混凝土制冷技术的应用.pdf

第 1 2 卷第 3期 2 0 1 4年 6月 矿 业 工 程 M i ni n g Eng i ne e r i ng 6 9 0 引言 混 凝 土 制 冷 技 术 的 应 用 岳 俊 伟 ( 中冶北 方 工程技 术 有 限公 司 ，辽 宁 大连 1 1 6 6 2 2 ) 摘要 ：简述了制冷技术在矿 山行业 的应用 ，介绍 了混凝土制冷系统 的工艺流程 、设备配制及运行情况 。 关键 词 ：混凝土 出机 口温度 ；风 冷 ；片冰 ；冷冻水 中图分类号 ：T V 5 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 6 7 1 8 5 5 0 ( 2 0 1 4 )0 3 0 0 6 9 0 3 矿山工程项 目建设 中 ，常需 大 体 积混 凝 土 进行 浇 筑 ， 这样容易导致混凝 土 自然 散热缓 慢 ，浇筑 后极 易 出现水 泥 水化 ，温度迅速大 幅度上 升等 问题 。 目前 ，通 过 降低混 凝 土入仓温度对混凝 土体 内的最 高温度进 行严 格把 控 ，可 有 效避免混凝土在冷 却时 出现裂缝 ，因此要 限制 混凝 土 的出 机 口温度 。特别是在 气温相 对较 高 的炎 热季 节 ，更 易 出现 出机 口温度超过施 工所需 限度 ，因此就必 须采 取人 工降 温 的 措 施 。 目前 ，国内矿 山工 程 中普 遍采 用加 冰拌 和及 预冷混 凝 土原材料 的方法对 混凝 土进行 人工 降温 ，以控 制其 出机 口 温度 。以某配合 比混凝 土为例 ，它的组成为 ： 从 表 1中 可 看 出 ，混 凝 土( 四 级 配 ) 主 要 由 特 大 石 、 大石 、中石 、小 石( 后 文 统 称 粗 骨 料 ，分 别 用 G1 、G2 、 G 3 、G4表示) ，砂( 后文 用 S表示 ) ，水 泥 ，水 及外 加 剂 组成 。根据式 1可计算 各种 材料 冷却 1 对 混凝 土的 降温 效果 ，结果见表 2 。 表 1 四级配合 比混凝 土组成( 单位 ：k g m。 ) TO 一 Ti Gi Ci 一8 O T lGc + Q Gi Ci ( 1 ) 式中T O 混 凝土 出机 口温 度 ， ；T i 组 成 混凝 土 第 i 种材料的平均进料温 度 ， ；Gi 每立 方米混凝 土 中 第 i 种 材 料 的 中 ；重 量 ，k g ；c i 第 i 种 材 料 的 比 热 ； k c a l ( k g ) ；Gc 每立方 米 混凝 土 的加 冰量 ；rl 冰的冷量利用 率 ；Q 每立 方米 混凝 土拌 和时 产生 的机 械热 ，k c a l ；8 O 冰的融化潜热 ，k c a l k g 表 2各种 材料 冷却 1 对混凝土的降温效果表 从表 2 可 见 ，由冷 却粗 骨料 所造 成 的效能 和结果 最 显 著 ；同时 ，采用 添加 片冰 然后拌 合 的方式 ，也能 起 到 比较 明显 的降温效 果。所 以从技 术 以及经 济性 的角 度进行 综合 考虑 ，通常会选 用 冷却粗 骨料 、添加 片冰 以及 添加冷 冻水 后拌合等 方式 ，实 现对 混凝 土 的冷却处 理 。此 外 ，如果施 工环境对 降温幅度 的要 求 比较 高 ，就 会选 用冷 却砂 与水 泥 收稿 日期 ：2 o 1 4 0 2 1 9 作者简介 ：岳俊伟( 1 9 8 1 一) ，男 ( 汉族 ) ，辽宁本溪 人 ，中冶北方 工程技术有限公司工程师 。 的措施。 表 3水 电站制冷 系统冷量表 工程名称 冷量 ( 标准工况) k w 小湾左岸混凝土拌和系统 拉西 瓦左 、右安混凝土拌和系统 三峡 E 1 2 0 m 高程混凝 土系统 金安桥左 、右混凝土拌和系统 1 9 6 5 5 l l 9 2 7 1 5 9 6 8 1 8 8 4 0 7 O 矿 业 工 程 第1 2 卷 第3 期 1 冷源 制冷 系统 冷量 巨大( 见表 3 ) ，设 计 时要 求 运行 可靠 ， 余量充分 。一般 属大 型工业 氨制冷 系统 ，主 机多采 用螺 杆 制 冷压缩机 或活塞 式制 冷压缩 机。为保证 制冷 效果 ，常采 用氨泵强制供液 。