【摘要】本文從攪拌機(jī)選型、配料稱量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和除塵環(huán)保設(shè)計(jì)方面論述了金安橋水電站混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)配置的特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】強(qiáng)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(guī)劃開發(fā)的八個(gè)梯級(jí)電站中第一個(gè)開工建設(shè)項(xiàng)目，也是我國民營資本投資建設(shè)的第一個(gè)特大型水電工程。電站裝機(jī)容量2400MW（4×600MW），年發(fā)電量114.17億千瓦時(shí)。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(dǎo)流隧洞、圍堰等臨時(shí)建筑物組成?？値烊?.13億m3，壩頂高程1424m，最大壩高160m，壩頂長度640m，壩體共分21個(gè)壩段。大壩碾壓混凝土240萬m3，常態(tài)混凝土120萬m3。

2、攪拌機(jī)選型設(shè)計(jì)

攪拌機(jī)是混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對(duì)攪拌機(jī)型的正確選擇，直接關(guān)系到混凝土能否滿足工程的實(shí)際需要。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，需要生產(chǎn)四級(jí)配混凝土?xí)r，通常選擇雙錐傾翻自落式混凝土攪拌機(jī)，但自落式機(jī)型生產(chǎn)出碾壓混凝土的和易性不如雙臥軸強(qiáng)制式機(jī)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(qiáng)制式機(jī)型。鑒于當(dāng)時(shí)國內(nèi)攪拌機(jī)廠家尚無能力生產(chǎn)適合水工混凝土的大規(guī)格雙臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，金安橋水電站工程所用的六臺(tái)強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)全部為德國進(jìn)口的DKX6.0。該機(jī)型生產(chǎn)城建混凝土?xí)r可按每罐6 m3生產(chǎn)，生產(chǎn)三級(jí)配（或四級(jí)配）常態(tài)水工混凝土和碾壓混凝土?xí)r降檔使用，按每罐4.5 m3生產(chǎn)。該機(jī)型的攪拌軸間距為1400mm，攪拌缸有效容積達(dá)到10.79 m3。能適應(yīng)最大骨料粒徑為150mm的四級(jí)配水工混凝土和三級(jí)配碾壓混凝土的拌制。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)為2×110kW，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)有液力耦合器，有利于攪拌機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)。該攪拌機(jī)的攪拌循環(huán)周期包括：

攪拌機(jī)進(jìn)料（秤斗卸料）時(shí)間：22 秒

純攪拌時(shí)間：60 秒（常態(tài)砼）、70秒（碾壓砼）

攪拌機(jī)出料時(shí)間：15 秒

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

單機(jī)常態(tài)混凝土生產(chǎn)能力Q=3600/97×4.5=167（m3/h）

單機(jī)碾壓混凝土生產(chǎn)能力Q=3600/107×4.5=151.4（m3/h）

生產(chǎn)加冰預(yù)冷混凝土?xí)r適當(dāng)延長攪拌時(shí)間，此時(shí)攪拌樓的預(yù)冷混凝土生產(chǎn)能力由制冷設(shè)備配置決定，滿足125m3/h（均衡生產(chǎn)）。

3、攪拌樓選型

根據(jù)工程施工進(jìn)度及入倉方式，混凝土生產(chǎn)配置三座2×4.5m3強(qiáng)制式預(yù)冷混凝土攪拌樓，樓承擔(dān)全部碾壓混凝土和部分常態(tài)混凝土的生產(chǎn)；一座自落式預(yù)冷混凝土攪拌樓承擔(dān)部分四級(jí)配常態(tài)混凝土生產(chǎn)。

整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力：

常溫常態(tài)水工混凝土：1000 m3/h

常溫碾壓水工混凝土：900 m3/h

10℃常態(tài)預(yù)冷水工混凝土、12℃預(yù)冷碾壓水工混凝土：750 m3/h

4、配料系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

配料稱量系統(tǒng)是混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的另一個(gè)核心部件，組成混凝土的各種物料能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成配料并達(dá)到精度要求，決定了攪拌樓生產(chǎn)混凝土的產(chǎn)量和質(zhì)量。攪拌樓的設(shè)計(jì)配料能力應(yīng)大于攪拌能力，為滿足在20秒內(nèi)完成每罐4.5 m3混凝土各組分的配料且達(dá)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(shè)備布置如下圖：

攪拌樓配料配能力計(jì)算：

各物料最大配料計(jì)量時(shí)間：20 秒

最大卸料時(shí)間：22 秒

總的最大配料時(shí)間：20+22=42 秒

計(jì)算最大配料時(shí)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(tǒng)的配置詳述如下：

骨料的配料動(dòng)態(tài)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(xì)砂采用膠帶給料機(jī)配料。此為傳統(tǒng)的配料方式，容易保證骨料配料的速度和精度。六臺(tái)骨料秤斗的卸料均采用氣動(dòng)弧門；

水的配料動(dòng)態(tài)精度要求為：±1%，最大稱量值為800kg。采用粗細(xì)兩路配料管路和相應(yīng)的配料氣動(dòng)蝶閥進(jìn)行。稱量分為粗稱和精稱兩個(gè)階段進(jìn)行：粗稱階段兩個(gè)配料閥齊開，快速配料，當(dāng)接近所需稱量值時(shí)關(guān)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(shí)現(xiàn)快速配料，又能穩(wěn)妥地保證配料精度。水秤的卸料采用氣動(dòng)蝶閥；

