瀝青混凝土攪拌站瀝青加熱系統(tǒng)的節(jié)能改造

1.導(dǎo)熱油加熱瀝青原理

導(dǎo)熱油加熱瀝青原理：利用經(jīng)加熱至較高溫度的高閃點礦物油作為加熱介質(zhì)，礦物油在導(dǎo)管和蛇形盤管中循環(huán)流動，再加熱蛇形盤管外的液態(tài)瀝青。

導(dǎo)熱油經(jīng)熱油爐加熱后（可達(dá)300℃），由導(dǎo)熱油循環(huán)熱油泵3吸入，經(jīng)出油導(dǎo)管流入瀝青罐中的導(dǎo)熱油蛇形盤管中。高溫導(dǎo)熱油在流動中，通過蛇形盤管管壁加熱瀝青罐內(nèi)的瀝青。隨后，導(dǎo)熱油經(jīng)回油導(dǎo)管9流回?zé)嵊蜖t，進(jìn)行下一個加熱循環(huán)。

此方法的優(yōu)點是導(dǎo)熱油加熱器結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，加熱柔和，熱效率高，易于自動控溫，對瀝青加熱升溫均勻，加熱速度快。

2.熱平衡計算

熱油爐的熱效率為40%，放出熱量為60萬kcal/h（即2.89×106kJ/h），其熱量的65.7%能夠傳遞給導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油的出油口溫度約為250℃，回油口溫度約為220℃。在正常施工過程中，液態(tài)瀝青加熱前溫度一般為40～60℃，加熱后成品液態(tài)瀝青溫度一般為140～160℃?，F(xiàn)以加熱1個瀝青罐（罐內(nèi)儲存40t液態(tài)瀝青）為例進(jìn)行熱平衡計算。

(1)加熱瀝青所需熱量

需加熱液態(tài)瀝青質(zhì)量M為40t，加熱前瀝青初始溫度t1為60℃，成品瀝青溫度t2為160℃，液態(tài)瀝青比熱C吸為1.34 kJ/（kg·℃），將40t液態(tài)瀝青加熱到160 ℃所需熱量Q瀝吸為：

Q瀝吸=C吸×M（t2-t1）=5.36×106kJ

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，瀝青只能夠吸收導(dǎo)熱油31.2%的熱量，即蛇形盤管的導(dǎo)熱系數(shù)λ為31.2%，將40t液態(tài)瀝青加熱到160℃，導(dǎo)熱油應(yīng)供給的總熱量Ф為：

Ф=Q瀝吸／λ=1.72×107 kJ

(2)蛇形盤管傳熱面積

瀝青罐出廠時，導(dǎo)熱油蛇形盤管長度L為160m，直徑D為57mm，其傳熱面積A為：

A=πD×L=3.14×0.057×160=28.6 m²

(3)加熱瀝青所需時間

根據(jù)已知熱油爐放出熱量為60萬kcal/h，其熱量的65.7%能夠傳遞給導(dǎo)熱油，1kcal換算為4.814 kJ，經(jīng)計算其單位時間傳給導(dǎo)熱油的熱量R為1.9×106 kJ/h

已經(jīng)計算出將40t液態(tài)瀝青加熱到160 ℃，導(dǎo)熱油應(yīng)供給的總熱量Ф，以及單位時間傳給導(dǎo)熱油的熱量R，據(jù)此得出將40t液態(tài)瀝青由60℃加熱到160℃所需時間T為：

T=Ф/R=1.72×107／1.9×106=9 h

(4)所需柴油數(shù)量

已知熱油爐放出熱量為2.89×106 kJ/h，將40t液態(tài)瀝青由60℃加熱到160℃所需時間為9h，柴油的燃燒值為4.28×104kJ/kg，其熱量的65.7%能夠傳遞給導(dǎo)熱油(此數(shù)據(jù)無法考證，根據(jù)經(jīng)驗推算出) 。經(jīng)計算，將40t液態(tài)瀝青加工為160℃成品液態(tài)瀝青所需柴油為925kg。

3.改進(jìn)措施和效果

根據(jù)熱平衡計算結(jié)果，為了降低燃油消耗，節(jié)約資金，只能從提高導(dǎo)熱油的熱效率和縮短瀝青加熱時間入手。為此，提出了瀝青罐的3種改造方案。

綜合考慮以上3個方案的優(yōu)、缺點和效果，并重點考慮節(jié)能和降低成本問題，最終決定實施方案1，即給每個瀝青罐增加長度為300m、直徑為57mm的導(dǎo)熱油蛇形盤管，在瀝青罐到貨并經(jīng)檢驗合格后，即開始進(jìn)行改造。

在實施焊接過程中，各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行操作。完成焊接工作后，經(jīng)檢查焊縫符合技術(shù)要求。進(jìn)行蛇形盤管導(dǎo)熱油循環(huán)試驗，所有管路無泄漏。向瀝青罐內(nèi)注入40t溫度為60℃的液態(tài)瀝青進(jìn)行加熱計時檢驗，加熱6.8h后，罐內(nèi)瀝青達(dá)到了160℃（成品液態(tài)瀝青溫度）。

瀝青罐經(jīng)改造后，導(dǎo)熱油蛇形盤管共增加53.7m²散熱面積，總散熱面積達(dá)到了82.3m²，這使得傳熱效率提高了10% 。生產(chǎn)40t溫度為160℃的成品液態(tài)瀝青所需柴油量減少到699kg，每生產(chǎn)1t成品液態(tài)瀝青節(jié)約柴油5.6kg。按柴油價格5.5元/kg計算，每生產(chǎn)1 t成品瀝青節(jié)約資金30.8元。同時縮短了成品瀝青生產(chǎn)周期，減少了機(jī)械臺班費和人工費用支出。