年产30万m3混凝土搅拌站工艺及环保设计说明书

学 号 混凝土搅拌站（30万m3/a)工艺及环保设计 The Production Process and Environmental Design of 0.3 million m3/a Concrete Mixing Station 学生姓名： 蒋永康 学生学号： 09410209 专业名称： 材料科学与工程 指导教师： 王建刚（讲师） 材料科学与工程学院 2013 年6月 日 独创性声明 本人声明所呈交的毕业设计是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。 毕业设计作者签名： 签字日期： 年 月 日 毕业设计版权使用授权书 本毕业设计作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和 电子版 色卡电子版电子版送货单模板电子版会议记录模板家谱电子版模板doc电子版工资表模板 ，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津城市建设学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 （保密的毕业设计在解密后适用本授权说明） 毕业设计作者签名： 指导教师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘 要 本次设计秉着高效、环保、节能的宗旨，骨料堆场设计成全封闭的，这样就明显地降低了噪音和粉尘对环境的污染。原料使用了再生骨料，使成本降低以及提高环保效应。 设计的规模为年产30万立方米混凝土搅拌站。整个工程建设包含了从原料的进厂到混凝土成品出厂的整条生产线。设计内容包括混凝土搅拌站厂址选择及建厂的地理条件和环保条件；工艺设计计算：混凝土配合比设计、物料平衡计算、设备选型、原料储仓设计、工艺平面布置图及工艺流程图、混凝土搅拌站的环保设计。 关键词：混凝土搅拌站；配合比；环保；再生骨料 ABSTRACT This design adheres to the aims of efficient, environmentally friendly and energy saving, and the aggregate storage yard designed to be fully closed, thus significantly reduces the noise and dust pollution to the environment.In order to reduce costs and improve environmental effects,materials using recycled aggregate.The proportion is 0.3 million m3/a concrete mixing station.Construction of the whole project contain the entire production line that from raw materials into the factory to finished products.The design includes concrete mixing station factory site selection and geographical and environmental condition;process design calculatio- n:concrete mixing ratio design,materials balance calculation,equipment selection,raw materials storage warehouse design,process plane layout and flow chart diagram,environmen- tal design of concrete mixing station. Key words：Concrete mixing station；Mixture ratio；Environmentally friendly ；Recycled aggregate 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 2 2 2 3 6 2 2 2 3 4 4 4 4 5 5 5 5 HYPERLINK \l "_Toc357955557" 第六章 主要技术经济指标 26 HYPERLINK \l "_Toc357955558" 6.1 成本分析 26 HYPERLINK \l "_Toc357955560" 6.2 主要经济技术指标 26 HYPERLINK \l "_Toc357955585" 致谢 27 8 1 第 一 章 绪论 1.1前言 近年来随着我国经济不断发展，铁路、公路、水利等重点建设项目投资的不断增大，特别是城市化进程的快速推进，混凝土的使用量也不断增加。