新型箱式制冷系統(tǒng)在兩河口水電站的運(yùn)用

黃興周

（中國水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 工程概況

1.1 概述

兩河口水電站為雅礱江中、下游的“龍頭”水庫，對其下游的雅礱江梯級電站以及金沙江、長江干流電站的梯級電站補(bǔ)償作用顯著，電站裝機(jī)容量3 000 MW，多年平均年發(fā)電量110億kW·h[1]。

右岸下游低線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置在2號導(dǎo)流洞出口下游約1 km的坡地上，場地2643.5平臺面積約為1.77萬m2，其道路主干線為雅新公路，主要負(fù)責(zé)場內(nèi)混凝土運(yùn)輸、原材料進(jìn)廠。系統(tǒng)布置兩座2×3.0 m3強(qiáng)制式拌和樓，相應(yīng)配套設(shè)施有：水泥和粉煤灰儲運(yùn)系統(tǒng)、混凝土預(yù)冷系統(tǒng)、混凝土預(yù)熱系統(tǒng)、廢水處理設(shè)施以及其他輔助設(shè)施。設(shè)計月生產(chǎn)強(qiáng)度10萬m3，主要負(fù)責(zé)向工區(qū)內(nèi)各個標(biāo)段供應(yīng)半成品混凝土。

制冷要求為廠房蝸殼、機(jī)墩、風(fēng)罩、巖壁吊車梁、進(jìn)水塔塔身混凝土澆筑溫度不高于16℃，考慮預(yù)冷混凝土運(yùn)輸過程2℃的溫升，拌和樓混凝土出機(jī)口溫度設(shè)定為14℃。

1.2 工程特點(diǎn)

（1）場地受限

整個混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)分兩期建設(shè)，一期施工已將場地位置確定，而制冷系統(tǒng)在二期建設(shè)完成，只能在一期現(xiàn)有場坪上進(jìn)行布置，位置有限，且系統(tǒng)旁為雅新路，經(jīng)常有社會車輛通行，無法實(shí)現(xiàn)封閉管理。

（2）制冷混凝土需求強(qiáng)度不高

根據(jù)工程進(jìn)度及施工需要，預(yù)冷混凝土生產(chǎn)能力80 m3/h，拌和樓混凝土出機(jī)口溫度設(shè)定為14℃。

（3）制冷設(shè)備運(yùn)行工期長，時間短

根據(jù)進(jìn)度計劃，制冷設(shè)備運(yùn)行工期為8年，每年只有5～11月份供應(yīng)預(yù)冷混凝土，冬季需對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

（4）物資匱乏

本工程地處藏區(qū)，工程物資都需從成都等地運(yùn)至工地，夏季受雨水影響，造成物資供應(yīng)困難。

2 制冷系統(tǒng)工作原理

2.1 傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)

氨作為制冷劑，低壓氨蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)被壓縮成高壓氣體，再經(jīng)過氨油分離器分離壓縮機(jī)帶出的冷凍油霧后，進(jìn)入冷凝器被冷凝成高壓液氨，進(jìn)入貯氨器。高壓液氨經(jīng)過節(jié)流閥降壓后，通過直接膨脹供液、氨泵強(qiáng)制供液（低壓循環(huán)桶）、重力供液（氨液分離器）等方式送入蒸發(fā)器，吸收外界的熱量（制冷）由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，再次被壓縮機(jī)壓縮。

2.2 新型箱式制冷系統(tǒng)

（1）風(fēng)冷系統(tǒng)

骨料風(fēng)冷系統(tǒng)：拌和樓風(fēng)冷由拌和樓的粗骨料倉、空氣冷卻器、冷風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的制冷設(shè)施等組成。高效空氣冷卻器、風(fēng)機(jī)與拌和樓粗骨料倉1對1配置，組成各自獨(dú)立的冷風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)。拌和樓骨料倉每個倉同樣分為3個區(qū)域。粗骨料由DTⅡ輸送機(jī)送至拌和樓料倉，進(jìn)行風(fēng)冷，將粗骨料冷卻至所需的終溫排入稱量器后卸入拌和樓集中料斗供拌和混凝土。空氣冷卻器冷源由集裝箱式冷風(fēng)站提供。在風(fēng)冷進(jìn)、回風(fēng)管上安裝數(shù)字化溫度儀隨時檢測進(jìn)、回風(fēng)溫度，儀器終端設(shè)備安裝在制冷樓控制室內(nèi)，工作人員隨時對進(jìn)、回風(fēng)溫度進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)進(jìn)、回風(fēng)溫度超過設(shè)定限值時報警，提醒工作人員關(guān)注，必要時進(jìn)行調(diào)控。報警值根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況設(shè)定。

