煤转气搅拌设备干燥滚筒热力学分析
2022-06-09
摘 要：阐述了煤转气沥青搅拌设备干燥滚筒的结构特点及煤气化技术，通过对煤转气沥青搅拌设备干燥滚筒的热力学分析，得出干燥滚筒热效率、热平衡计算过程;结合实际生产，以600型沥青搅拌设备为例，分析了影响干燥滚筒热效率的主要因素，为煤转气沥青搅拌设备干燥滚筒的热能利用、结构优化提供参考。
关键词：煤转气;干燥滚筒;热力学分析;热效率
中图分类号：U415.52 文献标志码：B
Thermodynamic Analysis of Drying Drum of Gas-generator Mixing Plant
LIU Bo， LI Zi-guang， DA Yun-feng
（School of Automobile Engineering and Mechanical， Changsha University of Science and Technology，
Changsha 410076， Hunan， China）
Abstract： The structural characteristics of drying drum of the gas-generator mixing plant and the gas-generator technology were introduced. Through the thermodynamic analysis of drying drum of gas-generator mixing plant， the calculation process of thermal efficiency and thermal equilibrium of drying drum was obtained. Combined with actual production， 600-type asphalt mixing plant was taken as an object to analyze the main factors that affect the thermal efficiency of drying drum， which provides reference for energy utilization and structural optimization of the drying drum of gas-generator mixing plant.
Key words： gas generator; drying drum; thermodynamic analysis; thermal efficiency
0 引 言
随着公路建设的发展，沥青混凝土搅拌设备产量不断增加，同时人们对沥青混合料的质量以及节能环保的要求也越来越高。干燥滚筒作为沥青混凝土搅拌设备烘干加热系统的核心结构，能耗和污染物排放量最大，其热能利用效率直接影响设备的生产成本、干燥能力、骨料加热质量[1]。本文对干燥滚筒进行热力学分析，结合煤气化技术确定干燥滚筒多个阶段的燃烧热量，从而得出干燥滚筒的热效率，并采取有效措施提高其热交换能力，减少环境污染。
1 煤转气搅拌设备干燥滚筒结构分析
1.1 煤气化原理
煤转气沥青搅拌设备是将传统搅拌设备的燃煤型燃烧器或重油燃烧器改装成煤气燃烧器，在原有的基础上加装一个煤气发生装置，将原来的燃油或燃煤变为燃气。煤转气即煤炭气化，指在特定的设备里加热、加压，使燃煤中的有机质与气化剂（水蒸气、空气）发生一系列复杂的物理、化学反应，将固态煤转化为含有CO、H2、甲烷等气态产物的过程[2]。煤气化技术的应用是沥青混凝土搅拌设备的一项技术革新，打破了传统的燃料燃烧方式，将固态煤转化为气体燃料进行加热，煤中的硫、灰分在气化过程中或之后得到脱出，有效控制了污染物的排放，从根本上解决了煤炭燃烧产生的环境污染与成本高的问题。
1.2 煤转气搅拌设备干燥滚筒的结构特点
干燥滚筒作为沥青混凝土搅拌设备烘干加热系统的核心结构，在烘干加热过程中是影响骨料干燥质量最重要的因素。其主要工作原理是：与燃烧器进行热交换，用较低能耗使冷骨料中的水分在最短时间内蒸发，完成烘干，并且将骨料加热至所需的搅拌温度[3]。本文以湖南某机械公司生产的MQBHJ-600煤转气厂拌热再生搅拌设备为例进行研究。该设备烘干加热系统的突出特点是双滚筒（一个加热新料，一个加热旧料），两个滚筒通过连接法兰形成一个密封结构;煤气发生装置产生的煤气经过除尘后在燃烧器作用下给干燥滚筒提供热量;双滚筒正反转，使新旧骨料在不同温度的滚筒内烘干加热，避免了旧料与火焰接触而发生烧焦、变质、二次燃烧等问题，充分利用了热烟气对旧料进行预热，同时降低了废气的排放温度，提高了干燥滚筒的热能利用。煤转气搅拌设备干燥滚筒结构如图1所示。
图1 煤转气搅拌设备干燥滚筒结构
2 干燥滚筒的热力学分析
2.1 干燥滚筒骨料加热分析
关键词：煤转气;干燥滚筒;热力学分析;热效率
中图分类号：U415.52 文献标志码：B
Thermodynamic Analysis of Drying Drum of Gas-generator Mixing Plant
LIU Bo， LI Zi-guang， DA Yun-feng
（School of Automobile Engineering and Mechanical， Changsha University of Science and Technology，
Changsha 410076， Hunan， China）
Abstract： The structural characteristics of drying drum of the gas-generator mixing plant and the gas-generator technology were introduced. Through the thermodynamic analysis of drying drum of gas-generator mixing plant， the calculation process of thermal efficiency and thermal equilibrium of drying drum was obtained. Combined with actual production， 600-type asphalt mixing plant was taken as an object to analyze the main factors that affect the thermal efficiency of drying drum， which provides reference for energy utilization and structural optimization of the drying drum of gas-generator mixing plant.
