大藤峽廠壩工程制冷系統(tǒng)增容設(shè)計與實(shí)踐

李戰(zhàn)鋒，陳建平

（中國水利水電第八工程局有限公司，410004，長沙）

一、工程概述

中國水利水電第八工程局有限公司承擔(dān)大藤峽廠壩工程混凝土生產(chǎn)任務(wù)。 按照要求，高溫季節(jié)混凝土出機(jī)口溫度為14℃，混凝土預(yù)冷系統(tǒng)需滿足高溫期混凝土澆筑高峰強(qiáng)度約9.0 萬m3/月的供應(yīng)?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)布置1 座2×3.0 m3強(qiáng)制式混凝土拌和樓，1 座4×4.5 m3自落式混凝土拌和樓。

2017 年5 月，設(shè)計調(diào)整了溫控標(biāo)準(zhǔn)，要求混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)最低出機(jī)口溫度需達(dá)到7℃， 溫控混凝土強(qiáng)度滿足12 萬m3/月， 混凝土產(chǎn)量要求200 m3/h。 因此需對大藤峽廠壩工程制冷系統(tǒng)進(jìn)行增容設(shè)計。

二、預(yù)冷措施

預(yù)冷工藝： 地面一次風(fēng)冷骨料+拌和樓二次風(fēng)冷骨料+冷水+片冰。

①在一次風(fēng)冷料倉對粗骨料進(jìn)行一次風(fēng)冷時， 使粗骨料溫度從28.7℃平均冷卻到8℃左右。

②骨料從一次風(fēng)冷車間輸送至拌和樓料倉過程中考慮溫度回升。 在拌和樓料倉內(nèi)繼續(xù)對粗骨料進(jìn)行保溫 （二次風(fēng)冷）， 使粗骨料溫度冷卻到-1～3℃。

③混凝土加10～50 kg/m3片冰。

④加5～7℃冷水拌和。

混凝土骨料通過兩級風(fēng)冷后與各種原材料及片冰在集中料斗混合進(jìn)入拌和機(jī)得到7℃混凝土。

三、制冷系統(tǒng)設(shè)計

1.設(shè)計條件

氣溫、水溫：大藤峽水電站地處廣西桂平市，夏季炎熱，多年平均氣溫為21.5℃，歷年高溫出現(xiàn)在7 月，月平均氣溫28.7℃，月平均水溫26.7℃，設(shè)計以7 月份多年平均氣溫、水溫及濕度為依據(jù)。

2.預(yù)冷混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度要求

混凝土預(yù)冷系統(tǒng)設(shè)計：根據(jù)混凝土系統(tǒng)的布置方案，左岸預(yù)冷系統(tǒng)與1 座HL360—4F4500 型 自 落 式 拌 和樓、1 座HL240—2S3000L 強(qiáng) 制 式 拌和樓配合生產(chǎn)預(yù)冷混凝土，預(yù)冷混凝土生產(chǎn)理論強(qiáng)度為200 m3/h， 考慮到混凝土生產(chǎn)不均衡性，取不均衡系數(shù)1.5，則混凝土短時生產(chǎn)強(qiáng)度要求達(dá)到300 m3/h，而出機(jī)口溫度要求7℃。

3.設(shè)計計算與容量確定

①C30 常態(tài)四級配預(yù)冷混凝土出

機(jī)口溫度計算（見表1）。

表1 C30 常態(tài)混凝土四級配7 月14℃出機(jī)口溫度和7℃出機(jī)口溫度

②C30 常態(tài)預(yù)冷混凝土四級配需冷量計算（見表2）。

表2 C30 常態(tài)預(yù)冷混凝土四級配需冷量7 月14℃出機(jī)口溫度和7℃出機(jī)口溫度

同樣對C20 常態(tài)混凝土三級配預(yù)冷混凝土，C25 常態(tài)混凝土二級配預(yù)冷混凝土的需冷量進(jìn)行計算。

三種級配預(yù)冷混凝土需冷量計算結(jié)果匯總（見表3）。

③制冷設(shè)備容量計算（見表4）。

④制冷設(shè)備配置。 從表4 可以看出， 混凝土出機(jī)口溫度從14℃降為7℃，主要是骨料一次風(fēng)冷制冷容量需增加，而骨料二次風(fēng)冷、片冰和冷水制冷容量配置滿足要求。 骨料一次風(fēng)冷原配置了200 萬Kcal/h， 因此需增加200 萬Kcal/h 以上的制冷容量。