冷 却水 系统为封 闭机 械循环 。因为末 端 设备不同 ，所 以一个 制冷 车问需 同时 在标 准、低温 、名 义 等多种工况下运 行 ，以保 证冷 风 片 冰、冷水 的生 产 。制 冷车间一般为单层厂房 ，在场地狭小 的工地 ，采用制 冷楼 ， 制冷车间工艺流程图见图 1 。 图 1 制冷 车 间 工艺 流 程 图 2 粗骨料冷却 骨料冷却措施有风冷和水冷两种 。水 冷骨料工 艺复杂 ， 通常需要具有 水处 理系 统、冷水车 间 、泵房 、沉 淀池 等设 施 ，系统初投 资较大 ，且 在污水 回收 、骨料 脱水 等环 节 国 内技术 尚不成 熟 ，所 以水冷 骨料 目前 较少 采用 。风 冷骨料 工艺简单 ，运行可靠 ，拌和楼停产 时亦能维持或 降低料温 ， 并可将骨料 的温度 降低至 O C以下 ，亦可通过与加冰冷二者 之间 的结合使用 ，为 当前最为常见的冷却措施 。 风冷粗骨料通 常在拌 和楼料 仓 中进行 ，如果 温 降幅 度 很大 ，可采用两次 风冷 ，一 次风 冷在专 门制作 的风 冷料仓 中进行 ，二次风冷在拌和楼料仓 中进行 。 对于风冷骨 料 ，主要包 括两 种不 同 的冷 却方 式 ，即连 续式 以及倒仓 式 。采用 连续 冷却 的过程 中，冷风会 从下 向 上通过粗骨料 ，这样 所使 用 的粗 骨料就 可 以根据 不同 的用 料速度从上大小 的进行 流动 ，实现在进 料 和领取 的 同时完 成 出料过程 。采 用倒仓 式冷 却 ，需要将 每种 骨料分 发到 两 个料仓 中，其 中一个料 仓实 现通风 冷却 ，同时另外 一个 料 仓实现供料 过程 ，两 个料仓 交替 完成 。所 以说 ，这两种 冷 却方式 的工艺 流程还是相 同的。国内 目前普遍 采用连续 式。 连续式风 冷冷 风循环 由布置 在料仓 外侧 的冷 风机 、风冷 料 仓及其送 、回风道组 成 ；骨料 自上 而下进 仓 ，冷 风流 向 自 下 而上 ，料 、风逆 向热 交换 ，冷 风为 闭路 循环 ，设 计要 求 冷 风仓 料 位 不 低 于 风 冷 区 ， 以 防 冷 风 短 路 而 影 响 骨 料 冷 却 效果 。此处提 及 的冷风 ，主要 采用 冷风机 供给 。冷风 机主 要 由鼓 风机 与空 气冷 却器 两部分 构成 ，空 气与 氨液在 空气 冷却器 中通 过肋 片管 竖进行热 交换 形成冷风 。 图 2连 续 式 风 冷 骨 料 示 意 图 器 设计时风冷料仓风速不宜过 大 ，大石小 于1 6 m s ，中 石小于 l _ 2 m s ，小石 小于 0 8 m 5 ，如各 仓采 用独 立 的供 2 0 1 4年第 3期 岳俊伟 混凝 土制 冷技 术的应用 7 1 风系统 ，可按需要 选定 风 速 ；如各 仓共 用一个 总 的供 风系 统 ，则按拟用 的供 风 压力 、料 层 和供风 系统 阻力选 定适 当 的风速 。进风温度按 比骨料 冷却终温低 5 1 5 计算 ，蒸 发温度按 比进风温 度低 1 O 计算 ，其余参 数可 通过程 序得 出 。 运行过程 中 ，在风 道进 、出 口装有 温 度巡 测仪 ，可随 时掌握进 、出 口风温 以调 节制 冷量 。由于粗 骨料 表面 有石 粉 ，在运行一段 时 间后空 气冷 却器 表面会 结一 层泥 霜 ，表 面换热系数迅 速 降低 ，严 重影 响制 冷效果 ，所 以要定 期对 空气冷却器 进行 冲霜 。冲 霜水 温度 可 比常 温水 低 约 I O o C， 经处理后 ，可用 于骨料冲洗或为冷却塔补充水 。 3 加 冰拌 和 从式 1 可算 出每立方米混凝 土加 冰1 O k g 代 替水 拌和可 降低混凝 土温度 1 2 1 5 C，降温效 果相 当可 观 ，所 以 加冰拌 和是 降低混 凝土 出机 口温度 的有 效手 段之 一。影 响 降温效果 的主要 因素是加 冰率 和 冰面 的过冷 干燥 程度 ，冰 温 、冰粒形状 大小 也有影 响 。常 温下 用大块 冰破 碎 而得 的 冰粒 ，表 面均 已融 化 ，冰 粒越 小 ，融 化损 失约 大 。块 冰粒 过大 ，需要延 长混 凝 土拌 和时 间 ，影响混 凝 土质 量。片 冰 片薄表 面干燥 ，不 需延 长拌 和时 间 ，降温 效果 也 比粒 状 冰 好 ，所 以国内矿 山工 地普 遍采 用 加片 冰拌 和混 凝 土 。