据有关资料统计，近年我国预拌混凝土年产量已占世界混凝土年产量的 50% 左右，无疑我国已经成为全世界预拌混凝土第一大国[1]。混凝土搅拌楼和混凝土搅拌站是生产混凝的的两种系统，本次设计的是混凝土搅拌站。 从控制系统上看混凝土搅拌站经过了四次大的改进：在早期，混凝土搅拌站采用的称量工具是杠杆秤，此时行业普遍定义其为第一代混凝土搅拌站；第二代混凝土搅拌站在控制系统采用了单片机控制模式；在计算机出现后，第三代混凝土搅拌站随之而来，此时采用纯DOS 模式编程，表头模式；第四代混凝土搅拌站是自计算机软件开始发展到视窗模式，多任务多窗口操作就实现了，同时随这计算机硬件水平的不断提高，开始采用工业计算机的全自动控制模式（即集中式控制模式），有采用PLC+上位机模式。从电控系统来看，第四代控制系统是我们日常见到最多搅拌站。 从设备本身看，混凝土搅拌站也是经历了了四个发展阶段的: 早期的混凝土搅拌站的计量是粉料、骨料等的叠加计量，提拉斗上料， 是以现场搅拌、而不用混凝土搅拌车输送为主要特点，我们定义此时的搅拌站为第一代混凝土搅拌站；第二代混凝土搅拌站是把物料根据骨料、粉料、液体物料分开计量并单独输送；第三代混凝土搅拌站骨料输送不再采用提拉斗上料，主要以皮带机输送为显著特征，同时楼内加装预加料斗（暂存一盘骨料，提高整站生产效率）；第四代与第三代的显著特征是，开始考虑环保，在粉料、骨料都加装有除尘系统，并且主站开始尝试局部外封，但砂、石料场仍露天堆放，就是目前常见的混凝土搅拌站[1]。 混凝土是人类文明建设中不可或缺的物质基础。随着人社会类文明的不断前进，混凝土料的消耗量不断增加；随着社会生产力和经济高速发展，材料生产和使用过程中资源过度和废弃及其造成的环境污染和生态破坏，与地球资源、地球环境容量的有限性以及地球生态系统的安全性之间出现尖锐的矛盾，对经济的可持续发展和人类自身的生存构成严重的阻碍和威胁。因此，认识资源、环境与材料的关系，开展绿色材料及其相关理论的研究，从而实现材料科学与技术的可持续发展，是历史发展的必然，也是材料科学的进步。这样的被禁条件下，具有环境协调性和自适应特性的绿色混凝土应运而生[2]。 对于预拌混凝土生产企业而言，由于混凝土企业的不断发展，伴随而来的资源的短缺、环境污染也成为全球面临的越来越严峻的问题[3,4]。因此，推进混凝土生产的绿色环保建设更是责无旁贷[1]。推行绿色混凝土的生产，建设环保型混凝土企业，同样，混凝土搅拌站的环保化成都的高低，很大程度上反映出了一个国家混凝土工业文明程度和建筑施工水平的高低。 预拌混凝土的生程是一种体系性的活动,是将各种生产要素组织后形成另外一种产品的过程,其全过程经历选材、设计、生产、供应、产品五个环节[5]。因此混凝土搅拌站的绿色生产也要从绿色选材、绿色设计、绿色生产、绿色供应和绿色产品这五个方面进行。 随着全球化天然骨材资源的日趋枯竭, 以及建筑垃圾与日俱增所带来的一系列环境问题, 国内外一直将废弃混凝土的回收利用作为建筑垃圾回收利用研究的焦点[6]。所以，本次设计在原料的选择上选择了具有环保效应的再生粗骨料，所谓的再生骨料是利用旧建筑物拆下来的废弃的混凝土, 经过破碎、清洗、筛分后, 得到的骨料称为再生骨料[7,8,9,10]。 在厂区布置上，对厂区进行了合理的绿化，沙石堆场设计成全封闭式的，这样就减少了厂区内的扬尘而造成的环境污染。具体的环节详见说明书。 1.2设计原则 搅拌站的设计原则如下： 1.根据 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 任务书规定的范围、规模要求进行设计，主要设备的生产能力应与工厂规模相适应，使成品质量增高及设备得到充分利用，否则将造成工艺线过多浪费的现象。 2.全面解决厂区生产、各种物料储备和场内外运输的关系。各种堆场、储库的容量，应满足各种物料储存库的存储要求，储存库的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续的生产。 3.考虑合理机械化、智能化装备水平。 4.重视除尘、满足环保要求。贯彻执行国家环境保护、工业环境卫生等方面的相关规定。 5.方便施工、安装、生产、维修等工作。工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、简捷。力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备的安装、操作、检修和通行的方便。 1.3建厂条件 对于新建设的工程，要考虑建厂条件是否必备，建厂后的生产、销售的利弊，将直接影响到企业的经济效益，这样就需要对厂区的地理位置、原材料的运输距离、厂址的气候、地质水文条件、水电气的供应以及员工居住条件进行详细的考虑，然后提出布置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 并对厂区面积进行估算。 1.供电 生产线供电电源就近选择，来至县城区域的变电所，供电电压为35KV，新设单回路架空专线，以10KV向厂区供电。 