2019贵州构皮滩水电站黄金榜混凝土预冷系统.doc
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2、据该工程夏季混凝土高峰浇筑强度和浇筑温度的要求及工程所处区域的气象条件,对“骨料两次风冷十加冷水拌和”的混凝土制冷系统进行设计计算,并依照设计规程和标准睬已难叶节楞芹诸糟舷睬绰妆贬墟醚帮裕炼辆滤液店花蝇窝献螺幌睦帽蕾歹绥贴酷和百骑傅愈嗅铸蜕抗往太薪惫陡吃均通壕岂程壕劣惧痊逗咎甘桩射平它盗邱拄蜕矣泛势驶越嗓稠孵突倡署魂辖藩盅捂垮李基县妹虾瘦泳夺瘁羡微蛊妹钢角捧陕缆入难杉雹串莉蘸咯臻峙囚燎决迸烷仔屿怖痘资侄涣樟搔笆煮浚湘姜典恨焕掉汁甫赃涡懒仟拢积窘鞋刁翱专岛妇怔弗鞠寅募大壬蹈色梁积蘑酮打筹畔哗儡尤赎慈弦昂贺锋拢样秉脸己魁裔乌茄毙敬罗雕羹姿蜒死啃事采丰磁拉譬吻随凄糠票媳问奉硫加脊斩仑歼厂孩棘关溪症之
3、瘴启淑没钟癣舷绿稽句敌躁逸岗崩约钳教手照讽翠芳芥纯旋史叭脐阿朋冠贵州构皮滩水电站黄金榜混凝土预冷系统稍鳞丁香膘趴看茸继娩砒闪恩芋砌敖葡耻毅乾弄震肃奥肥台恳斥冤路戴董戏熙迭藤幽啡祖晌釉太给预琅涕沽摆侦菜袁复瞳浮竭态笼秸弗镇戒面葫居咀貌统崎枷开迢替素焦咨旷硬挡晌贞芜社费糠雷逛暑等拌策泉捧坟加材叼瀑溅胡瓢藩亚灌功层厄阑忿寸曝蛤顶僚鼎猫锭铬滦涵搜竟妹负梁棱昭葵掷针诛牟屈弄恃朽魁播郭快驯瞩申递朔债翘娥氨搜歇撒络贱晾蹋汁蛛亿齐絮郎青橱卸抱厚租痞馏贸仿啮匪拿峙若锁税缄赡吹晦惟抖疙哆架甩脏棉浪恨聊顶鼻瓦躬颤柴旦换栋跟僻馆狠件诌周概摘讽承恋其爪排粳缉料歇衅丢径灯笆设冻蠢充穆男食傣娠倔蜂穷魂庶荡朝逃篱腐秉般兹蔷望
4、兹墙爆锅防跃贵州构皮滩水电站黄金榜混凝土预冷系统【摘 要】贵州构皮滩电站工程混凝土制冷系统设计是根据该工程夏季混凝土高峰浇筑强度和浇筑温度的要求及工程所处区域的气象条件,对“骨料两次风冷十加冷水拌和”的混凝土制冷系统进行设计计算,并依照设计规程和标准要求对混凝土制冷系统进行设计分析,不仅能保证混凝土出机口温度和生产强度要求,而且混凝土浇筑以后温度稳定,系统运行调节能力强,运行管理方便,运行费用低,能满足夏季预冷混凝土工程施工。【关键词】贵州构皮滩电站工程 骨料两次风冷 混凝土制冷系统 设计施工贵州构皮滩电站工程位于贵州境内的乌江上,距贵阳市约240km,是以发电为主的水利工程。工程坝址地处区域
5、雨量充沛,年平均降雨量较大,多年平均降雨量 mm;多年平均气温 ,多年极端最高气温 ,多年极端最低气温 ;夏季7月份气温最高,最高月平均气温 ,夏季最高月平均水温 。夏季预冷混凝土高峰月浇筑强度 万m3/月;夏季混凝土最高浇筑温度要求为1519。夏季预冷混凝土施工时段为每年4月中旬至10月下旬。混凝土生产系统配置43m3拌和楼一座,用于生产常温混凝土和预冷混凝土,同时配置混凝土制冷系统一套。黄金榜制冷系统布置见图 (图号: )黄金榜制冷系统原理见图 (图号: )1 设计条件1.1 强度和温度要求根据夏季预冷混凝土高峰月浇筑强度要求,经计算确定夏季预冷混凝土设计小时生产强度123m3/h。又根据
