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(diǎn)礦物油作為加熱介質(zhì),礦物油在導(dǎo)管和蛇形盤(pán)管中循環(huán)流動(dòng),再加熱蛇形盤(pán)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(pán)管中。高溫導(dǎo)熱油在流動(dòng)中,通過(guò)蛇形盤(pán)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(gè)加熱循環(huán)。
此方法的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)控溫,對(duì)瀝青加熱升溫均勻,加熱速度快。
2.熱平衡計(jì)算
熱油爐的熱效率為40%,放出熱量為60萬(wàn)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(guò)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(gè)瀝青罐(罐內(nèi)儲(chǔ)存40t液態(tài)瀝青)為例進(jìn)行熱平衡計(jì)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(pán)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(pán)管傳熱面積
瀝青罐出廠時(shí),導(dǎo)熱油蛇形盤(pán)管長(zhǎng)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(shí)間
根據(jù)已知熱油爐放出熱量為60萬(wàn)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(jì)算其單位時(shí)間傳給導(dǎo)熱油的熱量R為1.9×106 kJ/h
已經(jīng)計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(wú)法考證,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推算出) 。經(jīng)計(jì)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(jì)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(shí)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(gè)方案的優(yōu)、缺點(diǎn)和效果,并重點(diǎn)考慮節(jié)能和降低成本問(wèn)題,最終決定實(shí)施方案1,即給每個(gè)瀝青罐增加長(zhǎng)度為300m、直徑為57mm的導(dǎo)熱油蛇形盤(pán)管,在瀝青罐到貨并經(jīng)檢驗(yàn)合格后,即開(kāi)始進(jìn)行改造。
在實(shí)施焊接過(guò)程中,各個(gè)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(pán)管導(dǎo)熱油循環(huán)試驗(yàn),所有管路無(wú)泄漏。向?yàn)r青罐內(nèi)注入40t溫度為60℃的液態(tài)瀝青進(jìn)行加熱計(jì)時(shí)檢驗(yàn),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(pán)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(jià)格5.5元/kg計(jì)算,每生產(chǎn)1 t成品瀝青節(jié)約資金30.8元。同時(shí)縮短了成品瀝青生產(chǎn)周期,減少了機(jī)械臺(tái)班費(fèi)和人工費(fèi)用支出。
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