瀝青拌合站PMC 新型燃料在路面施工中應用的研究

于偉鵬

（中交二公局第三工程有限公司，陜西西安 710016）

1 國內外現(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鍵設備，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。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量的關鍵。

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80 年代初，國際石油危機爆發(fā)，國外開始對水煤漿進行研發(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，導致運行成本增加，瀝青拌合站工作效率低。因此，在水煤漿的基礎上，研發(fā)固體燃料是一種新的發(fā)展趨勢。

隨著技術的發(fā)展，20 世紀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。隨著技術的發(fā)展，國外發(fā)達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 國內發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

20 世紀60 年代，我國開始瀝青拌合設備生產(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，但是容易復吸空氣中水分，而且粒度較大導致燃料燃盡率低，降低了瀝青攪拌站工作效率，造成了資源浪費，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，繼續(xù)對現(xiàn)有PMC 固體燃料進一步研發(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[1]。

2 在路面施工中應用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和的燃料，但由于市場上煤焦油和燃燒油的質量非常不穩(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)約了設備維修費用，降低了設備的故障率，極大縮減了生產(chǎn)成本[2]。根據(jù)以往使用瀝青拌合站項目經(jīng)驗數(shù)據(jù)及各類型燃燒器的技術參數(shù)，結合市場調查的原材料價格，對瀝青熱拌合站的各種類型燃料使用費用進行比較。

（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，混合料預計節(jié)約8 ～10 元/t。

3 PMC 新型燃料在路面施工中應用的優(yōu)勢

3.1 PMC 新型燃料的優(yōu)勢

（1）微細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滿足設計要求，從而實現(xiàn)固體廢物零排放，是替代原煤、燃油、燃氣的首選[4]。

（2）PMC 燃料清潔燃燒能夠將PMC 燃燒效率提高25%，達到98%；熱效率提高20%，達到88%以上，每0.5t PMC 燃料，便可達到一噸燃料的熱量。PMC 燃料低硫、低水分，排放污染物少，對設備零部件損害小，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備生產(chǎn)效率的高低，相對于黏度高、雜質含量多、流動性差的重油來說，PMC 燃料燃燒效率高、潔凈、無雜質，用作拌合樓的加熱燃料，無論是拌合樓啟動點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）減少機械設備的保養(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，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)設備的燃料，對提高瀝青混合料質量、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用價值。

3.2 技術創(chuàng)新方面的優(yōu)勢

3.2.1 PMC 新型燃料技術特點

（1）體積小，結構緊湊，故障率低，燃燒效率高，不結渣。

（2）燃燒器風機為混流式風機，采用變頻調速技術調節(jié)風量和風壓，節(jié)約電能。

（3）擁有先進的自動化控制系統(tǒng)及點火系統(tǒng)，PMC 燃料點火不需要柴油引燃，點火方便、迅速、安全，點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）獨特的消音結構，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PMC 燃料低硫、低水分，排放污染物少,對設備零部件損害小，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特點

（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，結構簡單，故障率極低。

（4）燃燒充分，排放環(huán)保。

（5）裝機功率小，節(jié)能環(huán)保。

（6）無需預熱，隨用隨開，安全便捷。

（7）模塊化設計、轉場、安裝快捷，一車可以全部裝完，一天即可完成安裝調試。

（8）控制系統(tǒng)內置排風機變頻控制功能，通過接線即可實現(xiàn)排風機根據(jù)負壓大小自行控制，節(jié)約用電，每小時可節(jié)電100 元左右[6]。

（9）無需導熱油與電熱保溫，整體運行成本低。

（10）2019 款控制系統(tǒng)增設了云控功能，可以實現(xiàn)遠程操控與運行狀態(tài)實時監(jiān)控。

3.2.3 PMC 新型燃料控制系統(tǒng)技術特點

（1）開機啟動快，關機簡單，實現(xiàn)了一鍵操作。開機時，采用自動電子打火，操作簡便，且點火耗費液化氣量少。PMC 開機啟動無需單獨安裝預熱裝置，在燃燒器內可自動燃燒。關機更加方便簡單，完全采用自動化控制，只需操作員在機房內操作開關即可完成關機。

（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火、手動調試、風/PMC(NG)比調節(jié)、火焰監(jiān)測、失火保護、溫度監(jiān)測、負壓監(jiān)測等一系列與燃燒有關的控制與保護。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、滾筒負壓信號，實時變頻調節(jié)鼓風機風量、PMC 給料量，控制燃燒強度。低壓電器提供系統(tǒng)配電和電機啟停保護，觸摸屏提供人機交互界面，實時系統(tǒng)監(jiān)控、參數(shù)配置、故障報警。系統(tǒng)結構簡單、穩(wěn)定可靠，獨特的風/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 燃料的技術關鍵

（1）制備增強型膨松劑，防止燃料復吸空氣中水分。開發(fā)一種以氯化鈉為基礎原料的顆粒狀增強型膨松劑，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)生團聚效應。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）設計保證新型固體燃料（PMC）燃燒、能夠實現(xiàn)遠程控制的燃燒器。設計PMC 燃料輸送器、PMC 燃燒裝置等結構，通過空氣恒溫預熱、控制氣料混合比、渦輪送風和環(huán)型物料噴嘴等，實現(xiàn)燃料穩(wěn)定燃燒。同時，應用5G 網(wǎng)絡傳輸?shù)腜MC 煒拓云監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)實時在線監(jiān)控、調整，提高燃料燃盡率。

4 在路面施工中應用PMC 新型燃料存在的問題及解決措施

PMC 新型燃料運距較遠，可能出現(xiàn)原料供應不及時的問題，要求供應商建立高效的保供機制。

當前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，對燃燒器進行優(yōu)化改造，實現(xiàn)更大的節(jié)能。

5 結語

面對巨大的市場需求和國家“碳中和”“碳達峰”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，對突破相關技術壁壘，促進我國瀝青混凝土拌合站固體燃料的應用效率和燃燒器技術水平有重大意義。