公路沥青拌和机燃烧系统火焰调整的技术措施

邱雄

（海南路桥工程有限公司，海南 三亚 572000）

0 引言

沥青混凝土路面因其具有良好的力学性能、较好的耐久性、行车舒适性、噪声小以及维修方便等，成为我国公路选用的主要路面结构形式。沥青拌和机是沥青混凝土路面材料的主要供应设备，在生产过程中，燃烧系统的工作状态对拌和成品料的质量起着至关重要的作用。低劣的拌和质量会直接影响路面的施工质量，频繁的故障会直接影响工程的施工进度；而合理应用沥青拌和站的燃烧系统能降低成本、提高效率、保障施工。

1 火焰燃烧正常与否的判断

燃烧系统的调试、工作状况的好坏，最终是通过火焰的颜色、亮度、形状等一系列直观特征来反映和决定的。对于工程施工现场设备，判断燃烧系统工作正常与否、是否需要调整，只有通过观察火焰这一最简洁有效的方式来进行。

燃油在干燥筒中燃烧时，透过筒前部观察孔看到的火焰应该是：火焰中心在干燥筒中居中，火焰四周分布均匀，不碰筒壁，充满程度高，着火点离风口（喷嘴）距离适当，不烧喷嘴；火焰长度大约为干燥筒长的1/3左右，基本充满并保持在整个燃烧区，不可太短以致影响拌料效率，也不可太长以致直接烧到料帘导致焦料；火焰中心呈淡橙色，白亮均匀，整个火焰轮廓清晰，外圈无雪片状火星，火焰以外烟气透亮，筒壁料板清晰可见；筒膛中火焰稳定，呈白橙色，一般有“隆隆”声，火焰无跳动或异响。

2 燃油选择

燃油选择的总体要求应该是黏度适中、燃烧性能好、热值高、雾化性能好、燃烧完全、产生的积炭和灰分少、对燃烧器机件的腐蚀性小、易于储存和输送，同时易于加压。重油一般是由裂化重油、减压重油、常压重油或腊油等按不同比例调制而成。裂化重油相对于直馏（减压、常压）重油，其黏度与相对密度均较大。且含有较大的固体杂质，易于沉淀，堵塞管路及燃油预热器，不易燃烧，因而选择的重油中裂化重油比例越小越好。

3 火焰调整

火焰调整主要是指对着火点的位置、火焰形状、颜色（完全燃烧）等进行调整，以下分项述之。

3.1 着火点的调整

油雾着火点应靠近喷嘴且没有回火现象。着火点近有利于油雾完全燃烧和稳定，但过近则容易烧坏喷嘴。筒膛温度、油的品种、雾化质量、风量、风速和重油温度等都会影响着火点的远近,调整时应分析确定造成着火点不当的原因，有针对性地采取措施进行参数调整。当油品、压力、温度稳定，雾化质量等无明显变化时，着火点位置主要由风速和配风情况决定，即由导流板位置决定；推入会降低喷口空气速度，使着火点靠前；反之会使着火点延后。当油压、油温过低或雾化片孔径太大（磨损或选择不当）时，油雾化不良也会使着火点延后。一般来说，当系统工作正常时，小范围调节导流板的位置就可得到理想的着火点，即回流区的位置是随导流板移动的[1]。

3.2 鼓风量调整

在一定范围内增加鼓风量，油雾与空气的混合程度能得到改善，有利于燃烧。但风量过多会降低筒膛温度，增加不完全燃烧损失和排烟热损失；风量不足时会造成燃烧不完全，导致火焰暗红，积炭增多。一般公路施工现场都是根据火焰情况来判断风量适配与否、是否需要调整。如果是燃烧工况不佳或更换了不同孔径的雾化片，应调整风道风门挡板的最小开度使其达到正常燃烧。风油比对应关系可以做适当的修正，通常的做法是先调节小火风门使其适当配合，然后相应调节每个螺杆高度，使其形成一平滑曲线（相当于凸轮原理）；或者先调好最小火和最大火的风门，然后相应调节中间所有螺杆高度，使之形成一平滑曲线。这样一般可以保证不同火焰大小都有较适宜的风量。火焰根部风的送入量、旋向、旋转强度均由导流板控制。导流板的主要作用是强化着火前油雾与空气混合，形成合适的高温回流区，以保证油雾的顺利着火。导流板的每个叶片都倾斜一定角度，故当气流通过时就形成一股旋转气流，气流的旋转增大了喷射油气流的扩展角，同时加强了油气混合。高温回流区的大小和位置应适当，过大时会一直伸展到喷嘴，不仅容易烧坏喷嘴，而且对早期油气混合也不利；太小或位置过后会使着火延迟、火焰拉长。通过导流板的风起到向火焰根部送风的作用（一次风），调节导流板的位置以控制合适的气流旋转强度，过强或过弱分别对应回流区的过大过小都是不合适的。回流区的大小和位置对着火点的位置起着决定性作用。导流板叶片数量减少时，由于叶片的导流作用差、气流旋转减弱，回流区随之减少，燃烧情况就会恶化。因而及时清理导流板的结焦、恢复变形是十分重要的。