片冰的配料動(dòng)態(tài)精度要求為：±1%，最大稱量值為300kg。采用保溫螺旋機(jī)配料。由于片冰螺旋機(jī)料流比較穩(wěn)定，能穩(wěn)妥地保證片冰的配料精度。片冰秤斗的卸料采用雙開氣動(dòng)弧門；

三種外加劑的配料動(dòng)態(tài)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(yīng)時(shí)間極短、動(dòng)作迅速靈敏，可確保外加劑±1%的動(dòng)態(tài)精度要求。三臺(tái)外加劑秤的卸料均采用氣動(dòng)球塞閥，該卸料閥動(dòng)作靈敏、卸料速度快且耐腐蝕；

膠凝材料的配料動(dòng)態(tài)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(tài)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(chǎn)常態(tài)混凝土?xí)r在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成較大用量膠凝材料的精確配料，又要保證生產(chǎn)碾壓混凝土?xí)r較少用量膠凝材料的配料精度。

為此，本攪拌樓對(duì)粉料的配料裝置做了特殊設(shè)計(jì)：每個(gè)粉料倉下錐部分叉為兩個(gè)錐斗，各經(jīng)手動(dòng)蝶閥連接一大一小兩條螺旋機(jī)，將粉料輸送至同一稱量斗。稱量分粗稱和精稱兩個(gè)階段，粗稱時(shí)兩條螺旋機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，快速配料。接近設(shè)定稱量值時(shí)，改為精稱，停止大螺旋機(jī)，僅用小螺旋機(jī)配料，保證配料精度。三臺(tái)粉料秤的卸料均采用氣動(dòng)蝶閥。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，當(dāng)碾壓混凝土的粉料用量較少時(shí)，也可只開啟小螺旋機(jī)，既滿足生產(chǎn)，又降低能耗。近年來隨著技術(shù)的進(jìn)步，在高端攪拌樓（站）中，采用子母螺旋機(jī)來替代一大一小兩條螺旋機(jī)的配料方式。其原理相同，便于攪拌樓粉料倉鋼結(jié)構(gòu)的制造。

5、通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

攪拌樓內(nèi)通風(fēng)除塵：考慮到骨料的風(fēng)冷和碾壓混凝土對(duì)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(jìn)樓骨料的石粉含量仍然較大，加上二次配風(fēng)的風(fēng)壓（G1、G2倉軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)比G3、G4倉的?。┤襞渲貌划?dāng)，會(huì)造成配料弧門開啟時(shí)漏風(fēng)，引起在配料過程中的揚(yáng)灰。景洪右岸的2×3m3 強(qiáng)制式攪拌樓最嚴(yán)重的粉塵就出現(xiàn)在骨料配料弧門（尤其是大石弧門）的出口，高壓冷風(fēng)將石粉從配料弧門口吹出。針對(duì)此情況，本攪拌樓采取了多項(xiàng)除塵措施，確保攪拌樓內(nèi)空氣質(zhì)量和對(duì)外界粉塵排放達(dá)到環(huán)保要求。

首先從消除粉塵的源頭考慮：增大冷風(fēng)進(jìn)口與配料弧門的間距，加大鎖風(fēng)區(qū)間。防止當(dāng)配料弧門開啟時(shí)冷風(fēng)漏出引起的揚(yáng)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(shè)置兩臺(tái)意大利進(jìn)口的WAM濾筒式除塵器（47m2），配以大功率引風(fēng)機(jī)及吸、排塵管道，用以排除集中料斗內(nèi)和配料層的揚(yáng)塵；

在每臺(tái)攪拌機(jī)上方均設(shè)置兩套回收式除塵器，在攪拌機(jī)進(jìn)料時(shí)起緩沖作用，防止攪拌機(jī)中粉塵逸出；同時(shí)，回收下來的粉塵（含膠凝材料）落回?cái)嚢铏C(jī)內(nèi)，避免膠凝材料的浪費(fèi)，節(jié)約資源；

所有粉料的配料、卸料直至進(jìn)入攪拌機(jī)均為密封軟連接；

每個(gè)粉料倉頂設(shè)有一臺(tái)回轉(zhuǎn)反吹除塵器，過濾面積為36m2，過濾風(fēng)速小于0.8m/min，倉內(nèi)壓力小于0.4kg/m2，實(shí)踐證明應(yīng)用良好。

6、結(jié)論

綜上所述，金安橋水電站的三座2×4.5m3強(qiáng)制式混凝土攪拌樓因設(shè)計(jì)先進(jìn)、配置合理、制造質(zhì)量優(yōu)良，保證了大壩施工強(qiáng)度和施工質(zhì)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(xù)服役。

參考文獻(xiàn)：

[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(jì)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(jiǎn)介：朱景臣 1963.11、漢族，河南商丘、本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向：水利水電工程、市政、鐵路建設(shè)項(xiàng)目的施工設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理工作。