（2）制冰系統(tǒng)

制冰系統(tǒng)采用箱式結(jié)構(gòu)，分上下兩層，集中向拌和樓供應(yīng)片冰。片冰由片冰機(jī)生產(chǎn)，冰機(jī)置于冰庫上方，片冰機(jī)生產(chǎn)的片冰直接進(jìn)入設(shè)有隔熱及降溫措施的冰庫內(nèi)，片冰通過冰庫內(nèi)的耙冰機(jī)和螺旋機(jī)進(jìn)入氣力輸送泵輸送進(jìn)拌和樓。調(diào)節(jié)料倉庫底設(shè)有出料螺旋機(jī)將片冰排出倉外，送入冰稱量器計量后卸入拌和樓集中料斗供拌和混凝土。

（3）冷卻水系統(tǒng)

制冰、拌和用的4℃低溫水均由集裝箱冷水機(jī)組生產(chǎn)，生產(chǎn)出的冷水通過泵送至各用水點(diǎn)。

3 傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)與新型箱式制冷系統(tǒng)比較

3.1 系統(tǒng)建安比較

（1）傳統(tǒng)型制冷系統(tǒng)

土建施工→設(shè)備、材料準(zhǔn)備→制冷設(shè)備及管路安裝→制冷系統(tǒng)排污→試壓→真空試驗(yàn)→氨試漏試驗(yàn)→設(shè)備和管道絕熱→涂裝→系統(tǒng)充氨→單機(jī)試運(yùn)行→系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行→驗(yàn)收、備案。

（2）新型箱式制冷系統(tǒng)

土建施工→基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)制安→集裝箱吊裝就位→外圍管路、電氣接線→試壓→管道絕熱→系統(tǒng)充氟→單機(jī)試運(yùn)行→系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行。

根據(jù)對比新型箱式制冷系統(tǒng)優(yōu)勢在于：

（1）無需進(jìn)行單體設(shè)備安裝和現(xiàn)場組裝。

（2）無需進(jìn)行單機(jī)調(diào)試。

（3）制冷源由液氨替換為氟后，無需進(jìn)行隔離、密封等作業(yè)，避免了人員中毒事件的發(fā)生。

（4）安裝完成投入運(yùn)行前無需向當(dāng)?shù)匕脖O(jiān)等部門備案或驗(yàn)收。

（5）采用集裝箱結(jié)構(gòu)，安、拆方便，便于循環(huán)利用。

通過對比，新型箱式制冷系統(tǒng)建安快捷、簡便，在縮短建安工期的同時，也減少了占地面積，為項(xiàng)目創(chuàng)效提供了保障。

3.2 安全性比較

（1）傳統(tǒng)型制冷系統(tǒng)。

1）氨制冷機(jī)房貯氨器等重要部位需安裝氨氣濃度檢測報警儀器，并與事故排風(fēng)機(jī)自動開啟聯(lián)動。

2）氨制冷機(jī)房需設(shè)置氨氣濃度報警裝置。

3）壓力容器、壓力管道及其安全附件應(yīng)定期檢驗(yàn)。

4）需制定系統(tǒng)發(fā)生故障而引起大量泄氨的事故應(yīng)急預(yù)案，并定期組織演練和培訓(xùn)。

5）制冷裝置的安裝操作人員必須經(jīng)過專業(yè)安全培訓(xùn)，取得操作證后方可上崗。

6）制冷車間消防需按建筑設(shè)計防火規(guī)范設(shè)置消防。

7）需制定預(yù)防氨泄漏措施。

（2）新型箱式制冷系統(tǒng)

1）制冷裝置的安裝操作人員必須經(jīng)過安全技術(shù)教育，并對系統(tǒng)有比較全面的了解，以免思想麻痹或業(yè)務(wù)生疏而造成事故。

2）制冷裝置充入制冷劑后，應(yīng)禁止在現(xiàn)場吸煙或點(diǎn)明火。

3）氟瓶的閥門凍結(jié)時，應(yīng)把鋼瓶移到較暖的地方或者用潔凈的冷水解凍，嚴(yán)禁用火烘烤。

4）制冷設(shè)備的控制操作是專業(yè)性很強(qiáng)的技術(shù)工作，系統(tǒng)中還包含了專業(yè)的智能控制單元，必須是受過工藝和電氣培訓(xùn)的專門負(fù)責(zé)的工作人員，才可對系統(tǒng)和控制單元的參數(shù)進(jìn)行更改和設(shè)定，非專門負(fù)責(zé)的工作人員不可隨意修改設(shè)定參數(shù)，以免系統(tǒng)不能正常工作。

