于偉鵬

（中交二公局第三工程有限公司，陜西西安 710016）

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

瀝青拌合站是制備瀝青混凝土的關(guān)鍵設(shè)備，主要由烘干加熱系統(tǒng)、振動篩分系統(tǒng)等組成。通常情況下，骨料需要在160 ～180℃范圍內(nèi)加熱才能取得理想烘干效果，并且骨料烘干也需要持續(xù)穩(wěn)定的熱量供應(yīng)。因此，瀝青拌合站使用的加熱燃料及其配套的燃料器是影響瀝青混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。

最初，國外燃料以燃油為主，為能夠保證燃油燃燒，德國研發(fā)了渦流噴射式燃燒器。20 世紀(jì)80 年代初，國際石油危機(jī)爆發(fā)，國外開始對水煤漿進(jìn)行研發(fā)。但在水煤漿使用時，其中水分的蒸發(fā)需要消耗部分燃料燃燒熱量，導(dǎo)致運(yùn)行成本增加，瀝青拌合站工作效率低。因此，在水煤漿的基礎(chǔ)上，研發(fā)固體燃料是一種新的發(fā)展趨勢。

隨著技術(shù)的發(fā)展，20 世紀(jì)90 年代德國已經(jīng)開始研發(fā)替代水煤漿的固體燃料和與之配套使用的燃燒器。固體燃料及其燃燒器配合使用解決了水煤漿運(yùn)行成本高、瀝青拌合站工作效率低的問題，而且通過添加助燃劑，提高固體燃料燃盡率，降低污染物排放，減少了環(huán)境污染。隨著技術(shù)的發(fā)展，國外發(fā)達(dá)國家固體燃料及配套燃料器在瀝青混凝土拌合站得到了廣泛使用。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

20 世紀(jì)60 年代，我國開始瀝青拌合設(shè)備生產(chǎn)制造，燃料以燃油為主。由于我國屬于“富煤、少氣、貧油”的國家，煤炭在我國分布廣泛，且運(yùn)輸方便、成本低，用煤炭替代燃油作為瀝青拌合站燃料是發(fā)展趨勢。我國的水煤漿研究工作起步于20 世紀(jì)80 年代初，1983 年3 月我國第一批水煤漿試燃燒成功，至今我國瀝青拌合站仍然以水煤漿為主要燃料，部分使用燃油為燃料。而部分使用固體燃料的瀝青拌合站主要依賴進(jìn)口，每套固體燃料及燃燒器在500 萬元人民幣以上，價格昂貴，生產(chǎn)成本高。

為突破國際技術(shù)壁壘，我國加大力量開展了對固體燃料和燃燒器的研究力度。前期研發(fā)了PMC（碳百分比）固體燃料，但是容易復(fù)吸空氣中水分，而且粒度較大導(dǎo)致燃料燃盡率低，降低了瀝青攪拌站工作效率，造成了資源浪費(fèi)，同時存在污染物排放等問題。以提高 PMC固體燃料燃盡率、降低污染物排放為目標(biāo)，繼續(xù)對現(xiàn)有PMC 固體燃料進(jìn)一步研發(fā)，開發(fā)了一種新型固體燃料（PMC）及其燃燒器。經(jīng)過試用和檢驗(yàn)檢測，新型固體燃料（PMC）及其燃料器配合使用，燃料燃盡率高，污染物排放量低，且工藝穩(wěn)定，具備推廣的基礎(chǔ)[1]。

2 在路面施工中應(yīng)用PMC 新型燃料的重要性

目前，大多采用的是以燃燒油和中溫煤焦油調(diào)和的燃料，但由于市場上煤焦油和燃燒油的質(zhì)量非常不穩(wěn)定，為瀝青混合料生產(chǎn)帶來了很多問題。比如，燃燒不充分產(chǎn)生的油膜裹覆在石料表面影響混合料質(zhì)量，黏附在除塵布袋上造成瀝青拌合站除塵系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)過程中的氣體排放嚴(yán)重污染。

PMC 燃料同柴油、天然氣、重油相比，燃燒充分穩(wěn)定，有良好的燃燒特性，而且PMC 燃料的熱量值單價相對更低，燃燒效率高于重油，理論上PMC 燃料熱量利用效率可以提高10%左右，比柴油便宜約60%，節(jié)約了設(shè)備維修費(fèi)用，降低了設(shè)備的故障率，極大縮減了生產(chǎn)成本[2]。根據(jù)以往使用瀝青拌合站項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及各類型燃燒器的技術(shù)參數(shù)，結(jié)合市場調(diào)查的原材料價格，對瀝青熱拌合站的各種類型燃料使用費(fèi)用進(jìn)行比較。

