楊玉良

（天津科技大學(xué)，天津 300222）

0 引言

歷年來，國內(nèi)的瀝青拌和機使用的絕大多數(shù)燃料是柴油，還有一些用到重油。隨著國內(nèi)外的燃油價格在不斷地攀升，使得油價漲價至每噸高達(dá)3500-4000元左右。而在瀝青混凝土拌和設(shè)備的生產(chǎn)中，單單就集料的烘干一項所消耗的柴油數(shù)量已經(jīng)占很大的一成，故柴油價格上漲導(dǎo)致了拌和設(shè)備生產(chǎn)的成本加大，給公路各方面的成本帶來了浮動也很大。經(jīng)過一些科學(xué)地分析，在瀝青混凝土拌和設(shè)備發(fā)動機燃料中，如何提高機械設(shè)備的燃煤率，提高燃燒的效率在整個工作流程中至關(guān)重要，降低機械化各方面的成本迫在眉睫。

針對上面的這種情況，在本著安全、節(jié)能、環(huán)保、簡便的原則下，本文提出了一種低壓燃燒技術(shù)，可以實現(xiàn)在原生產(chǎn)率不變的情況下，降低燃料的成本，提高燃燒率。瀝青是一種比較普遍的材質(zhì)，而這種材質(zhì)對于提高拌和機的經(jīng)濟效益有著非常實用的地方，真正認(rèn)識瀝青這種材質(zhì)且充分地使用它是當(dāng)前拌和機工作的急需和重心。

1 瀝青混凝土拌合機工藝流程分析

在公路路面的施工和養(yǎng)護都會用到瀝青混凝土拌合機，一般根據(jù)具體的施工過程，瀝青混凝土拌合機的主要完成的部分分別是冷礦料的烘干，冷礦料的加熱和計算冷礦料，故具體的瀝青成分要按照具體工作的加熱工作按照一定的比例進行的，才能將所需要的成品料加工完成。在目前，主要流行在我國的拌合機按照工藝流程的不同，大致有下面的兩類，分別是強制間歇式瀝青拌和機和滾筒式瀝青拌和機。

第一種拌合機的主要特點是強制式，這種拌合機將冷礦料的烘干、加熱以及熱瀝青的拌和按照不同的時段在不同的設(shè)備中進行拌和，其主要的工藝流程如圖1所示。

圖1 強制間歇式瀝青拌和機工藝流

第二種拌合機是上世紀(jì)七十年代最先出現(xiàn)在國外的一種新型拌和工藝，它的主要特點是非強制式，即冷礦料的烘干、加熱與瀝青的拌和是同一時間在同一種滾筒中進行的，礦料在旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)自行跌落而實現(xiàn)被瀝青的裹覆，其主要的工藝流程如圖2所示。

從上面的兩種工藝流程中可以看出，石料烘干、加熱雖然工作時間不同，但是是這個流程中必不可少的主要工序，故充分提高瀝青的燃燒程度對整個工作流程來說是十分關(guān)鍵的一步，對經(jīng)濟效益的提高非常客觀。

圖2 滾筒式瀝青拌和機工藝流程

2 瀝青混凝土拌合機低壓燃燒技術(shù)

瀝青混凝土拌合機的主要燃燒的特征是用高壓技術(shù)進行噴射，整個流程如圖3所示，先用高壓齒輪泵推送燃油到噴嘴，利用高壓將這些燃油送到高速旋轉(zhuǎn)的空氣中去，然后就可以進行混合，最后燃燒。這種高壓主要是油瀝青泵和管路閥門系統(tǒng)組成進行運轉(zhuǎn)提高的，然后在調(diào)整閥門的同時不斷調(diào)整高壓的強度，來依靠這個變化來進行調(diào)整燃油的量。常用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是頂針和噴射孔，特點是結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，均勻霧化，消耗品少，但是這種比較針對顆粒大小均勻的低牌號燃油。針對這個情況，采用瀝青這種材質(zhì)的燃油，在進入高速旋轉(zhuǎn)的空氣中進行燃燒，很容易形成顆粒在10μm左右的物質(zhì)，是的霧化和燃燒的效果均達(dá)到極好的目的。

圖3 供油系統(tǒng)

