金安橋水電站混凝土生產系統設計

【摘要】本文從攪拌機選型、配料稱量系統設計和除塵環保設計方面論述了金安橋水電站混凝土生產系統配置的特點。

【關鍵詞】強制式；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劃開發的八個梯級電站中第一個開工建設項目，也是我國民營資本投資建設的第一個特大型水電工程。電站裝機容量2400MW（4×600MW），年發電量114.17億千瓦時。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流隧洞、圍堰等臨時建筑物組成。總庫容9.13億m3，壩頂高程1424m，最大壩高160m，壩頂長度640m，壩體共分21個壩段。大壩碾壓混凝土240萬m3，常態混凝土120萬m3。

2、攪拌機選型設計

攪拌機是混凝土生產系統的關鍵部件，對攪拌機型的正確選擇，直接關系到混凝土能否滿足工程的實際需要。根據以往工程經驗，需要生產四級配混凝土時，通常選擇雙錐傾翻自落式混凝土攪拌機，但自落式機型生產出碾壓混凝土的和易性不如雙臥軸強制式機型。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制式機型。鑒于當時國內攪拌機廠家尚無能力生產適合水工混凝土的大規格雙臥軸強制式混凝土攪拌機，金安橋水電站工程所用的六臺強制式混凝土攪拌機全部為德國進口的DKX6.0。該機型生產城建混凝土時可按每罐6 m3生產，生產三級配（或四級配）常態水工混凝土和碾壓混凝土時降檔使用，按每罐4.5 m3生產。該機型的攪拌軸間距為1400mm，攪拌缸有效容積達到10.79 m3。能適應最大骨料粒徑為150mm的四級配水工混凝土和三級配碾壓混凝土的拌制。主驅動電機為2×110kW，傳動系統設有液力耦合器，有利于攪拌機平穩啟動。該攪拌機的攪拌循環周期包括：

攪拌機進料（秤斗卸料）時間：22 秒

純攪拌時間：60 秒（常態砼）、70秒（碾壓砼）

攪拌機出料時間：15 秒

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

單機常態混凝土生產能力Q=3600/97×4.5=167（m3/h）

單機碾壓混凝土生產能力Q=3600/107×4.5=151.4（m3/h）

生產加冰預冷混凝土時適當延長攪拌時間，此時攪拌樓的預冷混凝土生產能力由制冷設備配置決定，滿足125m3/h（均衡生產）。

3、攪拌樓選型

根據工程施工進度及入倉方式，混凝土生產配置三座2×4.5m3強制式預冷混凝土攪拌樓，樓承擔全部碾壓混凝土和部分常態混凝土的生產；一座自落式預冷混凝土攪拌樓承擔部分四級配常態混凝土生產。

整個系統的生產能力：

常溫常態水工混凝土：1000 m3/h

常溫碾壓水工混凝土：900 m3/h

10℃常態預冷水工混凝土、12℃預冷碾壓水工混凝土：750 m3/h

4、配料系統優化設計

配料稱量系統是混凝土生產系統的另一個核心部件，組成混凝土的各種物料能否在規定時間內完成配料并達到精度要求，決定了攪拌樓生產混凝土的產量和質量。攪拌樓的設計配料能力應大于攪拌能力，為滿足在20秒內完成每罐4.5 m3混凝土各組分的配料且達到精度要求，攪拌樓的各物料配料具有不同的方式。攪拌樓的配料、稱量層設備布置如下圖：

攪拌樓配料配能力計算：

各物料最大配料計量時間：20 秒

最大卸料時間：22 秒

總的最大配料時間：20+22=42 秒

計算最大配料時間：保守按45 秒

攪拌樓配料能力： Q=3600/45×4.5=360（m3/h）

配料稱量系統的配置詳述如下：

骨料的配料動態精度要求為：±2%，最大稱量值為4000kg。四種粗骨料和粗砂采用弧門給料器配料，細砂采用膠帶給料機配料。此為傳統的配料方式，容易保證骨料配料的速度和精度。六臺骨料秤斗的卸料均采用氣動弧門；