（1）2023 年，重油價格約5600 元/t，約5.6 元/kg，每噸瀝青混凝土約使用6.5kg 重油，成本為36.4 元/t，燃燒重油存在一定污染情況，價格過高，不符合國家提倡的綠色建設(shè)方針[3]。

（2）2023 年，天然氣價格約7600 元/t，約7.6/kg元，每噸瀝青混凝土使用4.5 ～5kg 重油，成本為38 元/t，天然氣燃燒較環(huán)保，但存在一定的安全隱患，并且前期安裝與使用費(fèi)用過高，手續(xù)煩瑣。

（3）2023 年，PMC 燃料價格約2800 元/t，約2.8 元/kg，每噸瀝青混凝土使用10kg 重油，成本為28 元/t。

綜上所述，使用PMC 燃料用于瀝青拌合站加熱，混合料預(yù)計(jì)節(jié)約8 ～10 元/t。

3 PMC 新型燃料在路面施工中應(yīng)用的優(yōu)勢

3.1 PMC 新型燃料的優(yōu)勢

（1）微細(xì)PMC 燃料在加熱過程能夠充分燃燒,確保瀝青混合料的性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，從而實(shí)現(xiàn)固體廢物零排放，是替代原煤、燃油、燃?xì)獾氖走x[4]。

（2）PMC 燃料清潔燃燒能夠?qū)MC 燃燒效率提高25%，達(dá)到98%；熱效率提高20%，達(dá)到88%以上，每0.5t PMC 燃料，便可達(dá)到一噸燃料的熱量。PMC 燃料低硫、低水分，排放污染物少，對設(shè)備零部件損害小，不會發(fā)生燃油燃燒不充分而黏糊除塵布袋的情況。

（3）加熱系統(tǒng)和燃料的燃燒效率在一定程度上決定了拌合設(shè)備生產(chǎn)效率的高低，相對于黏度高、雜質(zhì)含量多、流動性差的重油來說，PMC 燃料燃燒效率高、潔凈、無雜質(zhì)，用作拌合樓的加熱燃料，無論是拌合樓啟動點(diǎn)火還是加大火力的速率均高于重油，所以瀝青拌合樓用PMC燃料比重油和柴油在點(diǎn)火、火焰上升速率上更加快速，生產(chǎn)效率比重油、柴油、天然氣高。

（4）減少機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)和維修率，PMC 燃料燃燒后殘留物較少，無油滴顆粒產(chǎn)生，在一級和二級除塵系統(tǒng)中，絕大部分的粉塵經(jīng)除塵布袋排出后集中處理，粉塵干燥、無雜質(zhì)，干燥的粉塵與布袋沒有吸附力，對布袋污染較小，減少對布袋的清洗次數(shù)和更換頻數(shù)，并且可以確保除塵系統(tǒng)暢通無阻[5]。

（5）PMC 燃料作為瀝青混合料生產(chǎn)設(shè)備的燃料，對提高瀝青混合料質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率及降低環(huán)境污染有顯著成效，PMC 燃料具有很大的推廣應(yīng)用價值。

3.2 技術(shù)創(chuàng)新方面的優(yōu)勢

3.2.1 PMC 新型燃料技術(shù)特點(diǎn)

（1）體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，故障率低，燃燒效率高，不結(jié)渣。

（2）燃燒器風(fēng)機(jī)為混流式風(fēng)機(jī)，采用變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓，節(jié)約電能。

（3）擁有先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)及點(diǎn)火系統(tǒng)，PMC 燃料點(diǎn)火不需要柴油引燃，點(diǎn)火方便、迅速、安全，點(diǎn)燃后也不需要其他燃料伴燃,使用PMC 燃料加溫綜合成本低。

（4）先進(jìn)的PMC 燃料供給系統(tǒng)保證了PMC 燃料供給的均勻性和燃燒的穩(wěn)定性。

（5）獨(dú)特的消音結(jié)構(gòu)，噪聲低。

（6）自動溫控系統(tǒng)的骨料溫度恒定、控制精度高。微細(xì)PMC 燃料低硫、低水分，排放污染物少,對設(shè)備零部件損害小，不會發(fā)生燃油燃燒不充分而容易黏糊除塵布袋的情況。

3.2.2 PMC 瀝青拌合站專用燃燒器技術(shù)特點(diǎn)

（1）體積小熱功率大，最大35MW。

（2）全變頻控制，噪聲小，節(jié)電30%左右。

（3）全觸摸屏控制，結(jié)構(gòu)簡單，故障率極低。

（4）燃燒充分，排放環(huán)保。

（5）裝機(jī)功率小，節(jié)能環(huán)保。

（6）無需預(yù)熱，隨用隨開，安全便捷。

（7）模塊化設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)場、安裝快捷，一車可以全部裝完，一天即可完成安裝調(diào)試。