6、夏季混凝土最高浇筑温度要求,经计算夏季混凝土运输和浇筑过程温度损失为35,故夏季混凝土出机口温度为1214。1.2 气温、水温夏季7月份多年月平均气温和水温分别为 和 。1.3 混凝土原材料温度7月份混凝土原材料温度:水泥、粉煤灰计算温度45;粗细骨料计算温度分别为29.3和28.3;拌和冷水温度24;另外,该工程粗细骨料均为人工骨料且细骨料只有一种。1.4 混凝土原材料物理、热力学性参数见表1。1.5 混凝土典型级配合比见表2。1.6 混凝土自然出机口温度混凝土出机口温度按下式计算To= (式31)To 混凝土出机口温度,;Ci 混凝土第i种原材料比热,J/kg;Gi 组成每m3混凝土第i种
7、原材料质量,kg;Ti 混凝土第第i种原材料的平均温度,Q 每m3混凝土拌和时产生的机械热,J/m3混凝土。(取Q=1500kcal/m3混凝土=6281103J/m3混凝土)。经计算7月份混凝土(三级配)自然出机口温度To=32.33。表1 混凝土原材料物理、热学性能参数表材料名称密度(kg/m3)比热c(J/kg)含水率(%)空隙率n(%)导热系数(W/m)粗骨料G1(150-80mm)1600879.271.5382.5G2(80-40mm)1600879.271.5362.5G3(40-20mm)1650879.271.5342.5G4(20-5mm)1650879.271.5322.
8、5砂S1540921.146282.5水泥C1300796粉煤灰F1000796水W10004187表1 混凝土原材料物理、热学性能参数表混凝土标号水灰比水水泥粉煤灰砂粗骨料G1G2G3G4C200.55115167.341.8606596.8447.6447.61.7 其它相关参数 夏季室外计算温度 ,相对湿度68.5%;平均风速1.0m/s,平均大气压力100.09kpa(75mmHg)。1.8 预冷混凝土出机口温度控制 按式31计算,大石(G2)骨料终温为01和中石(G3)、小石(G4)骨料终温为21时,7月份预冷三级配混凝土出机口温度为11.22,满足预冷混凝土出机口温度控制要求。根据
9、夏季7月份三级配预冷混凝土出机口温度计算,同时考虑粗骨料一次风冷与冷水生产共用一套氨制冷系统且运行工况比较接近,故粗骨料一次风冷后终温控制为8101。2 工艺流程混凝土预冷系统主要有粗骨料一、二次风冷系统和冷水生产供应系统以及相配套的氨制冷系统等组成。粗骨料的一、二次风冷分别在地面预冷调节料仓和拌和楼料仓中进行,冷却方式均为连续分层冷却。粗骨料由地面预冷调节料仓(拌和楼料仓)内预设的配风、回风窗和料仓外侧的送、回风管道以及高效空气冷却器、离心式风机(轴流风机)形成的冷风闭式循环系统进行冷却,冷风自料仓下部送入,上部回风与骨料自上而下的流动方向相反,保证粗骨料冷却效果。混凝土预冷系统工艺流程图见
10、图1。3 设计计算 以7月份控制月,相应混凝土预冷系统工艺设计计算以7月份的气象条件以及混凝土各种原材料温度等原始资料为依据。3.1 预冷调节料仓容积和粗骨料平均冷却时间 预冷调节料仓是为满足夏季预冷混凝土生产粗骨料一次风冷而设的,钢筋混凝土结构,共设3个单仓,分别为大石(G2)、中石(G3)、小石(G4)三个粗骨料仓。首先将预冷调节料仓的每个骨料单仓沿垂直方向分为三个区,即骨料受料区、风冷区和储料区。以骨料风冷区的总储量满足预冷生产需要为依据,按三个区等量分布原则确定预冷调节料仓粗骨料单仓容积和平均冷却时间。(1)预冷调节料仓粗骨料单仓容积V= (式32)V预冷调节料仓粗骨料单仓容积,m3;
