煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)在瀝青攪拌設(shè)備上的應(yīng)用

劉 波 李自光

(長沙理工大學(xué)，湖南 410004)

煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)在瀝青攪拌設(shè)備上的應(yīng)用

劉 波 李自光

(長沙理工大學(xué)，湖南 410004)

介紹了煤轉(zhuǎn)氣發(fā)生裝置的工作原理及煤轉(zhuǎn)氣攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工藝流程。在實(shí)際應(yīng)用中與傳統(tǒng)的攪拌設(shè)備對(duì)比，煤轉(zhuǎn)氣攪拌設(shè)備具有突出的節(jié)能效益與環(huán)保優(yōu)勢(shì)，為今后煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)的發(fā)展提供了參考。

煤轉(zhuǎn)氣;攪拌設(shè)備;應(yīng)用

目前用于我國公路建設(shè)的瀝青混合料攪拌設(shè)備加熱骨料的燃料主要是重油、煤粉。但是在重油和煤粉燃燒的過程中存在很多問題，不利于生產(chǎn)和環(huán)保。新開發(fā)的煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)運(yùn)用在瀝青攪拌設(shè)備上，將煤炭轉(zhuǎn)化為清潔無污染的氣體加熱骨料，既降低了生產(chǎn)成本，又符合我國當(dāng)前節(jié)能減排的要求。

1 煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)及發(fā)生裝置

煤轉(zhuǎn)氣過程也叫煤炭氣化，是一種加熱過程。具體是指在特定的設(shè)備內(nèi)對(duì)煤加熱加壓，讓煤中有機(jī)質(zhì)與氣化劑發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，將固體煤轉(zhuǎn)化為CO、H2、甲烷等氣態(tài)產(chǎn)物。燃燒是煤與氣化劑之間的主要化學(xué)反應(yīng)。由于反應(yīng)過程需要較高的溫度，并且保持連續(xù)、快速進(jìn)行，一般是采用煤中的碳與氣化劑中的氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，為氣化過程提供充足的熱量。

安裝在攪拌設(shè)備上的單段式煤氣發(fā)生裝置采用的是水煤氣。水煤氣的生產(chǎn)過程是將煤從爐頂放入，在下落的過程中在高溫作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣。圖1是單段式煤氣發(fā)生裝置裝配結(jié)構(gòu)圖。

根據(jù)煤氣發(fā)生裝置發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，將裝置內(nèi)部從下到上分為6層，分別為灰渣層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層、空層。料層分區(qū)如圖2所示。

灰渣層是提供氧化層所需的物質(zhì)，為氧化層反應(yīng)奠定基礎(chǔ)，其作用有兩點(diǎn):第一是保證出渣裝置安全運(yùn)轉(zhuǎn)，第二是使空氣與煤氣冷熱交換;氧化層為煤氣化過程主要發(fā)生區(qū)域之一，其主要目的是將從灰渣上來的氧與碳發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳從而放出大量的熱量;還原層的主要作用是將二氧化碳與水蒸氣還原成CO、H2等可燃?xì)怏w;還原層生成的可燃?xì)怏w在干餾層熱量下降，被干餾出來，經(jīng)過干燥層干燥的氣體就是煤氣了。產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過除塵設(shè)備被送到燃燒器，通過電子打火點(diǎn)燃對(duì)骨料進(jìn)行加熱、烘干。在此過程中釋放的大量熱量也為保持爐體的溫度提供熱源，而且在轉(zhuǎn)化為氣的過程中，煤中的硫、粉塵得到了脫除，在排放尾氣過程中，污染物得到了有效控制。

圖1 單段式煤氣發(fā)生裝置裝配結(jié)構(gòu)圖Figure 1 Assembling structure of single section type coal gas generator

2 煤轉(zhuǎn)氣瀝青攪拌設(shè)備的結(jié)構(gòu)與工藝流程

2.1 煤轉(zhuǎn)氣攪拌設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)

煤轉(zhuǎn)氣攪拌設(shè)備主要由冷集料機(jī)、煤氣發(fā)生裝置、除塵系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、干燥攪拌系統(tǒng)、瀝青保溫罐、電控系統(tǒng)、熱料提升裝置組成。