（8）控制系統(tǒng)內(nèi)置排風(fēng)機(jī)變頻控制功能，通過接線即可實(shí)現(xiàn)排風(fēng)機(jī)根據(jù)負(fù)壓大小自行控制，節(jié)約用電，每小時可節(jié)電100 元左右[6]。

（9）無需導(dǎo)熱油與電熱保溫，整體運(yùn)行成本低。

（10）2019 款控制系統(tǒng)增設(shè)了云控功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控與運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控。

3.2.3 PMC 新型燃料控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

（1）開機(jī)啟動快，關(guān)機(jī)簡單，實(shí)現(xiàn)了一鍵操作。開機(jī)時，采用自動電子打火，操作簡便，且點(diǎn)火耗費(fèi)液化氣量少。PMC 開機(jī)啟動無需單獨(dú)安裝預(yù)熱裝置，在燃燒器內(nèi)可自動燃燒。關(guān)機(jī)更加方便簡單，完全采用自動化控制，只需操作員在機(jī)房內(nèi)操作開關(guān)即可完成關(guān)機(jī)。

（2）該控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、低壓電器、觸摸屏組成，完成燃燒器的自動點(diǎn)火、手動調(diào)試、風(fēng)/PMC(NG)比調(diào)節(jié)、火焰監(jiān)測、失火保護(hù)、溫度監(jiān)測、負(fù)壓監(jiān)測等一系列與燃燒有關(guān)的控制與保護(hù)。主控PLC 采用三菱FX3U 系列，配合AD 模塊、D/A 模塊，采集骨料溫度、尾氣溫度、滾筒負(fù)壓信號，實(shí)時變頻調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量、PMC 給料量，控制燃燒強(qiáng)度。低壓電器提供系統(tǒng)配電和電機(jī)啟停保護(hù)，觸摸屏提供人機(jī)交互界面，實(shí)時系統(tǒng)監(jiān)控、參數(shù)配置、故障報(bào)警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，獨(dú)特的風(fēng)/PMC 比控制算法保證燃燒效率，降低廢氣廢物排放，節(jié)能環(huán)保，是PMC 燃燒器的理想搭檔和性能保證[7]。

3.2.4 PMC 燃料的技術(shù)關(guān)鍵

（1）制備增強(qiáng)型膨松劑，防止燃料復(fù)吸空氣中水分。開發(fā)一種以氯化鈉為基礎(chǔ)原料的顆粒狀增強(qiáng)型膨松劑，并控制新型固體燃料（PMC）原料中添加量在10‰～15‰。

（2）控制研磨時間和效率，控制原料水分含量，防止原料發(fā)生團(tuán)聚效應(yīng)。將燃料研磨至200 目篩通過率為93%以上，最終得到粒徑在75 ～85um 的新型固體燃料（PMC)。

（3）設(shè)計(jì)保證新型固體燃料（PMC）燃燒、能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制的燃燒器。設(shè)計(jì)PMC 燃料輸送器、PMC 燃燒裝置等結(jié)構(gòu)，通過空氣恒溫預(yù)熱、控制氣料混合比、渦輪送風(fēng)和環(huán)型物料噴嘴等，實(shí)現(xiàn)燃料穩(wěn)定燃燒。同時，應(yīng)用5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腜MC 煒拓云監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線監(jiān)控、調(diào)整，提高燃料燃盡率。

4 在路面施工中應(yīng)用PMC 新型燃料存在的問題及解決措施

PMC 新型燃料運(yùn)距較遠(yuǎn)，可能出現(xiàn)原料供應(yīng)不及時的問題，要求供應(yīng)商建立高效的保供機(jī)制。

當(dāng)前PMC 燃料燃燒器功率為45kW,耗電量較大，要求廠家在保證正常加熱的同時，對燃燒器進(jìn)行優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)更大的節(jié)能。

5 結(jié)語

面對巨大的市場需求和國家“碳中和”“碳達(dá)峰”的雙碳要求，瀝青拌合站PMC 新型燃料在路面施工中的成功應(yīng)用，既可滿足瀝青混凝土市場需求，又可大幅降低固體燃料消耗和大氣污染物排放，大幅提升我國瀝青拌合站行業(yè)水平，對突破相關(guān)技術(shù)壁壘，促進(jìn)我國瀝青混凝土拌合站固體燃料的應(yīng)用效率和燃燒器技術(shù)水平有重大意義。