金安橋水電站混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】本文從攪拌機(jī)選型、配料稱量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和除塵環(huán)保設(shè)計(jì)方面論述了金安橋水電站混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)配置的特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】強(qiáng)制式；混凝土攪拌樓；配置

1、引言

金安橋水電站工程是金沙江中游河段規(guī)劃開(kāi)發(fā)的八個(gè)梯級(jí)電站中第一個(gè)開(kāi)工建設(shè)項(xiàng)目，也是我國(guó)民營(yíng)資本投資建設(shè)的第一個(gè)特大型水電工程。電站裝機(jī)容量2400MW（4×600MW），年發(fā)電量114.17億千瓦時(shí)。工程樞紐主要由混凝土擋水重力壩、右岸溢流表孔及消力池、右岸泄洪底孔，左岸沖砂底孔、壩后廠房、交通洞等永久建筑物及導(dǎo)流隧洞、圍堰等臨時(shí)建筑物組成?？値?kù)容9.13億m3，壩頂高程1424m，最大壩高160m，壩頂長(zhǎng)度640m，壩體共分21個(gè)壩段。大壩碾壓混凝土240萬(wàn)m3，常態(tài)混凝土120萬(wàn)m3。

2、攪拌機(jī)選型設(shè)計(jì)

攪拌機(jī)是混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對(duì)攪拌機(jī)型的正確選擇，直接關(guān)系到混凝土能否滿足工程的實(shí)際需要。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，需要生產(chǎn)四級(jí)配混凝土?xí)r，通常選擇雙錐傾翻自落式混凝土攪拌機(jī)，但自落式機(jī)型生產(chǎn)出碾壓混凝土的和易性不如雙臥軸強(qiáng)制式機(jī)型。金安橋水電站工程的大壩澆筑以碾壓混凝土為主，因此宜選擇雙臥軸強(qiáng)制式機(jī)型。鑒于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)攪拌機(jī)廠家尚無(wú)能力生產(chǎn)適合水工混凝土的大規(guī)格雙臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，金安橋水電站工程所用的六臺(tái)強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)全部為德國(guó)進(jìn)口的DKX6.0。該機(jī)型生產(chǎn)城建混凝土?xí)r可按每罐6 m3生產(chǎn)，生產(chǎn)三級(jí)配（或四級(jí)配）常態(tài)水工混凝土和碾壓混凝土?xí)r降檔使用，按每罐4.5 m3生產(chǎn)。該機(jī)型的攪拌軸間距為1400mm，攪拌缸有效容積達(dá)到10.79 m3。能適應(yīng)最大骨料粒徑為150mm的四級(jí)配水工混凝土和三級(jí)配碾壓混凝土的拌制。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)為2×110kW，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)有液力耦合器，有利于攪拌機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)。該攪拌機(jī)的攪拌循環(huán)周期包括：

攪拌機(jī)進(jìn)料（秤斗卸料）時(shí)間：22 秒

純攪拌時(shí)間：60 秒（常態(tài)砼）、70秒（碾壓砼）

攪拌機(jī)出料時(shí)間：15 秒

攪拌循環(huán)周期：22+60+15=97 秒（常態(tài)砼）、22+70+15=107 秒（碾壓砼）

單機(jī)常態(tài)混凝土生產(chǎn)能力Q=3600/97×4.5=167（m3/h）

單機(jī)碾壓混凝土生產(chǎn)能力Q=3600/107×4.5=151.4（m3/h）

生產(chǎn)加冰預(yù)冷混凝土?xí)r適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，此時(shí)攪拌樓的預(yù)冷混凝土生產(chǎn)能力由制冷設(shè)備配置決定，滿足125m3/h（均衡生產(chǎn)）。

3、攪拌樓選型

根據(jù)工程施工進(jìn)度及入倉(cāng)方式，混凝土生產(chǎn)配置三座2×4.5m3強(qiáng)制式預(yù)冷混凝土攪拌樓，樓承擔(dān)全部碾壓混凝土和部分常態(tài)混凝土的生產(chǎn)；一座自落式預(yù)冷混凝土攪拌樓承擔(dān)部分四級(jí)配常態(tài)混凝土生產(chǎn)。