2.2 煤轉(zhuǎn)氣攪拌設(shè)備的工藝流程

煤轉(zhuǎn)氣瀝青攪拌設(shè)備的工作流程如下:首先，將煤炭放入爐體內(nèi)，點(diǎn)火，使?fàn)t體內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣。將不同級(jí)配的冷骨料放入冷骨料倉，通過皮帶輸送機(jī)構(gòu)送入提升機(jī)構(gòu)。提升機(jī)構(gòu)把冷骨料放到烘干滾筒里面，煤氣除塵后通過燃燒器燃燒加熱冷骨料。烘干滾筒正反轉(zhuǎn)，當(dāng)加熱到符合瀝青攪拌的溫度的時(shí)候，加入瀝青與礦粉在攪拌缸里面攪拌。在攪拌均勻后成品料被放到二次提升機(jī)構(gòu)里，再被提升到成品料儲(chǔ)料倉。整個(gè)工藝流程全部由電控系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)一次成型成品料。

圖2 煤氣發(fā)生裝置料層分區(qū)示意圖Figure 2 Illustration of gas generator material layer zoning

3 基于煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)的攪拌設(shè)備工程實(shí)際應(yīng)用

湖南某機(jī)械公司對(duì)瀝青攪拌設(shè)備進(jìn)行了煤轉(zhuǎn)氣改造，所生產(chǎn)的MQBH-40型攪拌設(shè)備是我國首臺(tái)煤轉(zhuǎn)氣強(qiáng)制間歇式瀝青混合料攪拌設(shè)備。其烘干加熱系統(tǒng)采用的是節(jié)能環(huán)保的煤轉(zhuǎn)氣加熱技術(shù)，打破了傳統(tǒng)的燃料加熱方式，利用煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)將煤轉(zhuǎn)化為氣體燃料進(jìn)行燃燒，從根本上解決了煤炭燃燒污染大，使用成本高的問題。根據(jù)該設(shè)備在公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)情況，1臺(tái)拌合設(shè)備生產(chǎn)瀝青混合料約為1.6萬噸/年，四種燃料類型的拌合設(shè)備年能耗總量對(duì)比見表1，四種設(shè)備生產(chǎn)1噸瀝青混合料所需要的成本與效果對(duì)比見表2。

從表1得出，瀝青攪拌設(shè)備使用煤轉(zhuǎn)氣的節(jié)能效益巨大。通過表2得出，使用煤轉(zhuǎn)氣作為燃料具有耗能低、節(jié)能環(huán)保、燃燒效率高等特點(diǎn)。所以該技術(shù)在瀝青攪拌設(shè)備上的運(yùn)用是可行的，符合我國“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。

4 結(jié)論

煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)運(yùn)用在瀝青混合料攪拌設(shè)備上改變了以往燃燒重油或煤粉的燃燒不充分、使用成本大、能耗高、燃燒效率低、環(huán)境污染大等缺點(diǎn)。通過煤氣化技術(shù)，使煤的利用率顯著提高，節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境，優(yōu)勢(shì)明顯，具有長遠(yuǎn)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

表1 四類燃料設(shè)備年能耗值Tab le 1 Annual energy consum p tion of four kinds of fuel equipment

表2 四種燃料設(shè)備生產(chǎn)成本與效果對(duì)比Table 2 Production cost and effect contrast of four kinds of fuel equipment

［1］駱曉玲，徐坤山.煤氣發(fā)生爐工作原理的研究［J］.煤炭工程，2009(8):98 －100.

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編輯 杜 敏

Application of Coal Gasification Technique to Pitch Mixer

Liu Bo，Li Ziguang

Working principle of coal gasification generator and mixer structure and process flow have been described.In practical application，compared with conventionalmixer，coal gasification mixer was provided with prominent energy saving benefit and environmental conservation advantage，which offered reference to coal gasification technique development in future.

coal gasification;mixer;application

TQ54

A

2013—11—04

劉波(1988—)，男，在讀研究生，研究方向?yàn)楣こ虣C(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化，現(xiàn)代筑養(yǎng)路機(jī)械設(shè)計(jì)。