Расход топлива горелки на асфальтобетонном заводе (АБЗ): что влияет, как рассчитать, как снизить

На асфальтобетонном заводе (АБЗ) топливо расходуется как минимум на двух горелках: сушильного барабана и нагревателя жидкого теплоносителя (НЖТ). Первая помогает достичь необходимой технологической температуры компонентов асфальта — песка и щебня; вторая поддерживает в нагретом состоянии термальное масло, циркулирующее по регистрам емкостей с вяжущим, «рубашке» битумопровода и другим узлам и агрегатам комплекса, требующим теплового обеспечения.

Горелка сушильного барабана потребляет значительно больше топлива, чем горелка для НЖТ. Так, на асфальтосмесительном комплексе производительностью до 180 т/ч для нагрева инертных материалов может быть установлена горелка мощностью 14 МВт, а для НЖТ — мощностью до 814 кВт. Такая разница в характеристиках оборудования напрямую связана с расходом топлива, — у первой он кратно выше.

Производители промышленного оборудования выпускают три основных типа горелок: газовые, жидкотопливные и комбинированные. Газовые — для работы с природным газом; жидкотопливные — под дизельное или печное топливо, солярку, мазут, отработанное масло, сырую нефть; комбинированные — совмещают в себе возможности газовых и жидкотопливных моделей.

Тип горелки определяет единицы измерения расхода топлива: для жидкотопливной — это кг/ч, а для газовой — м³/ч. Иногда в технической документации к оборудованию расход природного газа указывают не в м³/ч, а в нм³/ч. Буква «н» перед кубическими метрами означает условно принятые «нормальные условия», — температуру воздуха 20 °С, нулевую высоту над уровнем моря, давление в одну атмосферу, — то есть такие условия окружающей среды, при которых должны быть обеспечены заявленные производителем характеристики.

Что влияет на расход топлива горелки сушильного барабана

На расход топлива горелки влияют не только внешние климатические условия работы, но и уровень организации производства, точность выполнения технологических процессов и так далее. Рассмотрим факторы, снижающие или увеличивающие расход топлива основной горелки АБЗ, предназначенной для нагрева инертных материалов.

Температура воздуха

В пик дорожного сезона — летом, при положительных температурах воздуха — запуск асфальтосмесительной установки осуществляется быстро, без необходимости длительного прогрева агрегатов. А вот поздней осенью или ранней весной, перед стартом выпуска первой партии асфальта, комплекс нужно разогреть. Если этого не сделать и запустить холодную установку без достаточной просушки, к примеру, блока рукавных фильтров, то уже при производстве смеси материал рукавов быстро забьется инертной пылью, частицы которой при контакте с влагой слипнутся. Это в свою очередь приведет к полной остановке работы горелки — в связи с отсутствием тяги из блока рукавных фильтров.

Чтобы избежать возникновения рисков простоя АБЗ, комплекс предварительно прогревают, а это, по крайней мере в холодное время года, требует увеличения расхода топлива.

Влажность инертных материалов

Чем выше влажность используемых в производстве асфальта песка и щебня, тем большие время и мощность горелки понадобится, чтобы высушить и нагреть их до необходимой технологической температуры. По словам Сергея Шибалова, главного технолога АО «АБЗ-1», увеличение влажности каменных материалов на 1% от паспортной ведет к повышению расхода топлива до 8%.

Загруженность асфальтосмесительной установки

Малая суточная загруженность установки подразумевает нагрев меньшего объема инертных материалов. В этот период горелка работает непостоянно, что приводит к снижению расхода топлива.

Стоит отметить, что малая загруженность завода не только отрицательно сказывается на прибыли предприятия, но и, возвращаясь к первому фактору, наоборот, может увеличить расход топлива. Так, если производство смеси будет осуществляться в холодное время года, с промежутками, то прогревать установку придется несколько раз в течение дня.

