构皮滩水电站大坝预冷混凝土制冷系统简介_翟华军
#水工建筑物设计与施工#
构皮滩水电站大坝预冷混凝土制冷系统简介
翟华军
(构皮滩水电站工程八九联营体,贵州余庆564408)
摘要:构皮滩水电站为目前贵州省内在建的最大水电站,大坝混凝土浇筑需求量310万m3,高峰作业期为3年,高强度的混凝土浇筑施工贯穿始终,即使在夏季高温季节混凝土施工也得照常进行,因此防止构皮滩水电站大坝因温度应力出现危害性裂缝是构皮滩水电站夏季施工的核心技术。为实现高强度快速浇筑,对构皮滩水电站大坝混凝土进行预冷至关重要,需对预冷混凝土的温度控制建立合理完善的制冷系统。本文即介绍构皮滩水电站大坝预冷混凝土的制冷系统。
关键词:水工材料;预冷混凝土;制冷系统;一次风冷;二次风冷;构皮滩水电站
中图分类号:TV431文献标志码:B文章编号:1007-0133(2007)01-0039-04
0工程概况
构皮滩水电站位于贵州省余庆县构皮滩镇上游115km的乌江干流上。该工程开发的主要任务是发电,兼顾航运、防洪及其他综合利用。构皮滩水电站水库总库容64151亿m3,调节库容31154亿m3,正常蓄水位630m;装机5台总装机容量3000 MW,保证出力75118MW,年发电量96167亿k W #h,是贵州省和乌江干流最大的水电电源点。
构皮滩水电站属Ⅰ等工程,大坝、泄洪建筑物、电站厂房等主要建筑物为1级建筑物,其他次要建筑物为3级建筑物。构皮滩水电站拦河大坝采用混凝土抛物线型双曲拱坝,坝顶高程640150m,坝底建基面高程408100m,最大坝高23215m,坝顶上游面弧长552155m,弧高比为2138;拱冠顶厚10125m、底厚50128m,大坝厚高比为01216,拱端最大厚度为58143m。构皮滩水电站大坝工程(GPT/C3-10标)于2004年7月1日开始施工,计划完工日期为2010年4月30日。
1压缩式制冷循环系统简介
理论上最简单的压缩式制冷循环系统由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀4个大部件组成。111压缩式制冷循环系统的工作原理及其工作过程
(1)从蒸发器出来的氨的低温低压蒸气(状态
1)被吸入压缩机内。
(2)将氨的低温低压蒸气压缩成高压高温的过热蒸气(状态2),然后进入冷凝器。
(3)由于高压高温过热氨气的温度高于其环境介质的温度,且其压力使氨气能在常温下冷凝成液体状态,因而排至冷凝器后经冷却冷凝成高压常温的氨液(状态3)。
(4)高压常温的氨液通过膨胀阀时因节流而降压,氨液在压力降低的同时因沸腾蒸发吸热使其本身的温度也相应下降,从而变成了低压低温的氨液(状态4)。把这种低压低温的氨液引入蒸发器吸热蒸发,即可使其周围空气及物料的温度下降而达到制冷的目的。
从蒸发器出来的低压低温氨气重新进入压缩机,从而完成一个制冷过程,然后重复上述循环使制冷系统连续工作。
112压缩式制冷循环系统各部件的作用
压缩机:起压缩和输送制冷剂的作用,并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压,是整个系统的心脏。
冷凝器:是输出热量的设备,将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。
膨胀阀:对制冷剂起节流降压作用,并调节进入蒸发器的制冷剂流量。
蒸发器:是输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量,从而达到使冷却对象制冷的目的。
2构皮滩水电站大坝预冷混凝土制冷系统概述
构皮滩水电站大坝混凝土拌和系统以生产四级
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第21卷第1期
贵州水力发电
GU IZ HOU W ATER POW ER
2007年2月
收稿日期:2006-10-31
作者简介:翟华军(1980-),男,湖北省襄樊市人,助理工程师,
从事水利水电设备物资管理工作。
配预冷混凝土为主,实际出机口混凝土温度为7~14e。该制冷系统是构皮滩水电站大坝混凝土拌和系统生产预冷混凝土的配套设施,其规模按大坝高温季节月最大混凝土浇筑强度912万m3且全部按出机口混凝土温度为7e设计,根据构皮滩水电站大坝预冷混凝土所需的降温幅度,该制冷系统的工艺流程采用/以一次、二次风冷粗骨料为主,加片冰及低温水拌和0的预冷工艺方案:
