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水利水电施工2014·第4期总第145期

白鹤滩水电站混凝土预冷系统工艺设计及设备选型

●陈笠/(中国水利水电第八工程局有限公司)

【摘要】白鹤滩水电站三滩混凝土预冷系统设计容量大、预冷要求高。本文简述了三滩混凝土预冷系统的工艺设计、制冷容量计算和设备选型。

【关键词】混凝土生产预冷系统工艺设计设备选型

1工程概况

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，装机容量约16000MW。电站枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等主要建筑物组成。

三滩混凝土生产系统承担左右岸导流隧洞进口及上游工作面、左右岸引水系统、泄洪洞进口及上游工作面、右岸地下厂房系统、右岸尾水系统等工程约501万m3的混凝土生产任务，其中预冷混凝土约为444.3万m3,二级配常态混凝土约占90%,预冷混凝土出机口温度14℃。高峰月生产强度12万m3,小时强度360m3。配置2座HL240-4F3000L自落式拌和楼。预冷系统制冷容量800万kcal/h(lcal=4.1868J)。

2预冷工艺设计

2.1设计基本参数

2.1.1气温、水温条件

根据白鹤滩气象站气温、水温资料，多年平均气温21.9℃,年平均水温17.4℃。最高月平均气温出现在7月，为27.5℃。7月平均水温21.8℃。以7月为设计控制月。

2.1.2参考配合比

该预冷混凝土系统以生产二级配混凝土为主，主要参考配合比见表1。

表1混凝土参考配合比kg/m3

级配

用水量

水胶比

水泥用量

粉煤灰用量

砂用量

粗骨料用量

级配

140

0.42

250

83

710

1317

2.1.3混凝土原材料温度

该混凝土系统砂石骨料来自相邻的砂石系统成品料仓。成品料仓设计大、中、小石储量均为39000m3,堆高26m;砂储量74000m3,堆高22m;通过成品料仓底部的廊道出料，因此可保证粗骨料初始温度不高于月平均温度，细骨料温度低于月平均温度2℃。设计控制月混凝土原材料的初始温度为：水泥50℃、粉煤灰45℃、砂25.5℃、粗骨料27.5℃、水21.8℃。

2.1.4混凝土原材料物理热学性质

该混凝土系统生产混凝土所用的原材料物理热学性质见表2。

表2混凝土原材料物理热学性质

材料

密度(kg/m3)

比热容

[J/(kg·℃)]

含水率(%)

特大石(G1),120～80mm

1430

963

1

大石(G2),80～40mm

1430

963

1

中石(G3),40～20mm

1460

963

1

小石(G4),20～5mm

1460

963

砂(S),5mm

1530

963

6

水泥(C)

1300

796

粉煤灰(F)

1000

796

水(W)

1000

4187

片冰(D

450

2094

注骨料为玄武岩。

混凝土工程

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2.1.5其他相关参数

该系统设计以7月多年月平均气温、多年月平均水温及混凝土各原材料配合比为依据进行计算，其相关参数为：

(1)片冰潜热利用率：90%。

(2)混凝土拌和机械热：1000kcal/m3。

2.2主要预冷措施的确定

采取在拌和楼料仓内对粗骨料进行充分风冷降温(即采取拌和楼一次风冷),再加入足量的片冰及冷水拌和的降温措施。根据拌和楼粗骨料仓一次风冷骨料的经验，骨料在HL240-4F3000L自落式拌和楼标准尺寸的粗骨料仓内所能达到的最大降温幅度为15℃,该系统设计骨料温度降幅为14.5℃。

根据预冷混凝土系统的小时生产强度及设计条件，进行出机口温度热平衡计算，计算出出机口温度为13.5℃,说明拌和楼一次风冷、加片冰(60kg/m3)及冷水(24.23kg/m3)拌和的预冷措施可以满足预冷混凝土设计要求。

2.3辅助预冷措施

该混凝土生产系统有19个月生产强度超过10万m3。在高温季节，拌和楼长时间处于满负荷生产的条件下，如何保证出机口温度达到设计要求，是该系统所面临的最大问题。因此采取了以下一些辅助预冷措施来保证效果。

2.3.1降低骨料初始温度，控制骨料含水率

保证骨料堆场高度不小于10m;保证堆料时间，使骨料在堆场中的储存时间达到5d以上；在低温时间段(如晚上)上料；在料堆上方搭盖遮阳防雨棚，防止骨料受到阳光暴晒，降低骨料初温，同时能够防雨，保证骨料含水率不超过控制标准，以便于拌和时能够充分加片冰和制冷水。

2.3.2改进拌和料仓结构

加