上水库区安装了一座HZS90-1Q1500型双卧轴强制式混凝土拌和站,向上水库工程和引水系统工程等供应常态混凝土。拌和站保温在料仓及配料斗周围搭建保温棚,保温棚结构以钢结构为主撑,外裹10cm或20cm厚塑钢泡沫板,采用锅炉取暖的方式进行升温及保温,骨料采取地暖及暖气片整体联合升温及保温,拌和用水采用大体积水箱提前储配锅炉热水并辅以加热棒进行加热。由于混凝土需求量及现场条件限制,未再采取其他措施,从两年多的运行情况来看,拌和站的保温及混凝土生产满足电站冬期施工需求。
(1)热工计算。
根据进度要求,引水系统工程上部混凝土有冬期浇筑任务。浇筑时保温采用蓄热法施工,则混凝土入仓最低温度不得低于5℃。根据气象资料可知,上水库区平均最低温度为-21.0℃,极端最低温度为-41.8℃,设计环境温度取-42℃做热工计算。
根据混凝土入仓温度反推出机口处混凝土温度,入仓最低温度T2=T1-(αt1+0.032n)(T1-Ta),运输时间t1为0.5h,转运次数n为1次,设计环境温度Ta取-42℃,混凝土入仓最低温度T2设定为5℃,则出机口温度T1=13.75℃。冬季混凝土在搅拌过程中,由于周围环境温度的影响,出机时的温度常低于理论温度,混凝土的实际出机温度按T1=T0-0.16(T0-Ti)计算。搅拌机棚内温度Ti按6℃计算,则混凝土的实际出机温度T0=17.5℃。
根据混凝土配合比,综合取加权平均数可知:每立方米混凝土用水量150kg,水温为Tw待求值;需要水泥270kg,温度取2℃;需要细骨料740kg,其温度取3℃,含水率为3%;需要粗骨料1150kg,温度取2℃,含水率为2%;水的比热c1取4.2kJ/(kg·℃)。由于骨料温度大于0℃,冰的溶解热c2取0。根据组成材料的温度按热平衡原理则混凝土拌和用水水温Tw=88.3℃>80℃,根据规范要求,此时需要改变投料顺序,以避免水泥直接与高温水接触,造成假凝现象。
(2)供热计算。
骨料堆放场等彩钢棚保温供热计算主要包括:骨料堆放场、骨料仓、储水池、拌和站。总热功率为Q=3.6∑FK(Tn-Ta)w,K=1/(Rn+Ra+∑R),∑R=d/λ。总面积∑F=6000m2,围护结构热阻Rn=0.144(m2·K)/W,围护结构热阻Ra=0.043(m2·K)/W,彩钢板厚d=0.2m,室外温度取Ta=-42℃,室内设计温度取Tn=10℃,代入数据Q=1181×103kJ/h。砖混结构保温供热计算:总面积∑F=755m2,围护结构热阻Rn=0.144(m2·K)/W,围护结构热阻Ra=0.043(m2·K)/W,砖墙厚度d=0.37m,室外温度取Tn=-42℃,室内设计温度取Ta=18℃,代入数据Q=514×103kJ/h。
合计总供热功率∑Q=1695×103kJ/h。锅炉选型采用公式W=∑Q/(IH),I取2724kJ/kg,H取0.3,代入数据有W=2.1t,因此,选择配置3t供暖锅炉,锅炉选用立式常压锅炉。
(3)热水锅炉选型。(www.xing528.com)
冬季混凝土最大入仓强度为12m3/h,则一次加热水量最小为0.24m3,考虑一定富余度,一次加热水量为0.5m3,加热水所需热量计算:q=cm(t2-t1),水的比热c取4.2kJ/(kg·℃),水的质量m为0.5×1.0×103kg/m3=500kg,水的初始温度t1取5℃,水的最终温度t2取88.3℃,则q=174.9×103kJ,若一次加水后加热T为10min,则热功率为Q=q/T=1049.4kJ/h。锅炉选型采用公式W=∑Q/(IH),I取2724kJ/kg,H取0.4,代入数据有W=0.96t,则需要配置1t热水锅炉,锅炉选用立式常压锅炉。为确保冬施期间热水的正常供应,在保证热水锅炉正常运行的同时,还在200m3蓄水池内备用了7000W电加热器10个,以备应急使用。
现场建设一个锅炉房,布置两台锅炉,一台为热水锅炉,一台为拌和站升温及保温锅炉,锅炉房采用彩钢结构,彩钢板厚度10cm。锅炉房运行时配置专项防火措施。
(4)保温棚。
骨料堆放场保温棚采用联拱式型钢骨架,跨度为10.5m,保温棚面积为2058m2,周围及屋顶包裹20cm厚彩钢板围护保温。储水池采用型钢骨架彩钢房保温;拌和站同样采用彩钢板保温,彩钢板厚度为20cm。为保证骨料均能为正温,能满足混凝土冬期生产需要,在骨料堆场采用保温棚及暖气片保温的情况下,在砂仓及骨料仓采用地热的办法进行升温,经过两年的运行,效果良好,骨料温度均在正温4℃左右,满足了冬期混凝土生产的需要。
(5)其他保温措施。
1)拌和站骨料运输皮带廊保温措施。拌和站骨料运输皮带廊因在运输过程中骨料掉落无法及时进行清理,且大风以及雨水等自然条件的因素,使得皮带廊底部彩钢板掉落,需在冬季来临之前进行完善。皮带廊分为两部分进行布置,前10m即皮带廊下的高台上段采用砖砌墙封闭,并预留供锅炉供煤运输的过道;10m以后部位在现有的基础上下降2m,采用复合彩钢板进行封闭,并设置供人员清理掉落骨料的过道及小窗。
2)拌和站各管道保温措施。在冬季来临之前,对已损坏的管道和暖气片进行修复并对所有管道及暖气做打压试验,之后再对所有液体管道进行保暖。所有冷水管道内部缠绕加热带并包裹防火岩棉,最后再包裹保温棉;所有热水管道均包裹两层保温棉。
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