倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉的設(shè)計(jì)與研究

孫 軍 漢, 溫 付 友

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 研究背景

1.1 依托工程概述

瀾滄江烏弄龍水電站大壩混凝土拌和系統(tǒng)生產(chǎn)混凝土的總量約為116萬m3， 預(yù)冷混凝土的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為218 m3/h。制冷系統(tǒng)容量為600萬kcal/h，其中預(yù)冷常態(tài)混凝土出機(jī)口溫度設(shè)計(jì)為12℃，預(yù)冷碾壓混凝土出機(jī)口溫度設(shè)計(jì)為13℃。

混凝土預(yù)冷措施為：骨料調(diào)節(jié)料倉一次風(fēng)冷+攪拌樓料倉風(fēng)冷粗骨料+低溫水，其中一次風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉配置6個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)倉(大石、中石、小石各2個(gè)料倉)[1]，料倉自上而下一共分為三個(gè)區(qū)域：進(jìn)料區(qū)、冷卻區(qū)、儲料區(qū)[2]。

1.2 混凝土預(yù)冷技術(shù)現(xiàn)狀

預(yù)冷混凝土生產(chǎn)常采用骨料預(yù)冷、加冰及冷水拌和，其中骨料預(yù)冷對混凝土的降溫效果最為顯著，而一次風(fēng)冷尤為重要。在三峽工程成功采用“二次風(fēng)冷”技術(shù)對骨料進(jìn)行預(yù)冷生產(chǎn)7℃混凝土后，國內(nèi)工程普遍采用風(fēng)冷骨料技術(shù)，但目前骨料的風(fēng)冷效率僅為60%左右[3]。在混凝土生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)骨料風(fēng)冷不到位、骨料風(fēng)冷效果有限的情況，為生產(chǎn)出合格的混凝土，達(dá)到溫控要求，則需增加制冷設(shè)備的開機(jī)數(shù)量，延長設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間，增大設(shè)備容量，進(jìn)而導(dǎo)致制冷設(shè)備利用率降低，能源消耗嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)投入增加。

1.3 倉壁對流式風(fēng)道方案的提出

大型水電工程混凝土體積大，質(zhì)量要求嚴(yán)格，溫度控制要求高，拌和系統(tǒng)制冷設(shè)備多，投資大，能源消耗嚴(yán)重，而風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉的設(shè)計(jì)大多采用貫入式回風(fēng)道、單進(jìn)風(fēng)道的結(jié)構(gòu)形式，冷風(fēng)從進(jìn)風(fēng)道吹向骨料，對周邊骨料進(jìn)行冷卻，冷風(fēng)呈以進(jìn)回風(fēng)道為終點(diǎn)的環(huán)線分布。然而，當(dāng)骨料倉較大、生產(chǎn)強(qiáng)度高時(shí)，冷風(fēng)不能將骨料吹到較遠(yuǎn)處的料倉倉壁邊，且進(jìn)風(fēng)道為單風(fēng)道，冷風(fēng)不能形成對流，骨料風(fēng)冷效果有限，冷卻區(qū)域需要加強(qiáng)而導(dǎo)致制冷設(shè)備運(yùn)行時(shí)間加長，設(shè)備利用率降低，用電量加大，能源消耗嚴(yán)重，加大了經(jīng)濟(jì)投入。

針對上述問題，項(xiàng)目部通過對風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉進(jìn)風(fēng)道進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了一種倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉，使冷風(fēng)對流循環(huán)，從而有利于對骨料全面的預(yù)冷、提高了設(shè)備的利用率和節(jié)能減排，更有利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。

2 倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉的設(shè)計(jì)

2.1 單風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉的設(shè)計(jì)

目前應(yīng)用較廣的為單風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉，在冷風(fēng)倉的側(cè)壁上分別開有進(jìn)風(fēng)口6和回風(fēng)口5，在骨料倉底部設(shè)置了卸料口1，在冷風(fēng)倉內(nèi)壁進(jìn)風(fēng)口6和回風(fēng)口5對應(yīng)位置分別焊接基座4，在基座4上焊接配風(fēng)窗架2，在配風(fēng)窗架2上裝有百葉窗3以減少粉塵損失，配風(fēng)窗架2和百葉窗3構(gòu)成回風(fēng)道，回風(fēng)道橫向貫穿整個(gè)冷風(fēng)倉，形成刺入式回風(fēng)道[4]。

圖1 單風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉示意圖

a.風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉倉壁結(jié)構(gòu)正視圖 b.風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉倉壁結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

c.倉內(nèi)冷風(fēng)流線示意圖(a圖的俯視圖方向) d.倉內(nèi)冷風(fēng)流線示意圖(a圖的正視圖方向)1.進(jìn)風(fēng)口，2.回風(fēng)口，3.基座，4.配風(fēng)窗架，5.窗架百葉窗，6.上下風(fēng)口蓋板，7.混凝土倉壁，8.倉壁風(fēng)道，9.進(jìn)風(fēng)道，10.骨料冷卻區(qū)，11.百葉窗圖2 倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉示意圖