表 4 为各种 冰用于混凝土拌 和时效果 的对 比情况 。 加片冰系统一 般 由片冰 机 、冰 库 、气 力输 送装 置( 螺 旋机) 、称量装置组成 。片冰 由片 冰机生产 ，片冰机 由桶 型 蒸发 器 、淋水 、刮 冰和冰 水分 离装 置等组 成 。为保 证片 冰 干燥 过冷 ，一般用约 4 的冷冻水生产 片冰。通 常片冰机直 接安 设在冰库 的上 面 ，所 以冰 库包 括 了除计量 以外 的全 部 主要 加冰工序 。片 冰 在储 存 过 程 中，要 减 少 破 碎 、摩 擦 、 吸热 ，库 内应保持 必要 的低 温 ，四周保温 夹层 中循 环低 于 冰温的冷风 。为 了减少 运输 途 中片冰 温度 损失 ，一 般要 求 冰库紧靠拌和 楼布 置 。地 面冰库 的片 冰采 用气 力输送 ，用 负温压缩空气将 片冰 通过 管道送 至拌 和楼 冰仓 。架空 冰库 设在 和拌和楼储仓相 当的高度上 ，用螺 旋机 向拌 和楼供 冰。 图 3为地面片 冰系统 示意 图。 国外 使用 片 冰技术 已 比较成 熟 ，冰温可达 一1 8 ，且冰 水 分离 较好 ，片 冰 干燥 ，这 为 长时间 的储存调节 冷负荷创造 了条件 。 表 4 加片冰拌和混凝土效果对 比表 n 珊l l 片 冰 机 回 l l 一 j 一 L一上 ： 8 lL _ j ： 冰库 上 一 一 i 亡i 二 = = 二 二 = = = 二 = = = = = 二 二 = 二 = 二 _一 气力输送装 置 图 3 地 面片冰系统示意圈 4 加冷冻水拌和 冷冻水主要用 于混凝 土拌 和及 片冰生产 ，这 部分 冷量 通常在整个制冷系统 中只 占很小一部 分 ，常单独形 成系统 ， 便于调节 。常 用冷 冻 水设 备 配制 方 案 ：1 ) 冷水 机 组 ；2 ) 氨泵机组 +蒸 发器 。在 生产过 程 中，常 温水 只通过蒸 发器 一 次较难达到要求 的 4 ，所 以要将冷冻水箱中的水在蒸 发 器 中循环 ，直到达到要求 的温度 。 5 结语 虽然制冷 系统 在整 个矿 山的工 程 中所 占比例很少 ，但 它 的作用却不容 小视 ，它将直 接影 响到矿 山工程质 量及 工 程安全 。另外 ，由于矿 山工程 的特殊 性 ，其所 涉及 的制 冷 系统从设计 到施 工 的整个过 程都 已经 十分成熟 ，但 同时 也 相对保守 ，希望在 以后 的工程实践 中能够得 以更好 的发展 。 Ap pl i c a t i o n o f Co n c r e t e Re f r e r a t i o n Te c h no l o g y YUE J u nwe i ( No r t h e r n En g i n e e r i n g Te c h n o l o g y Co r p o r a t i o n，MC C，Da l i a n 1 1 6 6 2 2，Ch i n a ) Ab s t r ac t ： Thi s pa pe r b r i e f l y de s c r i be s t he a ppl i c a t i o n of r e f r i ge r a t i on t e c hn ol o gy i n m i n e i nd us t r y a nd i nt r o duc e s t he pr oc e s s f l ow ，e qui pme nt c onf i gu r a t i on a nd r unn i ng c ond i t i o n o f c on c r e t e r e f r i g e r a t i on s y s t e m Ke y wo r d s ： t e mp e r a t u r e o f c o n c r e t e l e a v i n g f r o m t h e o u t l e t o f t h e mi x i n g p l a n t ；a i r c o o l i n g； s l i c e i c e ； c h i l l e d wa t e r