煤转气技术在沥青搅拌设备上的应用

刘 波 李自光

(长沙理工大学，湖南 410004)

煤转气技术在沥青搅拌设备上的应用

刘 波 李自光

(长沙理工大学，湖南 410004)

介绍了煤转气发生装置的工作原理及煤转气搅拌设备的结构和工艺流程。在实际应用中与传统的搅拌设备对比，煤转气搅拌设备具有突出的节能效益与环保优势，为今后煤转气技术的发展提供了参考。

煤转气;搅拌设备;应用

目前用于我国公路建设的沥青混合料搅拌设备加热骨料的燃料主要是重油、煤粉。但是在重油和煤粉燃烧的过程中存在很多问题，不利于生产和环保。新开发的煤转气技术运用在沥青搅拌设备上，将煤炭转化为清洁无污染的气体加热骨料，既降低了生产成本，又符合我国当前节能减排的要求。

1 煤转气技术及发生装置

煤转气过程也叫煤炭气化，是一种加热过程。具体是指在特定的设备内对煤加热加压，让煤中有机质与气化剂发生一系列复杂的物理、化学反应，将固体煤转化为CO、H2、甲烷等气态产物。燃烧是煤与气化剂之间的主要化学反应。由于反应过程需要较高的温度，并且保持连续、快速进行，一般是采用煤中的碳与气化剂中的氧发生燃烧反应，为气化过程提供充足的热量。

安装在搅拌设备上的单段式煤气发生装置采用的是水煤气。水煤气的生产过程是将煤从炉顶放入，在下落的过程中在高温作用下发生化学反应，产生煤气。图1是单段式煤气发生装置装配结构图。

根据煤气发生装置发生化学反应的特点，将装置内部从下到上分为6层，分别为灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层、空层。料层分区如图2所示。

灰渣层是提供氧化层所需的物质，为氧化层反应奠定基础，其作用有两点:第一是保证出渣装置安全运转，第二是使空气与煤气冷热交换;氧化层为煤气化过程主要发生区域之一，其主要目的是将从灰渣上来的氧与碳发生反应产生二氧化碳从而放出大量的热量;还原层的主要作用是将二氧化碳与水蒸气还原成CO、H2等可燃气体;还原层生成的可燃气体在干馏层热量下降，被干馏出来，经过干燥层干燥的气体就是煤气了。产生的煤气经过除尘设备被送到燃烧器，通过电子打火点燃对骨料进行加热、烘干。在此过程中释放的大量热量也为保持炉体的温度提供热源，而且在转化为气的过程中，煤中的硫、粉尘得到了脱除，在排放尾气过程中，污染物得到了有效控制。

图1 单段式煤气发生装置装配结构图Figure 1 Assembling structure of single section type coal gas generator

2 煤转气沥青搅拌设备的结构与工艺流程

2.1 煤转气搅拌设备的主要结构

煤转气搅拌设备主要由冷集料机、煤气发生装置、除尘系统、燃烧系统、干燥搅拌系统、沥青保温罐、电控系统、热料提升装置组成。

2.2 煤转气搅拌设备的工艺流程

煤转气沥青搅拌设备的工作流程如下:首先，将煤炭放入炉体内，点火，使炉体内发生化学反应，产生煤气。将不同级配的冷骨料放入冷骨料仓，通过皮带输送机构送入提升机构。提升机构把冷骨料放到烘干滚筒里面，煤气除尘后通过燃烧器燃烧加热冷骨料。烘干滚筒正反转，当加热到符合沥青搅拌的温度的时候，加入沥青与矿粉在搅拌缸里面搅拌。在搅拌均匀后成品料被放到二次提升机构里，再被提升到成品料储料仓。整个工艺流程全部由电控系统控制，实现一次成型成品料。

图2 煤气发生装置料层分区示意图Figure 2 Illustration of gas generator material layer zoning

3 基于煤转气技术的搅拌设备工程实际应用

湖南某机械公司对沥青搅拌设备进行了煤转气改造，所生产的MQBH-40型搅拌设备是我国首台煤转气强制间歇式沥青混合料搅拌设备。其烘干加热系统采用的是节能环保的煤转气加热技术，打破了传统的燃料加热方式，利用煤转气技术将煤转化为气体燃料进行燃烧，从根本上解决了煤炭燃烧污染大，使用成本高的问题。根据该设备在公路养护系统实际生产情况，1台拌合设备生产沥青混合料约为1.6万吨/年，四种燃料类型的拌合设备年能耗总量对比见表1，四种设备生产1吨沥青混合料所需要的成本与效果对比见表2。

从表1得出，沥青搅拌设备使用煤转气的节能效益巨大。通过表2得出，使用煤转气作为燃料具有耗能低、节能环保、燃烧效率高等特点。所以该技术在沥青搅拌设备上的运用是可行的，符合我国“资源节约型，环境友好型”可持续发展的特点。

4 结论

煤转气技术运用在沥青混合料搅拌设备上改变了以往燃烧重油或煤粉的燃烧不充分、使用成本大、能耗高、燃烧效率低、环境污染大等缺点。通过煤气化技术，使煤的利用率显著提高，节约了资源，保护了环境，优势明显，具有长远的社会效益和经济效益。

表1 四类燃料设备年能耗值Tab le 1 Annual energy consum p tion of four kinds of fuel equipment

表2 四种燃料设备生产成本与效果对比Table 2 Production cost and effect contrast of four kinds of fuel equipment

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［3］何志勇，马捷，等.公路养护应用煤气化技术试样研究［J］.安全质量，2012，3(4):167 －169.

［4］何志勇，李自光.拌合设备煤气化过程研究及应用［J］.工程机械，2010，41(7).

编辑 杜 敏

Application of Coal Gasification Technique to Pitch Mixer

Liu Bo，Li Ziguang

Working principle of coal gasification generator and mixer structure and process flow have been described.In practical application，compared with conventionalmixer，coal gasification mixer was provided with prominent energy saving benefit and environmental conservation advantage，which offered reference to coal gasification technique development in future.

coal gasification;mixer;application

TQ54

A

2013—11—04

刘波(1988—)，男，在读研究生，研究方向为工程机械产品优化，现代筑养路机械设计。