2.2 倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉的設(shè)計(jì)

倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉包括料倉側(cè)壁上的進(jìn)風(fēng)口、上下風(fēng)口蓋板和百葉窗，在側(cè)壁進(jìn)風(fēng)口的上方開有回風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口、回風(fēng)口在對應(yīng)料倉預(yù)留孔洞處通過預(yù)制埋件分別焊接基座，基座上焊接配風(fēng)窗架，配風(fēng)窗架上安裝窗架百葉窗[5]。通過對單風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉進(jìn)風(fēng)道進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)了進(jìn)風(fēng)方式，采用循環(huán)對流式風(fēng)道，改變了骨料倉內(nèi)進(jìn)風(fēng)道向回風(fēng)道的冷風(fēng)流線，提高了風(fēng)冷效率，增加了骨料的有效冷卻區(qū)域面積，減少了風(fēng)冷死角區(qū)域，解決了目前預(yù)冷混凝土生產(chǎn)中冷卻骨料效果差、制冷系統(tǒng)配置較大、單位能耗過高的難題。相比現(xiàn)有單風(fēng)道結(jié)構(gòu)技術(shù)，骨料倉內(nèi)冷卻區(qū)域更大，骨料冷透率更高，優(yōu)化了冷風(fēng)漏損情況，進(jìn)而減少了冷損耗，進(jìn)一步加強(qiáng)了骨料倉內(nèi)的風(fēng)冷效果，有利于對骨料進(jìn)行全面的預(yù)冷，提高了制冷設(shè)備的利用率，達(dá)到了節(jié)能減排及提高溫控混凝土質(zhì)量的效果。

筆者結(jié)合實(shí)例對倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉進(jìn)行說明。

參見圖2，倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉包括料倉側(cè)壁上的進(jìn)風(fēng)口1、上下風(fēng)口蓋板6和百葉窗11，在側(cè)壁進(jìn)風(fēng)口1的上方開有回風(fēng)口2，進(jìn)風(fēng)口1、回風(fēng)口2在對應(yīng)料倉預(yù)留孔洞處通過預(yù)制埋件分別焊接基座3，在基座3上焊接配風(fēng)窗架4，在配風(fēng)窗架4上安裝窗架百葉窗5，形成貫入式進(jìn)回風(fēng)道。百葉窗11通過在倉壁內(nèi)預(yù)埋焊接拼裝的上下風(fēng)口蓋板6與混凝土倉壁7構(gòu)成倉壁風(fēng)道8，形成倉壁對流式進(jìn)風(fēng)道，以達(dá)到冷風(fēng)對流的目的，改進(jìn)了冷風(fēng)流線，增大了骨料冷卻區(qū)10。

該設(shè)計(jì)著眼于提高骨料風(fēng)冷效果，增設(shè)了兩個(gè)對流倉壁風(fēng)道8、對流倉壁風(fēng)道上下風(fēng)口蓋板6、對流倉壁風(fēng)道百葉窗11，并將對流倉壁風(fēng)道8與進(jìn)風(fēng)道9連通，形成了一個(gè)整體式進(jìn)風(fēng)通道，從而使由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的冷風(fēng)流轉(zhuǎn)形成冷風(fēng)對流，改變了骨料倉內(nèi)進(jìn)風(fēng)道向回風(fēng)道的冷風(fēng)流線。

2.3 倉壁對流式風(fēng)道與單進(jìn)風(fēng)道的冷卻效果比較

通過對2017年4月～2018年10月兩個(gè)階段、共12個(gè)月的溫控混凝土生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐進(jìn)行對比分析(倉壁對流風(fēng)道與單進(jìn)風(fēng)道溫度對比情況見表1)得知：在同等耗時(shí)、氨壓機(jī)組生產(chǎn)能量相同、料倉儲量相等時(shí)進(jìn)行料倉下料口骨料的溫度檢測，倉壁對流風(fēng)道與單進(jìn)風(fēng)道相比，小石預(yù)冷降溫同比降低約1 ℃，中石預(yù)冷降溫同比降低約1 ℃～2 ℃，大石預(yù)冷降溫同比降低2 ℃～2.5 ℃。同比降溫曲線見圖3。

表1 倉壁對流風(fēng)道與單進(jìn)風(fēng)道溫度對比表

圖3 同比降溫曲線圖

3 結(jié) 語

倉壁對流式風(fēng)道風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉能有效地提高風(fēng)冷效率，增加骨料的有效冷卻區(qū)域面積，減少了風(fēng)冷死角區(qū)域，有利于對骨料進(jìn)行全面的預(yù)冷，提高了制冷設(shè)備的利用率，達(dá)到了節(jié)能減排及提高溫控混凝土質(zhì)量的效果。研究表明：倉壁對流式進(jìn)風(fēng)道相比單進(jìn)風(fēng)道對提高骨料的風(fēng)冷效果作用顯著。