(1)按照骨料预冷采用二次风冷工艺的要求,空气冷却器、离心风机与各骨料调节料仓一对一配置,组成各自独立的冷风循环系统。骨料经一次风冷后,要求将初温为26e的骨料分别冷却到6e(特大石)、7e(大石)、8e(中石)和9e(小石),然后通过在保温廊道内的皮带机将骨料运至拌和楼的粗骨料仓内进行二次风冷;考虑到骨料在运送过程中存在回升温度,二次风冷的初温按8e(特大石)、9e(大石)、10e(中石)和12e(小石)考虑,经二次风冷后分别要求冷却至-2e(特大石)、-2e(大石)、-2e(中石)和4e(小石)。
(2)经分析预冷混凝土需加冰和加4e低温水拌和才能达到出机口温度为7e的要求。经计算: a1在气温最高的7~8月份(月平均气温为26e),最大加冰量需4815kg/m3,需配置产量为300t/d 的片冰机。片冰机生产的片冰先落入制冷楼的贮冰库中,再由螺旋输冰机送至拌和楼;b1制冰、拌和用的4e低温水均由冷水机组生产,生产能力25 m3/h,冷水机组生产出的冷水进入循环水箱,通过泵送至各用水点。
3构皮滩水电站预冷混凝土制冷系统总体布局
构皮滩水电站预冷混凝土制冷系统由一次、二次风冷骨料和片冰及冷水拌和这3套独立运行的氨制冷系统构成,制冷设备主要布置在665m高程处的一次风冷车间及640m高程处的制冷楼。
311一次风冷车间的设备配置及工艺流程
一次风冷车间为一次风冷提供冷量,由地面2组风冷骨料仓、空气冷却器、离心风机及制冷车间等组成,布置了压缩机组及相应的冷凝器、高压贮氨器、低压循环贮氨器、氨泵、冷却塔、水泵等配套设备,其中制冷车间配置有4台螺杆式制冷压缩机(见表1)。
表1构皮滩水电站大坝预冷混凝土制冷系统一次风冷车间配置的主要设备设备名称规格型号数量/台说明
螺杆式制冷压缩机VMY336H,VMY347H2,2标准工况的制冷量分别为772,720k W 冷凝器WN-7003)
高压贮氨器ZA8103)
低压贮氨器DX20102)
氨泵CNF40-2008)
冲霜水泵KQ200/345-45/41)
冷却塔DFNG P-3@80033@22k W组合冷却塔
空气冷却器FGK L2200,FGKL18004,4)
离心式鼓风机4-72-11NA12E875k W/台,配空气冷却器
水泵KQL350/450-90/63Q=400m3/h
一次风冷的工作流程为(见图1):
(1)一次风冷压缩机将空气冷却器产生的低压氨气压缩成高压氨气,高压氨气经过冷凝器时利用冷却塔产生的循环冷却水将高压氨气冷凝成高压氨液。
(2)高压氨液先进入高压贮氨器,再经过低压贮氨器变成低压氨液,然后通过氨泵送到2组风冷骨料仓的空气冷却器,氨液在此与热空气进行交换被带走热量而变成低压氨气,重新流向制冷压缩机,从而进入下一个循环;同时,离心式风机将空气冷却器里的冷气吹入料仓对骨料进风冷,待骨料达到设计的温度再通过皮带机输送到拌合楼上的骨料仓,进行二次风冷。
312制冷楼的设备配置及工艺流程
制冷楼内不仅布置了为二次风冷提供冷量的制冷压缩机组及其配套设备,还布置了生产片冰及冷水的设备。制片冰用制冷压缩机和为二次风冷提供冷量的制冷压缩机安装有旁通管路,可以调配使用,从而提高了系统运行的可靠性。制冷楼有5层,1楼主要安装制冷压缩机组和冷水机,2楼主要安装高压贮氨器和氨泵,3楼主要安装冷凝器、低压贮氨器和将冰送到拌合楼小冰库的螺旋输冰机,4楼主要安装冰库,5楼主要安装片冰机(见图2和表2)。
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第21卷第1期贵州水力发电2007年2月
图1 构皮滩水电站大坝预冷混
凝土制冷系统一次风冷工作流程图
图2 构皮滩水电站大坝预冷混凝土制冷系统制冷楼设备布置示意图
制冷楼的工作流程为:
(1)1楼的制冷压缩机将高温高压氨气送到3楼的冷凝器;1楼的冷水机组产生的冷冻水分流后直接送入5楼的制冰冷水箱和3座拌合楼拌混凝土用冷水箱。
(2)冷凝器利用布置在制冷楼外冷却塔产生的
冷却水将高温高压的氨气冷凝成高压氨液,流入2楼的高压贮氨器。
(3)高压氨液通过高压贮氨器又流入3楼的低压贮氨器。
(4)流入低压贮氨器的高压氨液经过节流降压变成低压的氨液,又流入2楼的氨泵。
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41#翟华军:构皮滩水电站大坝预冷混凝土制冷系统简介2007年第1期
表2构皮滩水电站大坝预冷混凝土制冷系统制冷楼配置的主要设备
设备名称规格型号数量/台说明
螺杆式制冷压缩机VMY336M,VM Y436M,NRKFEES,
LG20ⅢA
1,1,1,5
标准工况制冷量分别为950,1422,
1090,618k W
冷凝器B W N-9003)
高压贮氨器ZA10103)
低压贮氨器ZA20103)
氨泵CNF40-20015流量20m3/h,扬程40m