瀝青算是一種比較復(fù)雜地高分子的混合物，只要含有元素C和H，其中C占有80%，而H只占到了20%不到，故可燃點低，具有比較良好的熱值，燃燒的性能高，且在與空氣混合燃燒的過程中不會產(chǎn)生有害的物體，因高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的小顆粒，可以使室內(nèi)溫度在很短的時間到達(dá)到較高的熱值，滿足瀝青拌合機的然后要求，進行礦物質(zhì)的烘干等工作。根據(jù)瀝青的特征，我們采用了一套的數(shù)學(xué)理論，假設(shè)在一定的條件下，也就是鋼材用量一定，鋼罐體外部保溫層采用厚度6cm巖棉材料，而保溫層外部才用δ=0.6mm金屬薄板，鏈接之處采用的是δ為5mm的A3鋼板，經(jīng)試驗論證該常臥式油罐經(jīng)外部的壓力測試，標(biāo)準(zhǔn)在0.8Mpa，且罐體用抽芯鉚釘進行固定，鞍式支座作底座，端面為平板封頭。整個鋼罐體L=2000mm，j內(nèi)=1200mm，有效容量定為V1=0.75V=0.75×2.3m3=1.7m3，電熱力功率在24kw。

現(xiàn)使用瀝青燃油注入到高壓泵內(nèi)，然后射入燃油系統(tǒng)內(nèi)進行高溫加熱，假設(shè)在剛開始的溫度為t1為130℃，最終加熱到了t2為200℃，在加熱的過程中記錄一些數(shù)值，提取了加熱需要的時間和每小時加熱瀝青的量值兩個特征值來說明瀝青的使用情況，同時與傳統(tǒng)的燃油進行了對比。

1）加熱時間計算：

其中，M，Cm分別代表加熱瀝青總量(kg)和平均比熱，取M＝1700kg，Cm＝2.1KJ/kg ·℃，Δt＝t2-t1，則 Q吸＝ 1700kg×2.1KJ/kg ·℃ ×(200-130)℃＝249900KJ，因Q散數(shù)值較小，可以忽略不計。

其中，P代表加熱裝置輸出功率(KW)，取P＝8KW×3＝24KW，T為加熱時間(h)，J為熱功當(dāng)量，值J＝3600KJ/kw ·h；η為加熱系統(tǒng)熱效率，取η＝0.8。

2）每小時加熱瀝青量

有上面的公式可知，得到了如表1所示的實驗結(jié)果對比圖。在溫度的變化一定的情況下，使用瀝青的攪拌器需要的時間在3.66h比普通燃油少了差不多一半的時間，且在伴隨著溫度的逐步加熱，使用瀝青的攪拌器加熱相同的溫度所需要的時間也在不斷地減少。根據(jù)已有的條件和上面的公式可以得出，在從120℃加熱至200℃這個過程中，可以將470kg瀝青在一個小時內(nèi)進行加熱，而普通的燃油卻多耗費了將近三分之一。

表1 實驗結(jié)果

從上面的計算過程中可以知道，整個燃煤系統(tǒng)在使用了瀝青燃料之后，平均的油耗需要的每噸拌和料只需花費5kg的瀝青燃料，就既保證這個裝置的正常運作，又可以滿足對環(huán)境的污染程度最小，且瀝青加熱需消耗的材料最合理，需要花費的時間也最少，使得燃燒供給系統(tǒng)工作穩(wěn)定，經(jīng)濟效率高。

3 結(jié)論

在本文中提出使用瀝青最為燃油進行加熱的方法，采用了電加熱，全封閉，使得在生產(chǎn)過程中，無廢水、廢渣排放，噪音低，對環(huán)境無污染，符合環(huán)保要求，同時燃燒時，合理調(diào)節(jié)風(fēng)油比，電器控制設(shè)置使得霧化效果良好，正常燃燒的情況下就可以使溫度滿足各種工況條件下石料烘干等其他工作要求。這種燃油系統(tǒng)技術(shù)的改造實現(xiàn)了降低拌和成本，在實際的使用中也可以起到一定的功效。

[1] 黃曉明, 趙永利, 高英.高速公路瀝青路面設(shè)計理念與方法[M].北京: 人民交通出版社, 2006.

[2] 安徽省公路局.公路養(yǎng)護機械化關(guān)鍵問題研究與應(yīng)用驗收鑒定報告, 2003.10.

[3] 峁詩松, 周紀(jì)薌, 陳穎.試驗設(shè)計[M].中國統(tǒng)計出版社,2006, 117-135.

[4] 中國公路學(xué)會筑路機械學(xué)會, 公路筑養(yǎng)路機械保修規(guī)程.路面機械[Z].北京: 人民交通出版社, 1995.