混凝土搅拌站在冬季生产中,必须对砂石骨料和水,添加剂等进行防冻保温才能生产出来符合要求的混凝土,目前行业通行的做法是在骨料仓底部铺设管道,使用锅炉产生蒸汽或者热水对骨料进行加热保温,这样做的好处是简单高效,但改造起来稍显复杂,对于临时需要在冬季生产达标混凝土的情况,可以使用热水搅拌法生产混凝土。
热水搅拌法生产混凝土根据当地的气温和骨料的结冰情况,在测试之后选择合适温度的热水,把骨料和热水放入搅拌机中进行预搅拌,使骨料和热水进行充分的热交换,使骨料中的冰雪充分融化 , 骨料均匀受热, 控制用水的温度。 为了防止水温过低,可采用用温水的方式,增加混凝土的问题,为了不破坏混凝土的性能,需要将水温控制到60-80摄氏度。最终温度在40摄氏度左右,一般需要20秒左右,然后加入水泥和其他添加剂,按照操作要求进行搅拌生产。这样做的好处是加热点少,能耗小,实施方便,但生产效率会大幅降低,如果搅拌机卸料口密封性较差的话,会造成漏水的情况。热水搅拌法可用于生产率较小的设备及环境温度不低但气候干燥地区。
锅炉选型与热工计算为保证工期,实施冬季施工,要求冬季混凝土入模温度,骨料仓和外加剂存储地必须设置采暖保温设施。保证粗细骨料棚内温度大于5℃,外加剂棚内温度大于10℃。
热工计算(考虑当地施工条件):
室外温度:零下20度;保温棚内温度:5-10度;蓄水池:120m³,水温50度;
生产任务:供隧道用砼,日大砼需求量360.0m³;每小时供应混凝土50m³/h,用水量为8t/h,骨料为100t/h;
计算基准:
1t/h蒸汽锅炉能产生热能:1000kg*2500kJ/kg=2500000kJ
换算功率:2500000kJ÷3.6Kj=694444w/h
换算大卡:694444w÷1.163w=600000kcal
①蓄水池消耗热能
(1公斤水升温1度需要1大卡(千卡)热量=1.163w=4186j)
原水0度,加热50度;
计算:8*1000*50=400000大卡
400000大卡*1.163w=465200w
465200w÷694444w=0.67t/h
②存料棚消耗热能
条件:
棚内面积4480㎡,棚高8米,料棚体积4480*8=35840m3
棚外温度零下20度,棚内需温5~10度,温差=30度
料棚结构,上部为岩棉 彩钢瓦,下部为钢丝网。
计算取值:
表面系数:M=4480/35840=0.125
传热系数:k=1/(1/9 0.24/0.8 1/30)=1/0.444=2.25~3.0
冷风渗透等综合散热系数:a=3
计算公式:
Q=(M.K.t)aV=0.125*3*30*35840*3=1209600w
1209600÷694444=1.74t/h
③骨料保温及加热
耗料量:50m3/H*1600KG/m3=80000KG/H
骨料温度:300C,骨料室内存放温度50C
骨料比热容(按建筑用沙)0.24kcal/kg.0C
热负荷:0.24*80000*(30-5)=480000kcal/h
480000*1.163w÷694444=0.804t/h
总热负荷:0.67 1.74 0.804=3.214t/h
折算选用锅炉为4吨/小时的低压锅炉
2、保温棚结构
保温棚建筑面积为64m*64m=4096m²,高度为8m,分32m两跨;搅拌机系统为立保温棚20m*13m=260m²,高度为10m;围墙采用10cm厚泡沫夹心保温板,屋面为钢丝网 10cm厚岩棉 彩钢瓦式结构。
3、料仓地热
料仓地热主要布置于料仓前方18m;地热蒸汽主管、蒸汽支管、冷凝水管均采用Φ60mm钢管,蒸汽支管间距均为80cm间距;地热管道均为嵌入式,即地面硬化时预留9cm深,8cm宽的预留槽;每个料仓前设置长*宽350mm*200mm,深200mm的预留沟槽,设置疏水器;料仓上方。
4、保温棚采暖
保温棚采暖主要由蒸汽管道供热,采用排管变径式结构;供热管道由分气缸引出,排管为Φ114mm钢管,间距80cm设4道,自地面2m开始布置,冷凝回水排放至蓄水池。
5、拌合用水供热
为满足冬季施工混凝土温度要求,拌合用水采用约50度热水,蓄水池尺寸为10m*4m*3m,高出地面50cm;蓄水池内布置6m供热排管。