Температура готовой смеси

Для выпуска некоторых видов асфальта температура инертных материалов на выходе из сушильного барабана должна быть повышена. Для сравнения: при выпуске «классического» асфальта температура смеси должна составлять около 160 °С, а литого, обладающего повышенной текучестью, — не ниже 190 °С. Для того, чтобы разогреть песок и щебень до этого показателя понадобится большая мощность горелки, а значит расход топлива увеличится.

Настройки горелки

Профессиональная настройка горелки обеспечивает эффективную работу оборудования, а непрофессиональная — увеличивает затраты организации. К примеру, неправильный подбор соотношения топлива и воздуха, необходимого для окисления горючих элементов, может привести к неполному сгоранию энергоносителя. Это вынудит оператора АБЗ увеличить мощность горелки, а значит увеличится и расход топлива.

Вышеперечисленные факторы, влияющие на расход топлива горелки асфальтобетонного завода, проявляются как по отдельности, так и вместе. Реальной ситуацией для некоторых предприятий, осуществляющих работу в течение года, может быть следующая картина: температура воздуха отрицательная, щебень хранится под открытым небом, заказчику нужен литой асфальт. Для решения этой задачи потребуется значительный объем топлива, в несколько раз превышающий объем топлива, необходимый для создания этой же смеси в летний период.

Как рассчитать расход топлива горелки

Если расход горелки не указан в технической документации к оборудованию, этот показатель можно найти следующим способом: разделить мощность горелки на удельную теплоту сгорания применяемого в работе топлива. Конечно, такой подход не даст подходящую для каждого случая цифру потребления, так как теплота сгорания в том числе зависит от конкретного топлива, наличия примесей, точного компонентного состава. Но по крайней мере приблизительный расход топлива таким образом получить можно.

Для примера возьмем горелку с максимальной мощностью 14,2 МВт, работающую на мазуте. Удельная теплота сгорания этого топлива варьируется в среднем от 39,2 до 42 МДж/кг, — остановимся на показателе 40,6 МДж/кг. Теперь разделим мощность на теплоту сгорания для определения расхода:
14,2 / 40,6 = 0,35 кг/сек
Переведем секунды в часы: 0,35 × 3600 = 1260. В итоге наша горелка при максимальной мощности будет потреблять до 1260 кг мазута в час.

С этим же подходом рассчитаем расход горелки для дизельного топлива. Теплота сгорания этого вида топлива, так же как и в случае с мазутом, зависит от конкретного химического состава энергоносителя, наличия примесей, и может составлять как 42 МДж/кг, так и почти 45 МДж/кг. Остановимся на показателе 43 МДж/кг. Тогда:
14,2 / 43 = 0,33 кг/сек × 3600 = 1188 кг/ч.

Теперь в качестве топлива рассмотрим природный газ. Здесь диапазон теплоты сгорания еще шире: ГОСТ 5542-2014 «Газы горючие природные промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия» определяет минимальную планку в 31,8 МДж/м³, а в технической литературе встречаются примеры, где теплота сгорания газа составляет 37,7 МДж/м³. Остановимся на каком-нибудь усредненном показателе, например 34,8 МДж/м³. Тогда:
14,2 / 34,8 = 0,41 м³/сек × 3600 = 1476 м³/ч.

Важно понимать, что вышеперечисленные расчеты созданы на основании максимальной мощности горелки, что в реальных условиях работы встречается редко. При необходимости, вместо максимальной мощности стоит подставить применяемую фактически. К примеру, если она составляет 70% от максимальной, значит из последнего расчета выше: 14,2 МВт × 0,7 = 9,9 МВт. Теперь используем фактическую мощность и теплоту сгорания природного газа: 9,9 / 34,8 = 0,28 м³/сек × 3600 = 1008 м³/ч. То есть, при работе горелки на 70-процентной мощности расход газа составит 1008 м³ за один час.

Как рассчитать расход топлива горелки на одну тонну продукции

Расчет расхода топлива горелки на одну тонну произведенного асфальта, в том числе в течение какого-то временного периода, позволяет контролировать себестоимость продукции, следить за ее изменениями в течение года, заранее планировать будущие расходы организации. Если программное обеспечение асфальтосмесительной установки технически не поддерживает функцию определения показателей связи между расходом топлива горелки сушильного барабана и выпущенной продукцией, то сделать это можно следующим образом.

