煤转气搅拌设备干燥滚筒热力学分析(3)

2.2.4 煤气燃烧热值
　　煤气燃烧总热量
　　Q4=MaV（12）
　　式中：Ma为燃料的热值（kJ·m-3）;V为煤气的产量（m3·h-1）。
　　煤转气600型厂拌热再生搅拌设备的煤气热值计算公式为
　　Ma=418.6×（30.2ωCO+25.7ωH2+
　　85.3ωCH4+55.8ωH2S）（13）
　　式中：ωCO、ωH2、ωCH4、ωH2S为煤气中各成分所占的体积分数。
　　通过以上热力学分析可知，干燥滚筒的热效率
　　η=（Q1+Q2+Q3）/Q4（14）
　　2.2.5 干燥滚筒热平衡分析
　　整个干燥滚筒的热效率为η，那么其所需要的总热量
　　Q5=Q4η（15）
　　可以计算出煤气消耗量
　　Q6=Q5Q2（16）
　　根据以上分析可以得出该干燥滚筒热平衡方程
　　Q4=Q6Maη（17）
　　3 影响干燥滚筒热效率因素的分析
　　通过对干燥滚筒进行热力学分析，得出了干燥滚筒的热平衡方程，为煤气发生装置与干燥滚筒的匹配设计研究提供了参考。结合MQBHJ-600煤转气厂拌热再生搅拌设备的各项参数，可计算出干燥滚筒的热效率在80%左右，这符合交通行业JT/T 207—2002规定的“烘干效率不低于70%”的要求，与某些干燥滚筒热效率高达90%相比，依旧还有10%的上升空间，基于这点对干燥滚筒热效率的影响因素进行分析。
　　3.1 骨料的含水量
　　通过热力学分析可知，骨料含水量对干燥滚筒干燥能力的影响非常大[4]。数据表明，骨料含水量每增加1%，干燥滚筒的干燥能力下降约10%，相应的排气中水蒸气增加10%～15%[5]。水的含量越高，燃烧烟气中的水蒸气含量就越高，所需要的燃料也就越多，干燥滚筒的热能利用效率也就越低。降低骨料含水量，减少水蒸气的体积，可使更多的热烟气与旧骨料接触，提高干燥滚筒的干燥能力与热效率。
　　3.2 干燥滚筒尾气温度
　　干燥滚筒尾气温度的高低直接影响干燥滚筒的加热效率。尾气温度越低，热损失就越少，干燥滚筒的热效率就越高[6]。针对该设备，尾气温度最理想控制在110 ℃～120 ℃，最低不能低于100 ℃。因为如果尾气温度低于结露温度，会在除尘设备上产生凝结现象，将腐蚀性的物质残留在设备上，严重影响其使用寿命;若尾气温度过高，大量热量被带走，同样降低了干燥滚筒的热效率。尾气温度须根据实际生产情况控制在合理范围内，从而减少干燥滚筒尾气带走的热量。
　　3.3 过量空气系数
　　过量空气系数是实际空气量与理论空气量的比值，是影响煤气加热干燥滚筒的主要性能指标之一。根据煤转气燃烧器实测所得数据绘制了过量空气系数与燃烧器排烟热损失的关系曲线，如图2所示。
　　图2 过量空气系数与排烟热损失的关系曲线
　　由图2可知，随着过量空气系数的增大，烟气带走的热量增多，干燥滚筒热能损失相应变大;相反，过小的过量空气系数使煤气燃烧不充分，产生黑烟，加大热量损失，同样影响热能利用。
　　因此，在燃料充足的前提下，根据实际情况适当降低过量空气系数，可降低排烟温度，减少排烟损失，提高干燥滚筒热效率。综合考虑燃料种类、燃烧系统、热能利用等因素，煤转气搅拌设备燃烧系统的过量空气系数一般取1.05～1.10。
　　3.4 干燥滚筒抄板
　　从干燥滚筒的结构分析，抄板数量与安装角度也是影响烘干筒热效率的主要因素。骨料在干燥滚筒内翻转主要靠抄板的不断提升、下落以及周期性的运送，使冷骨料达到均匀、快速加热烘干的效果。图3为干燥滚筒抄板的分布及结构。
　　图3 干燥滚筒抄板的分布及结构
　　干燥滚筒骨料烘干主要靠热烟气加热，当滚筒转速一定时，抄板越多，骨料提升次数就越多，增加了骨料与热烟气的接触时间，有利于骨料形成均匀料帘，提高热能利用效率。抄板安装角直接影响料帘的形成与出料快慢。通过煤转气沥青搅拌设备干燥滚筒内叶片分布正交试验可知，安装角在45°左右时出料最快，可在进料口形成均匀料帘，使骨料与热烟气充分进行热交换，避免了干燥骨料回流到滚筒内，造成热量损失。
　　4 结语
　　本文以MQBHJ-600煤转气厂拌热再生搅拌设备为例，对干燥滚筒进行了热力学分析，得出了该设备干燥滚筒热效率与热平衡计算方程，为研究骨料烘干加热系统匹配设计研究提供了参考。结合实际生产情况，分析了影响该设备干燥滚筒热效率的几个主要因素，对提高沥青搅拌设备干燥滚筒的热能利用效率具有指导意义。
　　参考文献：
　　[1] 李德超.浅议间歇式沥青搅拌站烘干滚筒的干燥能力[J].筑路机械与施工机械化，2010，27（9）：42-44.
　　[2] 何志勇，李自光，李涛，等.拌和设备煤气化过程研究及应用[J].工程机械，2010，41（7）：69-41.
　　[3] 凌杰.厂拌热再生沥青混凝土干燥滚筒设计方法[J].工程机械，2008，39（2）：38-40.
　　[4] 王旭朗.影响干燥滚筒热效率的因素分析[J].中国公路，2013，21（11）：116-117.
　　[5] 王浩.传统沥青砼拌和设备的再生工艺改造及热效率研究[D].镇江：江苏大学，2007..
　　[6] 张瑞芳.沥青混凝土搅拌站烘干加热系统热力学分析与计算[J].建设机械技术与管理，2013，26（4）：108-113

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