根據(jù)大藤峽水利樞紐安全環(huán)保要求， 且考慮到現(xiàn)有的氨系統(tǒng)已經(jīng)當(dāng)?shù)匕踩u價和驗(yàn)收， 如增容采用氨系統(tǒng)制冷， 增容后又要重新進(jìn)行安全評價和驗(yàn)收，難度較大，因此選擇氟系統(tǒng)作為增容的骨料一次風(fēng)冷的制冷， 制冷劑為安全環(huán)保的氟利昂R507A。

為安裝方便，采用集裝箱式機(jī)組4 臺，小石、中石、大石和特大石各對應(yīng)1 臺， 單臺制冷量達(dá)到758.8 kW（65.26 萬Kcal/h），4 臺 共 計3 035.2 kW（261 萬Kcal/h）。

表3 三種級配預(yù)冷混凝土需冷量計算結(jié)果匯總

表4 制冷設(shè)備容量計算結(jié)果（14℃出機(jī)口溫度/7℃出機(jī)口溫度)

四、預(yù)冷混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程

1.系統(tǒng)骨料風(fēng)冷

粗骨料經(jīng)膠帶機(jī)輸送到一次風(fēng)冷車間骨料冷卻料倉，骨料冷卻料倉由4 個料倉組成，分別存放G1、G2、G3、G44 種骨料。 每個調(diào)節(jié)料倉自上而下分為進(jìn)料區(qū)、冷卻區(qū)、儲料區(qū)。 冷風(fēng)自下而上通過骨料，骨料按用料速度自上而下流動，邊進(jìn)料，邊冷卻，邊出料。 冷卻后的骨料經(jīng)保溫廊道由膠帶機(jī)送至拌和樓相應(yīng)的料倉進(jìn)行二次風(fēng)冷。 拌和樓上二次風(fēng)冷循環(huán)系統(tǒng)的原理與一次風(fēng)冷相同， 通過風(fēng)冷使骨料進(jìn)一步降到設(shè)計值。 冷卻到設(shè)計終溫的骨料稱量后經(jīng)拌和樓集料斗進(jìn)入拌和機(jī)拌和。一次風(fēng)冷骨料倉，廊道部分為混凝土結(jié)構(gòu)，儲料部分為鋼結(jié)構(gòu)。拌和樓二次風(fēng)冷料倉為鋼結(jié)構(gòu)。

2.冰系統(tǒng)

冰系統(tǒng)設(shè)于制冷樓內(nèi)，由片冰機(jī)和冰庫組成， 冰庫設(shè)于片冰機(jī)下部。片冰機(jī)生產(chǎn)的片冰落入貯冰庫中貯存， 貯冰庫中的片冰由氣力輸冰裝置送到拌和樓上的調(diào)節(jié)冰倉， 通過調(diào)節(jié)冰倉下的螺旋輸送機(jī)送到拌和樓稱量器中稱量后，送入集料斗加入拌和機(jī)。

3.冷水系統(tǒng)

混凝土拌和用冷水由設(shè)于制冷樓內(nèi)的冷水機(jī)組生產(chǎn)，冷水經(jīng)水泵輸送到拌和樓稱量斗稱量后進(jìn)入集料斗加入拌和機(jī)。

為確保制冷效果，同時采取以下措施：骨料堆場高度及貯存時間滿足規(guī)范要求，使地面出料溫度不高于月平均氣溫；骨料上膠帶機(jī)時采取遮陽措施，避免骨料受到陽光直射。

五、結(jié) 語

2017 年5—9 月大藤峽廠壩工程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行制冷增容改造，9 月完成，4 臺集裝箱式制冷機(jī)組運(yùn)行正常，制冷效果良好。 2018 年大藤峽廠壩項(xiàng)目總計澆筑混凝土77 萬m3/h，全部為溫控混凝土，高峰時段為6—9 月，高峰月強(qiáng)度為150m3/h，出機(jī)口溫度7～9℃，合格率100%，混凝土溫控和質(zhì)量均達(dá)到設(shè)計要求。