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行业新闻

沥青混合料半合站中生物质燃烧机的选型和应用

沥青混合料半合站中生物质燃烧机的选型和应用

    [摘要]介绍几种典型的沥青混合料拌合站生物质燃烧机,就其结构和性能特征进行了对比,为生物质燃烧器的购置选型、改造和使用提出了一些建议。

    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、柴油两用燃烧机和生物质供给系统,改用价格相对便宜的生物质,将可能有效控制燃油成本。目前,市场上有不同品牌、不同性能的生物质燃烧机,在进行配置选型或者改造应用的过程中,应该特别注意以下几个问题。

    (1)生物质的分类和选用。目前市场上生物质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,远动粘度值越大,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号生物质和38()号生物质是按ISO8217 - 2c)()5标准分类的,即表示在5()℃时,运动粘度分别在18()mn/,/s和380mm!/7s以下。生物质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、表l  按IS08217 - 2005标准分类的几种燃料油

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┃                                ┃              ┃3()号生物质     ┃80号生物质      ┃  180号生物质   ┃38(J号生物质    ┃                  ┃

┃    技术参数                    ┃(J号柴油     ┃              ┃              ┃              ┃              ┃  测试方法        ┃

┃                                ┃              ┃  ( RMA)      ┃  ( RMD)      ┃( RME.RMH)   ┃( RMG.RMK)   ┃                  ┃

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┃                                ┃   (2(JoC )   ┃              ┃              ┃              ┃              ┃                  ┃

┃在511℃时运动粘度不超过/(mms)  ┃              ┃    3()       ┃    8I)       ┃    18()      ┃    38()      ┃IS031c)4          ┃

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┃                                ┃  (2(1℃)     ┃              ┃              ┃              ┃              ┃IS036751          ┃

┃在1 5℃时密度/( kg/m3)         ┃              ┃    U6().()  ┃    98()()    ┃    991(1     ┃    991.(J    ┃                  ┃

┃                                ┃841)~86()’  ┃              ┃              ┃              ┃              ┃IS012185          ┃

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┃含硫量/%                       ┃    f)2+      ┃    3 5       ┃    4()       ┃    4。5      ┃    4 5       ┃IS014597,,t 8754  ┃

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┃闭口闪点/℃                    ┃    55'       ┃    6()       ┃    6()       ┃    6()       ┃    b【)      ┃IS0271U           ┃

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┃含水量/%                       ┃              ┃    (J 5      ┃    (J 5      ┃    (J 5      ┃    ()5       ┃  IS03733         ┃

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┃  估计热值/ckcal/kg)           ┃    U6()()    ┃    1(12(1()  ┃    1(J5()(J  ┃    1 1()()(J ┃    11 5()()  ┃                  ┃

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┃价格,/(元/t)               ┃    670【J    ┃    53(J()    ┃    47()()    ┃    42()(J    ┃    37clc)    ┃                  ┃

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*为按国家标准的参数数值。

    (2)生物质燃烧器的结构形式和适用生物质的范围。随着燃烧机技术的发展,生物质燃烧器在安全性、可靠性、经济性和环保性等方面已经有很大的进步。市场上常见的生物质燃烧器品牌,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。这些生物质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,以及生物质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号生物质和180号生物质,甚至适用380号以上的生物质,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)生物质燃烧机的喷射机构和雾化方式。目前,沥青混疑土拌合机配套的生物质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. OMPa左右。第一种喷射结构是顶针和喷射孑L结构,依靠调整油压和调节顶针与涡流喷射孑L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150pan以上的燃油颗粒经过这个研磨机构后,变成50ym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lOt_an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间隙的变化来调节燃油量,制造和加工精度较高,特别适用于生物质、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,进行雾他。第一种结构在喷射孑L或者喷射圆环端面前增加一个管腔,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列均布的小孔进入混合管腔,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孑L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号生物质等。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生物质燃烧机

