草街航电枢纽工程混凝土拌和制冷系统设计

高英峰

(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110166)



草街航电枢纽工程混凝土拌和制冷系统设计

高英峰

(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110166)

草街航电枢纽位于重庆合川市境内草街镇附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江干流自下而上规划的第二个梯级。由于合川 地区夏季气温较高，为了保证混凝土正常施工，需在混凝土拌合时增加制冷系统，以保证工程按期顺利进行。

拌合系统；制冷设施；施工布置

草街航电枢纽位于重庆合川市境内草街镇附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江干流自下而上规划的第二个梯级。

此工程工程等别为一等，工程施工需要经过一个夏季，夏季气温较高，6-8月平均温度40度，为了保证工程顺利进行，在混凝土拌合时，需增加制冷系统。

1　制冷系统

1.1混凝土制冷措施

1.1.1设计条件

根据合同文件提供的气象资料及施工进度计划安排，确定混凝土制冷期为每年的6～9月，制冷混凝土浇筑高峰月出现在2008年8月，要求预冷混凝土产量190 m3/h。因此，混凝土制冷控制月2008年为8月份。

混凝土原材料计算温度见表1。

表1　混凝土原材料计算温度　℃

混凝土原材料物理、热学性能参数见表2。

表2　混凝土原材料物理、热学性能参数

混凝土典型级配配合比见表3。

表3　制冷设计典型混凝土配合比表　kg/m3

1.1.2制冷装机容量及混凝土预冷措施

(1)混凝土热平衡计算

以八月份为控制月，三级配混凝土为典型级配，由温控标准、设计条件，根据热平衡计算公式

TH∑GiCi=∑TiGiCi+Qj

式中：TH为混凝土出机温度，℃；Ti为混凝土各组成平均温度，℃；Gi为每立方米混凝土组合材料重量，kg/m3；Ci为混凝土组成材料比热，kJ/kg℃；Qj为混凝土搅拌的机械热，kJ/m3。

热平衡计算如表4、表5：

表4　八月份自然拌和混凝土出机口温度热平衡计算表

表4、表5中砂的含水率按6%计算，粗骨料的含水率按1%计算，表5中粗骨料经过预冷后，表面含水率降低，按0.5%计算。表4、表5中拌和水的用量是混凝土典型级配中的用水量减去砂及粗骨料表面含水量之后的重量。

可以得出以下结论：

八月份混凝土自然拌和出机口温度为32.1℃，要求的预冷混凝土出机口温度17℃，表2.4.6中预冷混凝土出机口温度为16.4℃，自然拌和与预冷拌和混凝土出机口温度之差为15.7℃。要达到混凝土温控要求，粗骨料温度需由28.6℃降低到4℃，降温幅度为24.6℃，如果不采用加冰拌和的办法，必须采用二次风冷骨料技术。除对粗骨料进行二次风冷之外，还需采用加冷水拌和等措施。预冷混凝土产量为190 m3/h，出机口温度17℃，需要制冷容量300×104kcal/h。

表5　八月份拌和预冷混凝土出机口温度热平衡计算表

(2)混凝土预冷措施

骨料堆场高度及贮存时间应满足规范要求，使地弄出料温度不高于月平均气温；地面上的骨料上料胶带机采取遮阳措施，避免骨料受到阳光直射，调节料仓外设遮阳棚；将骨料转料仓作为一次风冷仓，粗骨料冲洗筛分后，在一次风冷仓内进行一次风冷；在搅拌楼料仓内，继续对粗骨料进行二次风冷，使粗骨料温度降至设计终温；外加剂等掺加水用7℃冷水，加冷水拌和混凝土；一次风冷仓、粗骨料上搅拌楼胶带机及搅拌楼料仓进行保温。

上述混凝土预冷措施在高温季节生产17℃混凝土时必须同时具备。在非高温季节或出机口温度要求放宽的情况下，可在一次风冷、二次风冷、加冷水等三种措施中选择其中一种或几种达到出机口温度要求。