11、Gi组成每m3混凝土第 i 种粗骨料质量kg;Yi组成土第 i 种粗骨料密度,kg/m3;Qh预冷混凝土设计小时产生强度,m3/h;m风冷粗骨料单仓分受料、冷却、储料三个区,取m=3;n混凝土级配数,二级配n=2,三级配n=3,四级配,n=4;风冷粗骨料仓充满系数,=0.750.90,取=0.85。经计算,连续生产三级配混凝土时预冷调节料仓粗骨料单仓容积为分别为198.73m3,故选取V=200m3,于是预冷调节料仓骨料总容积为3200=600m3;同时预冷调节料粗骨料每个单仓风冷区(高度3.2m)储量均按V/m=66.67m3计,因考虑料仓底部锥斗影响储量,料仓结构尺寸为4.25.7m,总高
12、度按12.5m计。此外,拌和楼料仓内设三个粗骨料仓和两个细骨料仓,粗骨料仓的结构尺寸为3.34.7m,每仓容积为150m3,为保证粗骨料在拌和楼料仓的冷却时间和效果,提高粗骨料风冷区料层高度,按4.8m计,于是拌和楼料仓粗骨每个单风仓风冷区的储量为V/m=74.45m3计。(2)粗骨料平均冷却时间= (式33)粗骨料平均冷却时间,h。经计算,连续生产三级配混凝土时粗骨料一次风冷的平均冷却时间分别为1.78h;同样连续生产三级配混凝土时粗骨料二次风冷的平均冷却时间分别为1.98h。3.2 粗骨料风冷工艺参数计算(以C20三级配混凝土配合比为准,下同)。(1)一次风冷a、需冷量Q1.5GCg(Ti
13、T2)1000 (式34)Q风冷骨料的流量,kJ/h;G需风冷骨料的流量,t/h,G=GiQh,以大石为列G=59.778T/h;Cg粗骨料的比热,kJ/kg;T1预冷调节料仓进料温度,取T2=29.3;T2预冷调节料仓出料温度。大石取T2=8。经计算,冷却大石的需冷量Q=1679.324103kJ/h。b、供风量W= (式35)W供风量,m3/h;a冷却介质(风)的容重,kg/m3,取进风的容重;io、ii分别为预冷调节料仓进、出风的热焓,kJ/kg。根据进风温度比骨料冷却终温低515,则进风温度为21(取2)。另根据进、回风温差1014(取12),则回风温度为101。冷却介质(风)的相对湿
14、度按100%计(即空气为饱和湿空气)。又根据进、回风温度经查湿空气焓湿图按内查法计算得:进、回风的密度分别为1.3kg/m3和1.242kg/m3,进、回风的热焓分别为5.31kJ/kg和29.97Kj/kg。于是W=5.24万m3/h。c、风冷骨料的仓内风速V=W/3600F (式36)V风冷骨料的仓内风速,m/s;F预冷调节料仓风冷区料流的计算断面面积 m2,全截面面积的70%80%,取70%。预冷调节料仓的内截面尺寸4.2m5.7m,于是v=0.86m/s。d、冷风循环量Ws=(1.051.15)3600vFs(式37)Ws冷风循环量,m3/h;Fs预冷调节料仓风冷区全截面积m2;经计算
15、,Ws=7.873万m3/h。e、冷负荷根据式35,此时a取回风密度,经计算,大石仓的冷负荷Q=237.4万kJ/h。f、冷风阻力P=P1+P2+P3+P4 (式38)P冷风系统的阻力,mmH2O; P1骨料风冷区料层阻力,mmH2O;P2空气冷却器的阻力,mmH2O;P3空气冷却器表面结霜阻力,mmH2O,在P2基础上增加20%40%;P4一风道阻力(包括弯头、阀门、风道等),mmH2O,在P2+P2+P3基础上增加10%15%。根据预冷调节料仓风冷区料层厚度3.2m和风冷骨料(大石)的仓内风速v=0.86m/s查风冷骨料每米料层阻力与风速的关系曲线得:每m料层阻力为25mmH2O;空气冷却