整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力：

常溫常態(tài)水工混凝土：1000 m3/h

常溫碾壓水工混凝土：900 m3/h

10℃常態(tài)預(yù)冷水工混凝土、12℃預(yù)冷碾壓水工混凝土：750 m3/h

4、配料系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

配料稱量系統(tǒng)是混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的另一個(gè)核心部件，組成混凝土的各種物料能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成配料并達(dá)到精度要求，決定了攪拌樓生產(chǎn)混凝土的產(chǎn)量和質(zhì)量。攪拌樓的設(shè)計(jì)配料能力應(yīng)大于攪拌能力，為滿足在20秒內(nèi)完成每罐4.5 m3混凝土各組分的配料且達(dá)到精度要求，攪拌樓的各物料配料具有不同的方式。攪拌樓的配料、稱量層設(shè)備布置如下圖：

攪拌樓配料配能力計(jì)算：

各物料最大配料計(jì)量時(shí)間：20 秒

最大卸料時(shí)間：22 秒

總的最大配料時(shí)間：20+22=42 秒

計(jì)算最大配料時(shí)間：保守按45 秒

攪拌樓配料能力： Q=3600/45×4.5=360（m3/h）

配料稱量系統(tǒng)的配置詳述如下：

骨料的配料動(dòng)態(tài)精度要求為：±2%，最大稱量值為4000kg。四種粗骨料和粗砂采用弧門(mén)給料器配料，細(xì)砂采用膠帶給料機(jī)配料。此為傳統(tǒng)的配料方式，容易保證骨料配料的速度和精度。六臺(tái)骨料秤斗的卸料均采用氣動(dòng)弧門(mén)；

水的配料動(dòng)態(tài)精度要求為：±1%，最大稱量值為800kg。采用粗細(xì)兩路配料管路和相應(yīng)的配料氣動(dòng)蝶閥進(jìn)行。稱量分為粗稱和精稱兩個(gè)階段進(jìn)行：粗稱階段兩個(gè)配料閥齊開(kāi)，快速配料，當(dāng)接近所需稱量值時(shí)關(guān)閉大管徑配料閥，僅用小管徑配料閥來(lái)配料。此配料方式既能實(shí)現(xiàn)快速配料，又能穩(wěn)妥地保證配料精度。水秤的卸料采用氣動(dòng)蝶閥；

片冰的配料動(dòng)態(tài)精度要求為：±1%，最大稱量值為300kg。采用保溫螺旋機(jī)配料。由于片冰螺旋機(jī)料流比較穩(wěn)定，能穩(wěn)妥地保證片冰的配料精度。片冰秤斗的卸料采用雙開(kāi)氣動(dòng)弧門(mén)；

三種外加劑的配料動(dòng)態(tài)精度要求均為：±1%，最大稱量值分別為50kg、30 kg和15kg。均采用外加劑專(zhuān)用氣控截止閥來(lái)配料，該種配料閥響應(yīng)時(shí)間極短、動(dòng)作迅速靈敏，可確保外加劑±1%的動(dòng)態(tài)精度要求。三臺(tái)外加劑秤的卸料均采用氣動(dòng)球塞閥，該卸料閥動(dòng)作靈敏、卸料速度快且耐腐蝕；

膠凝材料的配料動(dòng)態(tài)精度要求均為：±1%，最大稱量值分別為水泥2000kg、粉煤灰800 kg和磷礦渣800kg。由于常態(tài)混凝土和碾壓混凝土的配合比中膠凝材料的用量相差很大，攪拌樓既要保證生產(chǎn)常態(tài)混凝土?xí)r在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成較大用量膠凝材料的精確配料，又要保證生產(chǎn)碾壓混凝土?xí)r較少用量膠凝材料的配料精度。