导流板可以加强燃烧器出口的气流扰动，对着火的难易、合适的位置等起很大作用。但是这种扰动区域很小，很快就消失，使整个火焰混合都加强的根本措施是提高气流速度。导流板的作用一方面是使通过叶片的风产生旋转，使火焰根部及中心一小部分气流产生汇流区，促进根部风（一次风）和油雾的混合；另一方面使通过导流板壁和管道之间环行通道的风（鼓风机的大部分气流是直流风），利用直流风速度衰减慢的特点加强后期油气混合，使整个燃烧过程中油气均能强烈混合，实现低氧、完全燃烧。过导流板后风道有一扩口，对气流起着一定程度的导流作用。扩口角度对汇流区的大小也有影响，扩口角度增加时汇流区的最大直径相应变大。一般扩口角度应不超过30°，它取决于火焰形状。鼓风机风量是由导流板自行分配的，即自行分成流经导流板的旋流风（一次风或根部风）和不经过导流板的直流风（二次风）。两股气流的流量之比完全取决于导流板的结构尺寸，设备出厂时已经设计好，一般不能随意改变。导流板所处位置为风道扩口处时，影响风量分配的是导流板入口所在截面的导流板直径和风道直径之比，导流板内缩（靠近喷嘴），风道直径口减小，旋流风增加，汇流区变大。导流板中心孔的作用是通过送入少量中心轴向风量，以使汇流区不紧靠在导流板附近，防止火焰烧烤导流板和喷嘴。导流板叶片出口为向里凹的，可以防止端部污染，喷嘴位置的调节余地也大一些，有利于风油混合。当导流板的出口平面与风口相平时，火焰会回卷，膛内烟气浑浊，导致火焰探测元件误动作。随着导流板内缩，火焰变短，卷火现象也会逐渐减轻。一般导流板离风口的距离为半径的0.1～0.2倍较适宜。当喷嘴与导流板平齐时，火焰也会回卷。把喷嘴逐渐内缩时，卷火减小，火焰逐渐白亮，长度变短。但过分内缩时，火焰根部发暗，膛内烟气浑浊。在燃烧正常的情况下应尽量减小风量，实现低氧燃烧以促进重油的完全燃烧，减少腐蚀[2]。

3.3 引风调节

引风量是根据燃油喷入量和鼓风量的变动情况来进行调节的，负荷变化时进入干燥筒燃烧的燃油量、鼓风量、石料灰尘量都发生变化，燃烧产生的烟气量也会改变，这时必须对引风进行调节，以使干燥筒膛仍然保持良好的负压燃烧环境。如玛连尼M A P系列沥青拌和机燃烧系统采用的是微负压燃烧环境，一般要求筒膛负压保持在8～15 psi。负压过大时一方面增加排烟热损失，对防止低温腐蚀和积炭的生成很不利，火焰也会被拉断；负压过小或出现正压，筒膛内的火焰及烟气会反向喷出，甚至可能发生设备烧坏及人身事故。一般来说，当负荷变化需要进行风量调节时，为了避免筒膛出现正压或缺氧缺风现象，通常是负荷增加时先增大引风量，而后再增加鼓风量和燃油量；反之，负荷减少时先减少燃油量和鼓风量，而后再减少引风量。引风量的调节是通过伺服电机控制引风风门挡板的开度来实现的。

3.4 风油比调节

玛连尼M A P系列沥青拌和机燃烧系统中燃油送入量的多少与鼓风量是联动的，燃油送入多时空气的送入量也成比例增加，按预先设定好的空气过量系数（风门开度曲线）同步增加或减少，从而控制火焰大小。它是靠燃烧器上装的伺服电机、驱动凸轮和连杆等同步控制风门挡板和燃油节油阀来实现的。风门开度由一组可调顶杆螺钉来控制，凸轮位置控制燃油节流阀的开度大小。工作时伺服电机通过减速机传动机构带动凸轮旋转（改变节油阀开度），凸轮带动风门连杆（风门开度）。随着凸轮转动角度的变化，节流阀、风门同时改变开度，从而同步控制鼓风和燃油供给量，实现对火焰大小的控制。温度变化信号反馈鼓风伺服，控制火焰大小，风压变化信号反馈引风伺服，控制引风风门保证筒膛负压。通过减弱或加强燃烧，相应实现对负压和温度的控制。为了保证完全燃烧，可调节风门顶杆曲线或改变节流阀初始开度，或两者同时调节以达到风油比最佳的目的。风油比的适当配合是实现低氧燃烧的一个重要条件，风门过大，风量、风速过大会使火焰熄灭，不易燃烧，甚至导致焦油沉积，筒内有恶臭味；风门过小会使燃烧不充分，甚至导致废料、设备和人身事故。

