种情况下，燃烧器所需的空气量存在差异。当使用燃料为重油时，理论空气量约为10~11Nm3/kg重油，而使用燃料为天然气时，理论空气量约为10Nm3/Nm3天然气。需调整轴流风机的进风量及风门开度，确保燃气完全燃烧。

（4）燃烧器更换

将原有的燃油喷枪系统变为燃气系统，在控制回路上设置了燃气阀组。改造后，在任何燃烧工作流量下都应确保进入燃烧器的供气压力稳定，且波动≤±2kPa，并设置燃气入口压力为45kPa±2kPa。

燃气燃烧器

4.3燃烧热效率计算

热平衡示意图

把炉子作为一个整体考虑，包括炉膛和空气预热器两部分。凡进入这个区域的热量都是炉子的热收入，离开的都是热支出。炉膛的热收入包括：燃气的燃烧热；热支出包括三项：蒸发物料水分所需热量、物料烘干至规定温度所需热量、炉膛烟气带走的热、燃料不完全燃烧带来的损失以及烘干筒体表面散热损失。

表1加热炉热平衡表

因此可计算热效率为：79.4%

*经济性对比分析

三亚某公司沥青搅拌站目前生产能力为t/h，按一年8×=h生产时间计算，则年生产能力为35万吨。取天然气工业用气价格3.5元/Nm3，重油价格元/吨，对比分析生产单位沥青混合料产品所需的燃料费用，如下表2所示。

表2沥青搅拌站燃气统计

由表2可看出，使用B天然气燃烧器的能耗费用相比使用重油降低约18.4%，使用B天然气燃烧器的能耗费用相比使用A天然气燃烧器降低约45.8%，经济效益明显。

*燃烧器品牌选择

国内锅炉品牌所用燃烧器90%以上为进口燃烧器，但沥青搅拌站由于工作条件复杂，很多搅拌站为个人企业，搅拌站内常用的燃烧器反而大部分是国产燃烧器。由于用户不多，国产燃烧器的知名品牌通常也未过多涉猎这个领域。在沥青搅拌站行业，做的较好的国产品牌为南方路机，但其价格较贵，型燃烧器报价40万左右。结合调研资料，对4家燃烧器企业进行了比较，如下表3所示，其报价范围在15~30万。

表3各企业燃烧器特点比较

在选择燃烧器时，除了考虑技术水平以及设备报价情况等，建议与燃烧器厂家签订合同时，条文说明燃烧器验收的条件之一为：能耗达到目标值（可根据实际情况确定，如7~8Nm3/吨砼）。

（1）沥青搅拌站天然气改造方案较易实施，主要对干燥滚筒的燃烧器进行改造。

（2）实地调研沥青搅拌站，获得影响能耗主要的因素，包括冷骨料的含水量、骨料的粒径均匀性及燃烧器配风系统。通过更换燃烧器及现场调试，有效降低能耗，沥青搅拌站产品单位能耗由10.55Nm3/吨砼降低至5.7Nm3/吨砼。

（3）从经济性方面看，沥青搅拌站油改气可实现明显的经济效益。使用B天然气燃烧器的能耗费用相比使用重油降低约18.4%，使用B天然气燃烧器的能耗费用相比使用A天然气燃烧器降低约45.8%，经济效益明显。