    (4)生物质燃烧机的给风系统。一般来讲,要完全燃烧生物质需要更多的空气量,如在标准气压状态下,完全燃烧ikg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16()t,每吨产品消耗生物质以7kg计算,那么每小时消耗生物质为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若火延时时间,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,损害除尘布袋;压力太低,火焰直径太大,会造成回火,导致滚筒前段的端盖和拨料衬板过热,或者滚筒上形成严重积炭等。稳焰盘一般做成径向发散斜面出风口,空气流经时能够形成强烈旋转的涡流,加强了燃油颗粒沿轴向和径向继续扩散和混合。稳焰盘越靠近燃烧区,喷射机构近旁的小环流燃烧区就越小,火焰整体也就越短粗。也有一种沿同心圆周均布圆孔的稳焰盘,风阻大,有利于点火,但是这种稳焰盘一般需要较高的风压,需要配用大功率给风机,一旦给风机风压减小或者引风量减小时,近旁的小环流燃烧区就会增大,容易导致稳焰盘高温受热变形。

    (5)改善燃烧机的雾化和燃烧效果,提高匹配性能。火焰的形状、燃烧的效果基本取决于喷射机构、空气燃油调节机构和布袋除尘系统的匹配效果。比如20()()型的烘干简直径为2. 2m.长7. 5m,则火焰直径一般为1.5m左右,火焰长度可以在2.5~4.Om内任意调节。空气燃油比例调节机构可以采用机械式、液压式或者调速电机式,应确保在燃烧量调节范围内,空气供给调节合理,保证燃油的燃烧效果。判断供给空气量是否足够,生物质喷雾、燃烧是否良好,可以根据烟气监测仪器来监测:如果测得剩余氧气在5%以下,CO含量在1()【)PPm以内,可以认为接近完全燃烧。简单、实用的方法是依靠观察火焰的颜色和形状来判断空气是否足够,燃烧是否完全:接近完全正常燃烧时,火焰中心温度较低,辉度较小,为淡橙色;火焰外围是强烈燃烧区,热辐射强烈,辉度较大,颜色白亮;同时,外没有雪片状火星,排气没有黑烟。沥青混合料拌合站都具有一个布袋除尘系统和引风机,其名义处理风量一般是燃烧机给风量的3~6倍。在生产过程中,生物质燃烧机增加或减少燃油和空气星时,除尘系统根据燃烧机一端烘干筒的负压状况来增加和减少引风量。

在给风机和布袋除尘系统的匹配下,燃烧机一端烘干筒的活动端面处于负压状态,一般比大气压低lOO()Pa左右。精确、稳定的匹配是骨料升温控制和提高加热效率的关键,也是尽量减小给风机和除尘布袋机构能耗的关键。

    (6)生物质供给系统和加热安全。生物质在使用前应该进行升温脱水,否则管路中可能形成大量水蒸气积聚,容易造成供油压力不稳定,产生雾化、燃烧不完全现象,甚至中途火。根据生物质的粘度温度曲线,生物质一般保温和加热温度在5()~1 1【)C左右。比如,380号生物质升温脱水后,保温温度设置在81)℃左右,喷射机构前的快速加热温度可以设置在11()℃左右,这样既安全又节能。因为生物质开口闪点是13()℃,加热温度应该尽量保证比开口闪点低21)。C左右,避免产生火警。同时,加热温度太高,可能会出现结焦、堵塞喷嘴的情况。生物质供给系统应该与柴油供给系统并联,并且可以互相切换。利用这种设计能够增加生物质燃烧机的安全性和可靠性,开机时能够用液化气点火,引燃柴油,待柴油燃烧稳定后再切换成生物质,并在每一次停机前的l()min切换成柴油,这样就可以利用柴油清洗喷嘴相管路,为下次燃烧做好准备。此外,如果由于生物质供给系统、环保等原因暂停使用重油时,可以依靠柴油供给系统维持生产。沥青混合料拌合站重、柴油燃烧机供油系统参见图1。

    (7)使用过程中应该注意安全保护措施和减少环境危害。①在生物质燃烧器的使用过程中,操作者应该遵守操作规程,采取适当的保护措施,避免直接接触处于高温高压下的燃油,防止生物质泄漏、爆燃和火灾的发生。②给风机是噪声的主要来源,应该选择低噪声的给风机,在人风口应该安装消音装置和防护网格,防止杂物进入风道。③对于介质雾化燃烧机,应该选用质量可靠的空压机和空气储罐、压力调节器、过滤器和自动排水装置等辅助设备,以保证生物质的雾化效果。④越是高标号生物质粘度越大,越容易出现雾化和燃烧不完全,当出现产生黄烟、黑烟或者单位成品油耗突增情况时,应该注意检查供油压力、喷嘴、稳焰盘和布袋除尘机布袋等。

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点击次数:  更新时间:2018-07-28 22:25:13  【打印此页】  【关闭