3.5 雾化质量

良好的雾化是重油完全燃烧的重要条件，应根据雾化器的要求选择适宜的燃油品种，并且对雾化片的工况要定期检查。油泵压力也是影响雾化的关键，要经常注意观察油压表的指示是否在合适的压力范围。

总之，影响沥青拌和机燃烧工况的因素很多，但针对玛连尼M A P系列沥青拌和机燃烧系统来说，主要是三个关键环节：雾化质量、风量和导流板位置。根据实际工作中具体的现象来检查分析，有针对性地采取措施，一般都可以保证良好的燃烧。

4 异常火焰举例及改进措施

沥青拌和机燃烧器工作时，可以通过分别装设在燃烧器尾部和干燥筒头部的观火孔观察火焰燃烧情况。从干燥筒头部观火孔看到的火焰应是长度适中、明亮、形状清晰、充满度好，同时火焰周围无窜出火苗；从燃烧器尾部观火孔看到的火焰应是从里到外橙亮，无暗红色。导流板叶缝透出的颜色一致均匀，火焰有一明显可见的旋转。在长期运行中，由于元器件的磨损、燃油的品质变化等，常会导致不正常的火焰，以下试举例分析。

（1）火焰周围窜出较多火苗。一般是因为风油比不适配、喷油量过多、供风量小或燃油油质不好。应调节风油比，检查重油品质。

（2）火焰短小无力。供油量不足常常导致这种现象发生，需检查油泵磨损情况和管路有无堵塞、燃油枪内部密封件有无磨损。

（3）火焰出现“爆烟花”。这常常是由于雾化质量不好，大的燃油颗粒在没来得及汽化之前就爆燃而产生“烟花”。由于没有充分地燃烧，它会以结焦物的形式附着在筒壁及导料板上，或把回收粉尘“染黄”。

（4）火焰外围有雪片状火星。这是有大油滴在燃烧的表现，可能的原因有雾化质量不好或风量不合理，使燃烧缓慢，如导流板位置不当导致着火点太远、风速过低、风口有积炭或结焦堵塞等。

（5）火焰根部有一根根黑条，中心火焰暗红。这是从雾化器喷出的油雾分布不均匀。某些地方流量密度很大、油滴粗，一般是由于油温、油压不合要求，或雾化器磨损堵塞导致雾化质量不良，或风量及根部风不当造成的。

（6）点火成功后，经不等的时间后断火。这可能是由于火焰探测管镜面沾灰，风量不足导致筒膛烟气浑浊，探测管与导流板探测孔位置不当，或是风油比失调，风将火焰拉断吹灭。燃烧枪内部垫片腐蚀磨损也会造成这种现象。

（7）电子点火失败或电弧间歇、闪断。出现这种情况一般是由于电缆断线、虚接或枪内瓷管受潮使枪内打火，点火电极损坏、有油污或电极之间距离不当，或点火变压器损坏。

（8）燃烧不稳定。燃油供给压力波动大、风油比不当或导流板位置不当、筒膛负压过大都是导致燃烧不稳定的常见原因。此外，油中含水或杂质过多、雾化质量差、喷嘴结焦堵塞、过滤器淤塞与油温过高，也可导致燃烧不稳定。

（9）积炭增多。当燃烧器喷嘴、导流板、燃烧室壁面积炭量显著增多时，一般是由于燃油品质突然恶化，或喷嘴位置变动使雾化油流直接喷射到燃烧室壁面。火焰不正常的表现形式有很多，但只要认真分析，采取相应措施，一般都会达到较理想的效果。

5 结语

在公路建设事业高速发展的今天，沥青拌和机燃烧系统的有效利用不仅延长了机械设备的使用寿命、缩短施工期，也降低了工程造价、节省了大量的资金及能源。

参考文献:

[1]张文红，王鹏.沥青拌和站燃油节能改进施工[J].交通世界，2015（7）:17-18.

[2]刘拥华，全水，吕梁.沥青拌和站生产与过程管控[J].公路交通科技：应用技术版，2011（10）:171-174.