水的配料動態精度要求為：±1%，最大稱量值為800kg。采用粗細兩路配料管路和相應的配料氣動蝶閥進行。稱量分為粗稱和精稱兩個階段進行：粗稱階段兩個配料閥齊開，快速配料，當接近所需稱量值時關閉大管徑配料閥，僅用小管徑配料閥來配料。此配料方式既能實現快速配料，又能穩妥地保證配料精度。水秤的卸料采用氣動蝶閥；

片冰的配料動態精度要求為：±1%，最大稱量值為300kg。采用保溫螺旋機配料。由于片冰螺旋機料流比較穩定，能穩妥地保證片冰的配料精度。片冰秤斗的卸料采用雙開氣動弧門；

三種外加劑的配料動態精度要求均為：±1%，最大稱量值分別為50kg、30 kg和15kg。均采用外加劑專用氣控截止閥來配料，該種配料閥響應時間極短、動作迅速靈敏，可確保外加劑±1%的動態精度要求。三臺外加劑秤的卸料均采用氣動球塞閥，該卸料閥動作靈敏、卸料速度快且耐腐蝕；

膠凝材料的配料動態精度要求均為：±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常態混凝土時在規定時間內完成較大用量膠凝材料的精確配料，又要保證生產碾壓混凝土時較少用量膠凝材料的配料精度。

為此，本攪拌樓對粉料的配料裝置做了特殊設計：每個粉料倉下錐部分叉為兩個錐斗，各經手動蝶閥連接一大一小兩條螺旋機，將粉料輸送至同一稱量斗。稱量分粗稱和精稱兩個階段，粗稱時兩條螺旋機同時啟動，快速配料。接近設定稱量值時，改為精稱，停止大螺旋機，僅用小螺旋機配料，保證配料精度。三臺粉料秤的卸料均采用氣動蝶閥。根據現場實際情況，當碾壓混凝土的粉料用量較少時，也可只開啟小螺旋機，既滿足生產，又降低能耗。近年來隨著技術的進步，在高端攪拌樓（站）中，采用子母螺旋機來替代一大一小兩條螺旋機的配料方式。其原理相同，便于攪拌樓粉料倉鋼結構的制造。

5、通風除塵系統設計

攪拌樓內通風除塵：考慮到骨料的風冷和碾壓混凝土對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，進樓骨料的石粉含量仍然較大，加上二次配風的風壓（G1、G2倉軸流風機的風壓應比G3、G4倉的小）若配置不當，會造成配料弧門開啟時漏風，引起在配料過程中的揚灰。景洪右岸的2×3m3 強制式攪拌樓最嚴重的粉塵就出現在骨料配料弧門（尤其是大石弧門）的出口，高壓冷風將石粉從配料弧門口吹出。針對此情況，本攪拌樓采取了多項除塵措施，確保攪拌樓內空氣質量和對外界粉塵排放達到環保要求。

首先從消除粉塵的源頭考慮：增大冷風進口與配料弧門的間距，加大鎖風區間。防止當配料弧門開啟時冷風漏出引起的揚灰；

在骨料配料弧門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。

在稱量層設置兩臺意大利進口的WAM濾筒式除塵器（47m2），配以大功率引風機及吸、排塵管道，用以排除集中料斗內和配料層的揚塵；

在每臺攪拌機上方均設置兩套回收式除塵器，在攪拌機進料時起緩沖作用，防止攪拌機中粉塵逸出；同時，回收下來的粉塵（含膠凝材料）落回攪拌機內，避免膠凝材料的浪費，節約資源；

所有粉料的配料、卸料直至進入攪拌機均為密封軟連接；

每個粉料倉頂設有一臺回轉反吹除塵器，過濾面積為36m2，過濾風速小于0.8m/min，倉內壓力小于0.4kg/m2，實踐證明應用良好。

6、結論

綜上所述，金安橋水電站的三座2×4.5m3強制式混凝土攪拌樓因設計先進、配置合理、制造質量優良，保證了大壩施工強度和施工質量。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服役。

參考文獻：

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

[2] 計平，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

作者簡介：朱景臣 1963.11、漢族，河南商丘、本科學歷，高級工程師，研究方向：水利水電工程、市政、鐵路建設項目的施工設備運行維護管理工作。