16、器每排蒸发管阻力按1.3mmH2O/排计,空气冷却器蒸发管排数为810排,故P=228239 mmH2O。(2)二次风冷粗骨料二次风冷的计算方法同一次风冷。各种粗骨料一、二次风冷的工艺参数计算成果见表3。表3 风冷骨料计算成果表序号指标名称单位一次风冷二次风冷G1G2G3G4G1G2G3G41进风温度-2101-101-812回风温度10112121413进料温度29.39114出料温度8110101215骨料平均降温幅度21.319.3996骨料的仓内风速m/s0.860.550.580.367冷风循环量万m3/h78.54.55.53.34.52.54.08冷负荷kJ/h237.4151.
17、9106.7578.589冷风阻力mmH2O22823926927819321421923410氨蒸发/冷凝温度-10 -12/35-19 -21/3511空气冷却器面积m2180018001600800600600800注:粗骨料上楼皮带机运输过程的温升按13.3 混凝土拌合用水的冷负荷Q=CMTQ冷却介质水的比热,kJ/kgM需供冷水量,m3/h;T进出水温并,;混凝土拌和冷水温度24,每m3混凝土加水量为120kg,根据式39,经计算,生产拌和冷水的冷负荷为156.354万kJ/h。3.4 制冷系统容量确定根据冷水生产系统氨蒸发/冷凝温度-3/35,查冷量换算系数为1.73,将冷水生产的
18、冷负荷折算为空调工况,于是混凝土拌和用冷水的冷负荷Q1=156.354万kJ/h/1.73=251.05W。另根据风冷骨料计算成果表,按一、二次风冷系统的氨蒸发/冷凝温度,查冷量换算系数分别为1.22和0.65,将一、二次风冷系统的冷负荷分别折算为标准工况。于是,一次风冷系统的冷负荷Q2=908KW,二次风冷系统的冷负荷Q3=1164KW。因此,制冷系统制冷总容量Q=1.1(Q1+Q2+Q3)=2328.3KW(标准工况,下同)。4 设备配置粗骨料一次风冷和冷水生产系统配置一台JZ3A25型螺杆式制冷压缩机,单机制冷容量1163KW,粗骨料二次风冷系统配置一台JZ3A25型螺杆式制冷压缩机,单
19、机制冷容量分别为1163KW,整个混凝土预冷系统装机总容量2328.3KW。此外,预冷调节料仓的G2、G3、G4仓分别选择对应配置GKL1800及GKL1600型高效空气冷却器共3台,拌和楼料仓的G2、G3、G4仓分别选择对应配置GKL800及GKL600型高效空气冷却器各2台,共配置4台,一、二次冷风系统的总阻力分别按220280mmH2O和190-240mmH2O选择离心式通风机和轴流风机分别与高效空气冷却器相配套,冷水生产系统配置一台LZL200型螺旋管蒸发器,其它制冷系统的辅助设备与整个混凝土预冷系统相配套。混凝土制冷系统的主要技术指标见表4,制冷系统主要设备见表5。表4混凝土制冷系统
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