混凝土预冷措施引用，刘延明.《浅谈混凝土搅拌系统制冷设计》观点。

1.1.3制冷系统工艺流程

(1)一次风冷骨料

粗骨料从调节料仓由胶带机送到筛分车间冲洗除尘，筛分脱水后进入转料仓，转料仓一组共4个分料仓，生产四级配混凝土时，G1～G4骨料各用一个仓；生产三级配混凝土时，根据混凝土级配，用量多的那种粗骨料占用两个仓，用量少的的两种骨料各占一个仓。转料仓外设置空气冷却器及鼓风机，对料仓中的骨料吹送冷风。

(2)二次风冷骨料

在转料仓内冷却好的骨料经保温廊道由胶带机送入搅拌楼骨料仓进行二次风冷。搅拌楼的四个骨料仓与转料仓一一对应。搅拌楼料仓外同样设置空气冷却器及鼓风机，对料仓中的骨料吹送冷风。在搅拌楼料仓内冷却到设计终温的骨料排入称量器计量后卸入搅拌楼集中料斗供拌和混凝土。

(3)制冷水

本系统采用冷水机组制冷水供拌和混凝土使用。

1.1.4制冷系统布置

制冷装机容量总计3 492 kW(300×104kcal/h)，设一座制冷车间，配合两座郑州拌和楼生产低温混凝土。

制冷车间采用平面布置，向转料仓及拌和楼上的空气冷却器提供冷源。车间内设置螺杆制冷压缩机组及其配套辅助设备，车间外设置2座900 t/h方形冷却塔。

转料仓外布置4台空气冷却器和4台离心风机，每座拌和楼料仓外挑平台上分别布置4台空气冷却器和相应的轴流风机。每个骨料仓的冷风循环系统由一台空气冷却器、一台鼓风机及仓内配风装置、风管组成。空气冷却器采用氨泵供液。

表6　主要制冷设备表

1.1.5主要技术指标及主要制冷设备

(1)主要技术指标

制冷容量：300×104kcal/h(标准工况)

循环用水量：1 800 m3/h

最大耗水量：600 m3/h (冲霜)

拌和楼低温混凝土实际生产能力：190 m3/h

电机总功率：2 720 kW

(2)主要制冷设备

制冷设备见表6。

表7　混凝土拌和系统及制冷系统主要技术指标表

1.1.6保温措施

系统设备、管道保温及拌和楼料仓采用橡塑海棉保温材料，该材料具有难燃性和防潮性，满足制冷规范要求和防火安全要求。上料胶带机廊道采用聚苯乙烯双面彩板。

1.1.7消防及氨气报警装置

系统电气控制室设置消防报警及干粉灭火系统各一套，制冷车间布置氨气报警装置一套及消防栓两套。

1.1.8运行管理

根据设计文件及相关资料制定运行管理规程。

对主管人员、运行人员进行业务培训，实行岗位责任制。

视空气冷却器翅片结霜状态每个台班冲霜一次。

加强调度，使制冷能力充分发挥，并尽力确保均衡生产，发挥制冷系统的效益。

2　结语

本文针对工程实际设计了切实可行的混凝土拌合制冷系统施工方案，工程施工期间天气较炎热，为了保证混凝土浇筑顺利进行，在拌合时对拌合系统制冷，效果较好。

[1]陈旭君，宁占元，郑践.浅谈大型混凝土搅拌制冷系统设计[J].水电工程施工系统与工程装备技术交流会.2010.

[2]何妹珍.混凝土拌合及制冷系统工艺设计[J].企业科技与发展.2013.

[3]刘延明.浅谈混凝土搅拌系统制冷设计[M].青海水利发电出版社.1997.

2016-04-26

高英峰(1975-)，男，辽宁东港人，工程师，主要从事水利施工工作。

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