Для начала понадобятся данные отчетов, сформированные в интерфейсе системы управления АБЗ, — о количестве израсходованного в процессе производства топлива и общей массе отгруженной продукции. Поделив первое на второе, получим суточный расход топлива на одну тонну. К примеру, в течение 8-часового рабочего дня завод затратил 7976 кубов природного газа и выпустил 1280 тонн асфальтобетонной смеси. Тогда: 7976 / 1280 = 6,23. То есть среднесуточный расход топлива горелки на одну тонну составил 6,23 м³/т.

При проведении полных расчетов расхода топлива важно учитывать данные, полученные не только с горелки сушильного барабана, но и с горелки нагревателя жидкого теплоносителя. Эту информацию можно снять со счетчика топлива, а при его отсутствии — найти в паспорте агрегата. Единственное, в технической документации расход будет указан в кубических метрах в час или килограммах в час, а не в тоннах. Для перевода в необходимые нам единицы измерения, нужно будет умножить расход топлива, указанный в паспорте, на количество рабочих часов. Далее — добавить полученный результат к среднесуточному результату расхода горелки сушильного барабана. После чего — разделить сумму расходов топлива с двух горелок на массу произведенной продукции за день.

К примеру, по паспорту горелка для НЖТ расходует 30 кубических метров природного газа за один час, тогда в течение 8-часового рабочего дня она затратит 240 кубов. Для нашего примера выше, добавляем 240 к 7976 и получаем 8216 м³. Эту сумму делим на 1280 тонн произведенной за день смеси и получаем средний расход топлива за один день равный 6,42 м³/т. Конечно, в случае применения данных из паспорта горелки НЖТ показатель расхода будет приблизительным, так как агрегат работает на полную мощность не постоянно, а подогревает теплоноситель при понижении его температуры до заданного минимума.

Чтобы рассчитать средний ежемесячный расход топлива на одну тонну, нужно просуммировать все средние ежедневные расходы топлива за месяц и разделить полученную сумму на количество дней в месяце.

Как снизить расход топлива горелки

Снизить расход топлива горелки на асфальтобетонном заводе можно несколькими способами:
1. Уменьшить влажность инертных материалов путем их хранения на закрытых складах или под навесом на специально подготовленных площадках.
2. Обеспечить предприятие заказами для бесперебойной работы асфальтосмесительной установки в холодное время года, — это снизит количество прогревов за день.
3. Уменьшить температуру производимой смеси, к примеру, выпуская теплый асфальт;
4. Использовать в работе инертный материал хорошего качества, соответствующий заявленной фракционности. Материал, не прошедший через сита виброгрохота, не будет участвовать в создании новой смеси, а значит — часть работы горелки окажется бесполезной. Для набора необходимого объема щебня требуемой фракции, понадобится дополнительная подача каменного материала, его прохождение через сушильный барабан, что приведет к повышенному расходу топлива при пересчете на одну произведенную тонну продукции.
5. Заказать настройку горелки у профессиональных специалистов, которые понимают, что природный газ, в зависимости от региона, имеет свои отличительные особенности; знают о показателях КПД для разных видов топлива; умеют пользоваться газоанализатором для качественного подбора соотношения топливо-воздух.

Если ваше предприятие планирует оптимизировать работу нагревательного оборудования или заменить горелку на более эффективный вариант, обратите внимание на компанию SOLOMATIC. Наша сервисная служба подберет и настроит вашу будущую горелку таким образом, чтобы она полностью выполняла требования производственной площадки, была эффективна, но при этом экономична, соответствовала экологическим нормам.

Для начала совместной работы позвоните нам по телефону 8 (800) 555-73-40 или отправьте запрос на service@solomatic.ru

Сервисная команда компании SOLOMATIC — залог ответственного технического обслуживания оборудования в течение всего срока эксплуатации АБЗ.