5）加氟時應(yīng)做好人身防護(hù)工作，操作人員必須佩帶手套，并備有一定數(shù)量的水源用軟管引到操作現(xiàn)場，以備在緊急情況下使用[2]。

通過對比，新型箱式制冷系統(tǒng)安全性能優(yōu)于傳統(tǒng)型制冷系統(tǒng)，更符合新時代安全管理理念。

4 新型箱式制冷系統(tǒng)運(yùn)用效果

4.1 產(chǎn)能情況

與傳統(tǒng)的液氨制冷系統(tǒng)對比，采用氟制冷系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)能情況下，氟制冷系統(tǒng)產(chǎn)能不輸于液氨制冷系統(tǒng)，且氟制冷系統(tǒng)采用全智能控制、模擬顯示，操作簡單，大大提高了生產(chǎn)效率。

4.2 施工運(yùn)行效果

兩河口水電站低線混凝土生產(chǎn)制冷系統(tǒng)于2016年投產(chǎn)，至今已運(yùn)行3年，每年5～11月份均正常投入運(yùn)行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求，設(shè)備運(yùn)行正常，無故障停機(jī)情況發(fā)生，保障了電站制冷混凝土正常供應(yīng)。

與液氨制冷系統(tǒng)對比，運(yùn)行人員投入大幅度減少，傳統(tǒng)液氨制冷系統(tǒng)每班至少配置4～5人，而采用氟制冷系統(tǒng)每班只需配置1～2人，大大減少了人員投入。同時，采用氟制冷系統(tǒng)不用擔(dān)心液氨泄漏等潛在風(fēng)險對運(yùn)行人員造成傷害。

5 新型箱式制冷系統(tǒng)運(yùn)用心得

5.1 建安心得

（1）制冷系統(tǒng)位置應(yīng)貼鄰拌和樓，最好布置在靠拌和樓小冰庫一側(cè)。

（2）風(fēng)送片冰管道應(yīng)盡量減少直角彎，有條件的情況下盡量減少管道轉(zhuǎn)彎，確保輸冰順暢，減少堵塞，提高運(yùn)行效率。

（3）集裝箱內(nèi)設(shè)備盡量布置緊湊，同一功能設(shè)備盡量在一個集裝箱內(nèi)，減少外圍管路。

（4）若系統(tǒng)內(nèi)同時配置冷風(fēng)、冷水、片冰設(shè)備，冷風(fēng)設(shè)備盡量靠近拌和樓減少管路長度，片冰設(shè)備在中間。

5.2 運(yùn)行心得

（1）每班應(yīng)不少于2次對制冰管路進(jìn)行沖洗，冰庫內(nèi)靶冰機(jī)結(jié)塊清理等。

（2）若進(jìn)行24 h生產(chǎn)，應(yīng)進(jìn)行無縫隙現(xiàn)場交接班，并填寫運(yùn)行記錄。

（3）隨時巡查設(shè)備各個部位參數(shù)顯示是否存在異常，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

6 運(yùn)用前景

液氨等對人體有害的物質(zhì)從生產(chǎn)、運(yùn)用等各個環(huán)節(jié)管控越來越嚴(yán)，生產(chǎn)、儲存成本將不斷上漲，采用新的替代物是必然的，而氟是常溫下無色，近似無味的氣體，不燃燒、不爆炸、無腐蝕，為公認(rèn)的安全制冷劑，廣泛運(yùn)用于家用空調(diào)、冷庫、食品冷凍、工業(yè)制冷、商業(yè)制冷等。

隨著科技不斷進(jìn)步，對混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)，特別是結(jié)構(gòu)混凝土、大體積混凝土等都要求嚴(yán)格控制混凝土澆筑溫度及混凝土溫升，對拌和樓出機(jī)口半成品混凝土溫度控制是必然手段，特別是公路、鐵路建設(shè)等需經(jīng)常拆移系統(tǒng)，新型箱式制冷系統(tǒng)優(yōu)勢尤為明顯。

7 結(jié)語

（1）相對于傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)，新型箱式制冷系統(tǒng)優(yōu)化外型，體積小、功能全、控制面板易于操作；整機(jī)移動方便，能效比高，振動小，噪音低，環(huán)保節(jié)能。

（2）新型箱式制冷系統(tǒng)制冷源由氟替代液氨，降低了作業(yè)危險源。

（3）新型箱式制冷系統(tǒng)占地面積小，集裝箱之間可以上下堆垛，節(jié)約場地。

（4）新型箱式制冷系統(tǒng)采用全智能控制、模擬顯示，操作簡單，大大提高了生產(chǎn)效率。

（5）同參數(shù)情況下，新型箱式制冷系統(tǒng)產(chǎn)能不輸于傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)，而且人員投入大大縮減，提高經(jīng)濟(jì)效益。