冷却塔AT8-369(C)1212@15k W组合冷却塔,制冷楼外部空气冷却器GK L855,GKL760,GKL1400,GKL10002,2,4,4安装在拌合楼骨料仓
轴流风机J K J60-2N516;J K J67-2NO7117,1615k W/台,30k W/台,都配空气冷却器片冰机S ABROEV S125;N orth Star3010,6)
冰库60t,100t1,1)
螺旋输冰机8m,20m,23m,29m1,1,1,1)
螺杆式冷水机LSKF2161标准工况制冷量500k W
(5)氨泵进行分流,将氨液分别送入5楼的片冰机制冰和3座拌合楼骨料仓的空气冷却器对骨料进行二次风冷。
(6)5楼的片冰机制好的冰落入4楼的冰库,通过3楼的螺旋输冰机送入3座拌合楼各自的小冰库。
(7)片冰机制冰后产生的低压氨气和拌合楼骨料仓二次风冷后产生的低压氨气分别流向1楼的制冷压缩机。
重复(1)至(7)的工艺流程,不断循环工作。4结语
国内外常规的混凝土预冷技术一般为水冷骨料加上风冷保温,最后加片冰拌和混凝土,俗称/三冷法0。该法不可避免地存在着占地面积大、工艺环节多、运行操作复杂、冷量损耗大、材料出口温度不稳定,以及工程投资大、运行费用高等问题,还会产生危害环境的废水。构皮滩水电站夏季高峰时预冷混凝土生产强度达到3100m3/d,骨料温度高达28e左右,而预冷要求生产7e的低温混凝土,这意味着4种骨料的预冷终温必须达到0e 左右。如此之大的生产强度和温差幅度,若采用/三冷法0不仅工艺复杂,而且需要很大的场地,这对地处山区、施工场地狭窄的构皮滩水电站工地来说不仅不经济,还几乎无法实施。
构皮滩水电站预冷混凝土的制冷系统打破了常规预冷方式,采用了二次风冷骨料技术,实际运用表明该制冷系统能产生极为可观的效益:一是将传统的水冷骨料改为风冷骨料后,在同等生产能力条件下可减少占地面积50%,又可节约投资,同时无影响环境的废水产生;二是通过上料胶带机将一次风冷后的骨料直接送入二次风冷料仓,能保证预冷混凝土的连续生产;三是在最后加入片冰和冷水所拌和的混凝土温度可稳定地达到7e。
Brief Introduce of R efrigeration Syste m for Outputting Pre-cooli ng
Concrete for D a m of Goupitan H ydropo w er Station
QU H ua-j un
(Baji u Jo i nt O perati on G roup for P ro ject o fG oupitan H ydropowe r Station,Y uq i ng,G uizhou,564408,Ch i na)
Abst ract:Goupitan H ydropo w er Stati o n is the largest one in Gu izhou Prov ince,its da m de m and concrete o f 3100000m3.The period o f pouring concrete i n h i g h intensity is3years.Therefore,preventing har m cracks oc-curring on the da m due to te mperature stress is key techno logy of constructi o n i n summ er.I n order to ach ieve h i g h-i n tensity rapid pouri n g,pre-cooling concrete for da m is very i m portan,t th is need a reasonab le and co m plete re frige-rati o n syste m.Th is paper i n troduces the re frigerati o n syste m for da m concrete o fGoupitan H ydropo w er Station.
K ey w ords:hydrau li c m ateria;l pre-coo li n g concrete;refri g eration syste m;first coo li n g by w ind;second cooling by w i n d;Goup itan
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第21卷第1期贵州水力发电2007年2月