為此，本攪拌樓對(duì)粉料的配料裝置做了特殊設(shè)計(jì)：每個(gè)粉料倉(cāng)下錐部分叉為兩個(gè)錐斗，各經(jīng)手動(dòng)蝶閥連接一大一小兩條螺旋機(jī)，將粉料輸送至同一稱量斗。稱量分粗稱和精稱兩個(gè)階段，粗稱時(shí)兩條螺旋機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，快速配料。接近設(shè)定稱量值時(shí)，改為精稱，停止大螺旋機(jī)，僅用小螺旋機(jī)配料，保證配料精度。三臺(tái)粉料秤的卸料均采用氣動(dòng)蝶閥。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，當(dāng)碾壓混凝土的粉料用量較少時(shí)，也可只開(kāi)啟小螺旋機(jī)，既滿足生產(chǎn)，又降低能耗。近年來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步，在高端攪拌樓（站）中，采用子母螺旋機(jī)來(lái)替代一大一小兩條螺旋機(jī)的配料方式。其原理相同，便于攪拌樓粉料倉(cāng)鋼結(jié)構(gòu)的制造。

5、通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

攪拌樓內(nèi)通風(fēng)除塵：考慮到骨料的風(fēng)冷和碾壓混凝土對(duì)骨料石粉含量的要求，一般工程中，骨料的石粉含量偏大，受條件限制，進(jìn)樓骨料的石粉含量仍然較大，加上二次配風(fēng)的風(fēng)壓（G1、G2倉(cāng)軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)比G3、G4倉(cāng)的?。┤襞渲貌划?dāng)，會(huì)造成配料弧門(mén)開(kāi)啟時(shí)漏風(fēng)，引起在配料過(guò)程中的揚(yáng)灰。景洪右岸的2×3m3 強(qiáng)制式攪拌樓最嚴(yán)重的粉塵就出現(xiàn)在骨料配料弧門(mén)（尤其是大石弧門(mén)）的出口，高壓冷風(fēng)將石粉從配料弧門(mén)口吹出。針對(duì)此情況，本攪拌樓采取了多項(xiàng)除塵措施，確保攪拌樓內(nèi)空氣質(zhì)量和對(duì)外界粉塵排放達(dá)到環(huán)保要求。

首先從消除粉塵的源頭考慮：增大冷風(fēng)進(jìn)口與配料弧門(mén)的間距，加大鎖風(fēng)區(qū)間。防止當(dāng)配料弧門(mén)開(kāi)啟時(shí)冷風(fēng)漏出引起的揚(yáng)灰；

在骨料配料弧門(mén)與稱量斗之間及稱量斗與集中料斗之間采用軟連接密封措施，既防止粉塵外泄、又不影響稱量精度。

在稱量層設(shè)置兩臺(tái)意大利進(jìn)口的WAM濾筒式除塵器（47m2），配以大功率引風(fēng)機(jī)及吸、排塵管道，用以排除集中料斗內(nèi)和配料層的揚(yáng)塵；

在每臺(tái)攪拌機(jī)上方均設(shè)置兩套回收式除塵器，在攪拌機(jī)進(jìn)料時(shí)起緩沖作用，防止攪拌機(jī)中粉塵逸出；同時(shí)，回收下來(lái)的粉塵（含膠凝材料）落回?cái)嚢铏C(jī)內(nèi)，避免膠凝材料的浪費(fèi)，節(jié)約資源；

所有粉料的配料、卸料直至進(jìn)入攪拌機(jī)均為密封軟連接；

每個(gè)粉料倉(cāng)頂設(shè)有一臺(tái)回轉(zhuǎn)反吹除塵器，過(guò)濾面積為36m2，過(guò)濾風(fēng)速小于0.8m/min，倉(cāng)內(nèi)壓力小于0.4kg/m2，實(shí)踐證明應(yīng)用良好。

6、結(jié)論

綜上所述，金安橋水電站的三座2×4.5m3強(qiáng)制式混凝土攪拌樓因設(shè)計(jì)先進(jìn)、配置合理、制造質(zhì)量?jī)?yōu)良，保證了大壩施工強(qiáng)度和施工質(zhì)量。在金安橋水電站混凝土工程完成后，三座攪拌樓相繼搬遷到其他水電站工程繼續(xù)服役。

參考文獻(xiàn)：

[1] SL 242─2009《周期式混凝土攪拌樓（站）》，中國(guó)水利水電出版社

[2] 計(jì)平，金安橋水電站大壩混凝土施工綜述，水利水電施工，2008（4）：23-25

作者簡(jiǎn)介：朱景臣 1963.11、漢族，河南商丘、本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向：水利水電工程、市政、鐵路建設(shè)項(xiàng)目的施工設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理工作。