沥青混凝土搅拌站沥青加热系统的节能改造

我单位1台玛连尼4000型沥青混凝土搅拌站配备了4个沥青罐，每罐可容纳40 t液态沥青，罐内沥青采用导热油加热系统进行加热。为了缩短沥青加热时间，降低燃油消耗，节约资金，在投入使用之前，我们决定对这4个沥青罐的沥青加热系统进行改造。

1.导热油加热沥青原理

导热油加热沥青原理如图1所示。它利用经加热至较高温度的高闪点矿物油作为加热介质，矿物油在导管和蛇形盘管中循环流动，再加热蛇形盘管外的液态沥青。

导热油5经热油炉4加热后（可达300 ℃），由导热油循环热油泵3吸入，经出油导管8流入沥青罐2中的导热油蛇形盘管1中。高温导热油在流动中，通过蛇形盘管管壁加热沥青罐内的沥青。随后，导热油经回油导管9流回热油炉，进行下一个加热循环。

此方法的优点是导热油加热器结构紧凑，使用方便，加热柔和，热效率高，易于自动控温，对沥青加热升温均匀，加热速度快。

2.热平衡计算

热油炉的热效率为40%，放出热量为60万kcal/h（即2.89×106 kJ/h），其热量的65.7%能够传递给导热油。导热油的出油口温度约为250 ℃，回油口温度约为220 ℃。在正常施工过程中，液态沥青加热前温度一般为40～60 ℃，加热后成品液态沥青温度一般为140～160 ℃。现以加热1个沥青罐（罐内储存40 t液态沥青）为例进行热平衡计算。

(1) 加热沥青所需热量

需加热液态沥青质量M为40 t，加热前沥青初始温度t1为60 ℃，成品沥青温度t2为160 ℃，液态沥青比热C吸为1.34 kJ/（kg·℃），将40 t液态沥青加热到160 ℃所需热量Q沥吸为：

Q沥吸=C吸×M（t2-t1）=5.36×106 kJ

根据相关文献，沥青只能够吸收导热油31.2%的热量，即蛇形盘管的导热系数λ为31.2%，将40 t液态沥青加热到160 ℃，导热油应供给的总热量Ф为：

Ф=Q沥吸／λ=1.72×107 kJ

(2) 蛇形盘管传热面积

沥青罐出厂时，导热油蛇形盘管长度L为160 m，直径D为57 mm，其传热面积A为：

A=πD×L=3.14×0.057×160=28.6 m2

(3) 加热沥青所需时间

根据已知热油炉放出热量为60万kcal/h，其热量的65.7%能够传递给导热油，1kcal换算为4.814 kJ，经计算其单位时间传给导热油的热量R为1.9×106 kJ/h

已经计算出将40 t液态沥青加热到160 ℃，导热油应供给的总热量Ф，以及单位时间传给导热油的热量R，据此得出将40 t液态沥青由60 ℃加热到160 ℃所需时间T为：

T=Ф/R=1.72×107／1.9×106=9 h

(4) 所需柴油数量

已知热油炉放出热量为2.89×106 kJ/h，将40t液态沥青由60 ℃加热到160 ℃所需时间为9 h，柴油的燃烧值为4.28×104 kJ/kg，其热量的65.7%能够传递给导热油(此数据无法考证，根据经验推算出) 。经计算，将40 t液态沥青加工为160 ℃成品液态沥青所需柴油为925 kg。

3.改进措施和效果

根据热平衡计算结果，为了降低燃油消耗，节约资金，我们只能从提高导热油的热效率和缩短沥青加热时间入手。为此，我们提出了沥青罐的3种改造方案，如附表所示。

综合考虑以上3个方案的优、缺点和效果，并重点考虑节能和降低成本问题，最终决定实施方案1，即给每个沥青罐增加长度为300 m、直径为57 mm的导热油蛇形盘管，在沥青罐到货并经检验合格后，即开始进行改造。

在实施焊接过程中，各个环节严格按规范进行操作。完成焊接工作后，经检查焊缝符合技术要求。进行蛇形盘管导热油循环试验，所有管路无泄漏。向沥青罐内注入40 t温度为60 ℃的液态沥青进行加热计时检验，加热6.8 h后，罐内沥青达到了160 ℃（成品液态沥青温度）。

沥青罐经改造后，导热油蛇形盘管共增加53.7 m2散热面积，总散热面积达到了82.3 m2，这使得传热效率提高了10% 。生产40 t温度为160 ℃的成品液态沥青所需柴油量减少到699 kg，每生产1 t成品液态沥青节约柴油5.6 kg。按柴油价格5.5元/kg计算，每生产1 t成品沥青节约资金30.8元。同时缩短了成品沥青生产周期，减少了机械台班费和人工费用支出。后来玛连尼生产厂家也采取我们的方法，加长了蛇形盘管。

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