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沥青混合料拌合站中重油燃烧机的选型和应用

   日期:2017-09-07    
近年来柴油价格持续上涨,给消耗大量柴油进行骨料加热的沥青混合料生产带来了很大的成本压力。对于以柴油为主要燃料的沥青混合料拌合站来说,如果配置重、柴油两用燃烧机和重油供给系统,改用价格相对便宜的重油,将可能有效控制燃油成本。目前,市场上有不同品牌、不同性能的重油燃烧机,在进行配置选型或者改造直用的过程中,应该特别注意以下几个问题。
  (1)重油的分类和选用。目前市场上重油的种类和供应来源比较丰富,一般是按其流动性分成由低到高的不同牌号,牌号越高,运动粘度值越大,主要碳氢化合物的碳链就越长,碳氢比也越大,燃烧时需要吸收更多的蒸发热,同时价格也越便宜。国内市场上常见的180号重油和380号重油是按ISO8217-2005标准分类的,即表示在50℃时,运动粘度分别在180mm2/s和380mm2/s以下。重油的其他主要技术指标还包括含硫量、闪点、含水量等,参见表1。国外其他分类标准还有英国BS2869标准、日本JIS的K2205-1980标准、美国ASTMD396-80标准等。国产重油是根据100℃时的运动粘度来划分的,按行业标准SH/T0356-1996,常用的牌号有5号轻、5号重、6号和7号重油等。应该尽量选择技术参数优良的重油,这些指标决定了重油的安全性和对环境的危害程度,否则燃烧过程中可能产生刺激性气味或者其它问题,不能确保达到空气排放和环保要求。
表1:按ISO8217-2005标准分类的几种燃料油

  (2)重油燃烧器的结构形式和适用重油的范围。随着燃烧机技术的发展。重油燃烧器在安全性、可靠性、经济性和环保性等方面已经有很大的进步。市场上常见的重油燃烧器品牌,国外的有日本的日工、意大利的ABS、美国的豪克等,国内的有北京的帝吉博纳、西安的威莱特等。这些重油燃烧器一般由燃料供给系统、供风系统、燃烧和控制系统组成,以分体式为主,一般都具有可靠的点火前清扫、非正常熄火保护、燃气低压保护、燃油低压保护等功能,以及重油保温和升温的自动控制和安全保护功能。有的同时具备高压电子点火机构和气体二级点火机构,具备喷射嘴前加热装置或者二流体喷嘴,有相互独立的风机电机和油泵电机,有的甚至具有相互独立的变频调速器,燃烧效果好,能够适用柴油、30号重油和180号重油,甚至适用380号以上的重油,功率调节比一般为1:4~1:8,最大燃油燃烧量有的达到3000kg/h。
  (3)重油燃烧机的喷射机构和雾化方式。目前,沥青混凝土拌合机配套的重油燃烧机以高压喷射技术为主,其原理是通过高压齿轮泵或者螺杆泵,将燃油输送到喷嘴后,喷射进入强烈旋转的空气中,进行混合、燃烧。这种喷射机构可以采用中心喷射孔形式,也可以采用圆环喷射端面形式,喷射压力一般在1.5~3.0MPa左右。第一种喷射结构是顶针和喷射孔结构,依靠调整油压和调节顶针与涡流喷射孔的间隙得到更加宽广、稳定的燃油量调节范围,具有结构简单、成本较低、雾化均匀、易耗品较少的特点,比较适用于颗粒大小均匀的低牌号燃油。第二种喷射结构是用一个高速旋转的圆锥形转子代替顶针,用圆锥形定子腔代替喷射孔,构成一个研磨机构,一些粒径在150µm以上的燃油颗粒经过这个研磨机构后,变成50µm左右的颗粒,再经过圆环式的喷射端面进入强烈旋转、燃烧的空气,在高温受热后很容易破裂成为10µm左右的颗粒,雾化和燃烧效果很好。这种喷射结构主要依靠燃油压力和锥面问隙的变化来调节燃油量,制造和加工精度较高,特别适用于重油、渣油。目前,国内外市场上还有一种介质雾化技术,其原理是利用燃油和压缩气体进行预先混合,借助压缩气体的高速喷射和膨胀特性,加速燃油的流动,再喷射第二次进入空气,进行雾化。第一种结构在喷射孔或者喷射圆环端面前增加一一个管腔,压缩气体从圆周上4~8个均布的入口沿着切线方向喷射进入,燃油在经过这个旋转涡流时,随着压缩气体的喷射、膨胀完成预先混合,最后离开喷射装置,第二次进入强烈旋转的空气。第二种结构是在喷嘴座里增加一个混合管腔,燃油和压缩气体分别从管壁上2~4列均布的小孔进人混合管腔,压缩气体一边填充燃油颗粒之间的间隙,一边携带着燃油颗粒经过中心喷射孔或者圆环式喷射端面离开喷射装置,第二次进入旋转的空气中,由于这种燃油颗粒会跟随空气一起膨胀,所以也叫做“空气爆炸式”。这种空气预先混合技术,能够使雾化颗粒更加均匀,能够适应流动性比较差的燃料,比如380号重油等。目前,国内的沥青混合料拌合站的厂家也开始陆续配用这种重油燃烧机。
  (4)重油燃烧机的给风系统。一般来讲,要完全燃烧重油需要更多的空气量,如在标准气压状态下,完全燃烧1kg的柴油大约需要配送15m3的空气。以2000型拌合站为例,每小时产量为160t,每吨产品消耗重油以7kg计算,那么每小时消耗重油为1120kg,给风机每小时的配给风量应该为1.68万m3。对燃烧区而言,保持适当的压力有利于缩短燃油着火延时时间,延长加热时间,提高加热效率。空气经过节风门和稳焰盘后,能够保持稳定流量和压力,压力一般为3000Pa左右。压力太高,火焰过长,会增加布袋除尘机构功率,或者导致尾气温度偏高,

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