Key words： gas generator; drying drum; thermodynamic analysis; thermal efficiency
0 引 言
随着公路建设的发展，沥青混凝土搅拌设备产量不断增加，同时人们对沥青混合料的质量以及节能环保的要求也越来越高。干燥滚筒作为沥青混凝土搅拌设备烘干加热系统的核心结构，能耗和污染物排放量最大，其热能利用效率直接影响设备的生产成本、干燥能力、骨料加热质量[1]。本文对干燥滚筒进行热力学分析，结合煤气化技术确定干燥滚筒多个阶段的燃烧热量，从而得出干燥滚筒的热效率，并采取有效措施提高其热交换能力，减少环境污染。
1 煤转气搅拌设备干燥滚筒结构分析
1.1 煤气化原理
煤转气沥青搅拌设备是将传统搅拌设备的燃煤型燃烧器或重油燃烧器改装成煤气燃烧器，在原有的基础上加装一个煤气发生装置，将原来的燃油或燃煤变为燃气。煤转气即煤炭气化，指在特定的设备里加热、加压，使燃煤中的有机质与气化剂（水蒸气、空气）发生一系列复杂的物理、化学反应，将固态煤转化为含有CO、H2、甲烷等气态产物的过程[2]。煤气化技术的应用是沥青混凝土搅拌设备的一项技术革新，打破了传统的燃料燃烧方式，将固态煤转化为气体燃料进行加热，煤中的硫、灰分在气化过程中或之后得到脱出，有效控制了污染物的排放，从根本上解决了煤炭燃烧产生的环境污染与成本高的问题。
1.2 煤转气搅拌设备干燥滚筒的结构特点
干燥滚筒作为沥青混凝土搅拌设备烘干加热系统的核心结构，在烘干加热过程中是影响骨料干燥质量最重要的因素。其主要工作原理是：与燃烧器进行热交换，用较低能耗使冷骨料中的水分在最短时间内蒸发，完成烘干，并且将骨料加热至所需的搅拌温度[3]。本文以湖南某机械公司生产的MQBHJ-600煤转气厂拌热再生搅拌设备为例进行研究。该设备烘干加热系统的突出特点是双滚筒（一个加热新料，一个加热旧料），两个滚筒通过连接法兰形成一个密封结构;煤气发生装置产生的煤气经过除尘后在燃烧器作用下给干燥滚筒提供热量;双滚筒正反转，使新旧骨料在不同温度的滚筒内烘干加热，避免了旧料与火焰接触而发生烧焦、变质、二次燃烧等问题，充分利用了热烟气对旧料进行预热，同时降低了废气的排放温度，提高了干燥滚筒的热能利用。煤转气搅拌设备干燥滚筒结构如图1所示。
图1 煤转气搅拌设备干燥滚筒结构
2 干燥滚筒的热力学分析
2.1 干燥滚筒骨料加热分析