供水 供水量要在满足生产、生活需要需要的基础上，同时考虑占总用水量20%的未预见水和消防用水。水源的正常供水能力要求为40m3，消防时为50m3。 气象条件 年平均气温：11.5℃ 年平均相对湿度：79% 年平均气压：1008.4 年平均降水量：608.3mm 夏季主导风向：西南 最大风速：12 m/s 冬季主导风向：西北 最大风速：16 m/s 年平均风速：2.2m/s 1.4设计范围 本工程规模为一条（30万m3）混凝土（再生粗骨料）搅拌站工艺设计生产线，工程建设范围从原材料进厂到混凝土成品出厂的整条生产线。以及辅助车间、厂区绿化等。 1.5工艺流程选择 混凝土搅拌站（楼）按生产工艺过程分为单阶式与双阶式两种。单阶式是将沙、石、水泥 等材料经一次提升进入搅拌楼最高层的储料斗中，然后配料、称量直到搅拌成混凝土，均靠物料自重下落经过各工序。 由于从储料斗开始的各工序完全靠自重使材料下落来完成，因此便于自动化。采用独立称量，可缩短时间，所以效率高。单阶式本身占地面积小，所以大型固定式搅拌楼一般都采用单阶式，特别是为水利工程服务的大型搅拌装置都采用单阶式。一班，材料经一次提升完成全部生产流程的搅拌装置，称为混凝土搅拌楼。单阶式搅拌楼的缺点是，安装高度高，要配置大型运输设备，一次性投资大。 骨料提升两次或两次以上的搅拌装置，称为混凝土搅拌站。与单阶式搅拌楼相比，在双阶式搅拌站中物料（主要指骨料）需要经过二次提升，即计量完成后，在经过皮带机或提升斗提升到搅拌机中进行搅拌。这种结构的优点是结构高度低，只需要小型的运输设备、投资小、、容易架设安装、建设快11] 。 所以本设计中采用了骨料配料机对骨料进行先配好，然后在用皮带输送机把骨料输送到搅拌机中进行搅拌。水泥等粉料则是由一条单独的，封闭的通路经过提升、称量而进入搅拌机中，这样可避免发生水泥飞扬的现象。 第 二 章 搅拌站工艺设计计算 2.1设计条件 2.1.1原料 设计混凝土强度等级为C40，施工高度为50mm，坍落度为160mm。原材料指标和来源如下。 1.水泥：选用冀东水泥厂生产的普通硅酸盐水泥PO52.5级。 2.碎石（天然）：粗集料选用3—31.5mm粒径组成的连续级配的碎石，产地为蓟 县。 3.再生粗骨料：来自废弃混凝土回收站。 4.河砂：选用蓟县砂，为中砂，细度模数为2.9。 5.粉煤灰：采用天津电厂产出的Ⅱ级粉煤灰，用量为胶凝材料的20%。 6.外加剂：选用天津岩瑞建材有限工程生产的聚羧酸高效减水剂，减水率为24%，掺量为胶凝材料的1%。 7.配合比设计是混凝土生产的依据，直接关系到混凝土的性能和生产成本。 2.1.2.混凝土配合比设计的基本要求 1.满足结构设计要求的混凝土强度等级： 2.满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性； 3.满足环境、使用要求的混凝土耐久性； 4.满足上述要求的前提下，通过各种方法（特别是节约水泥）以降低混凝土的成本，符合经济性要求。 2.1.3配合比设计资料准备 1.了解设计要求的混凝土强度等级，以确定混凝土的配制强度； 2.了解混凝土工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量； 3.了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒径； 掌握原料的性能指标，包括： （1）水泥品种、标号、密度； （2）沙、石骨料的种类、表观密度、级配、石子最大粒径、含水率； （3）拌合用水的水质情况； （4）外加剂的品种、性能、适宜掺量。 用再生骨料部分或全部替代天然碎石配制再生混凝土的性能和强度与普通混凝是土不同, 系统地研究了在水灰比相同的情况下,再生骨料掺量对混凝土基本性能的影响。对于工作性能而言, 随着再生骨料掺量的增加, 新拌混凝土的流动性变差, 而黏聚性和保水性变好,对于强度而言, 存在一个合理掺量, 再生骨料掺量在50%左右,对强度有利[12]。所以，本设计中采用的再生粗骨料的取代量为50%。 2.2C40再生混凝土配合比设计 2.2.1确定混凝土的配制强度（fcu，0） 混凝土的配制强度（fcu，0）应按下列规定确定。 当混凝土的强度等级小于C60时，配制强度应按下式计算： （2-1） 式中： —混凝土配制强度，MPa； —混凝土立方体抗压强度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值或称强度等级，MPa； σ —混凝土的强度标准差，MPa；由表2-1[13] 得σ=5.0 表2—1 标准偏差σ 值 混凝土强度标准偏差 ≤C20 C25—C45 C50—C55 σ 4.0 5.0 6.0 由式2-1得： 2.2.2水胶比的确定（W/B） 混凝土的水胶比宜按下式计算（下式仅适用于强度等级小于C60的混凝土） （2-2） 式中： —回归系数；可按变2-2选用，由于使用的是碎石，由表2-2[13]得 分别取0.53、0.20。 — 胶凝材料（水泥与矿物掺合料按使用比例混合）28d胶砂抗压强度， 试验方法应按《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》 GB/T17671执行。 表2-2 回归系数αa、αb取值 系数 粗骨料品种 碎石 卵石 0.53 0.49 0.20 0.13 1.水泥28d抗压强度的确定（ ） （2-3） 式中： —水泥的强度等级； — 水泥的28天抗压强度。 表2-3 与混凝土强度相对应的水泥强度等级 混凝土强度等级 ≤10 15~25 30~40 ≥45 水泥强度等级 32.5 32.5~42 .5 42.5~52.5 52.5~62.5 同等强度条件下，选强度指标富裕量大的水泥 。所以参照表2-3[14]本次设计选择的水泥强度等级为 fc= 52.5MPa 由式2-3得： 2.胶凝材料28d抗压强度的确定（ ） 当矿物掺合料为粉煤灰和粒化高炉矿渣粉时，可按下式计算 （2-4） 式中： ， —粉煤灰影响系数和粒化矿渣高炉矿渣粉影响系数，可按表2-4 选用； —水泥28d胶砂抗压强度，MPa。 表2-4 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数 掺量/% 种类 粉煤灰影响系数γf 粒化高炉矿渣粉影响系数γs 0 1.00 1.00 10 0.85~0.95 1.00 20 0.75~0.85 0.95~1.00 30 0.65~0.75 0.90~1.00 40 0.55~0.65 0.80~0.90 50 — 0.70~0.85 混凝土中广泛掺入粉煤灰作为矿物掺合料，不仅降低了成本，而且改善了混凝土的各种性能。例如，当在混凝土中掺入20的粉煤灰时，混凝土的耐磨性就达到了最大值。所以本次设计的混凝土中粉煤灰的掺量为20%[15,16]。粒化高炉矿渣粉的掺量为0，所以γf 、γs的取值分别为0.85、1.00。 由式2-4得： 所以，由式2-2得： 2.2.3用水量的确定（mw0） 1.水胶比在0.40—0.80范围时，可按表2-5[11]选用，也可根据本单位所用材料的使用经验确定。 表2-5 混凝土用水量 拌合物稠度 卵石最大公称直径/mm 碎石最大公称直径/mm 项目 指标 10.0 20.0 31.5 40.0 16.0 20.0 31.5 40.0 坍落度 /mm 10-30 190 170 160 150 200 185 175 165 35-50 200 180 170 160 210 195 185 175 55-70 210 190 180 170 220 205 195 185 75-90 215 195 185 175 230 215 205 195 注：（1）掺用外加剂和矿物掺合料时，用水量应相应调整。 （2）以表2-5中坍落度为90的用水量为基础，当坍落大于90mm时，按每增大20mm度相应增加5kg的用水量计算。 本设计中采用的骨料的最大粒径为31.5mm，坍落度的施工要求为160mm，掺入1%的减水率为24%的减水剂后的用水量（mw1）为： kg/m3 由于使用了再生粗骨料，所以再生粗骨料要经过预润湿，增加的附加用水量可由式确定。 [17] （2-5 ） 式中： —每立方米掺入的再生骨料的质量。 所以，最终的用水量： （2-6） 2.2.4确定胶凝材料的用量（mb0），水泥用量（mc0），粉煤灰用量（mf0），和外加剂用量（ma0）。 2.2.5砂率的确定（βs） 坍落度为10-60mm的混凝土砂率，可根据骨料品种，粒径及水胶比按表2-6[11] 选取。 表2-6 坍落度为10-60mm的混凝土的砂率 水胶比 W/B 卵石的最大公称直径/mm 碎石的最大公称直径/mm 10.0 20.0 40 16.0 20.0 40 0.40 26-32 25-31 24-30 30-35 29-34 27-32 0.50 30-35 29-34 28-33 33-38 32-37 30-35 0.60 33-38 32-37 31-36 36-41 35-40 33-38 0.70 36-41 35-40 34-39 39-44 38-43 36-41 注: 当坍落度大于60mm混凝土的砂率，可在表2-6的基础上，坍落度每增加20mm时，砂率相应的增大1%的幅度予以调整。 所以，由表2-6得： 2.2.6粗、细集料用量的确定 粗集料的用量应按下式计算： （2-7） （2-8） （2-9） 式中： —单位立方米混凝土的水泥用量，kg/m3； mf0—每立方米混凝土粉煤灰的用量，kg/m3； mg0—每立方米混凝土粗骨料的用量，kg/m3； mg1—每立方米混凝土天然粗骨料的用量，kg/m3 —每立方米混凝土再生粗骨料的用量，kg/m3 ms0—每立方米混凝土细骨料的用量，kg/m3； —每立方米混凝土的用水量，kg/m3； Βs —砂率，%； —每立方米混凝土拌合物的重量，kg，本次设计的混凝土的容重为2420kg/m3。 联立式2-5，2-6，2-7，2-8，2-9得本设计混凝土的配合比为： 表2-7 混凝土配合比表 水泥/kg 粉煤灰/kg 水/kg 天然粗骨料/kg 再生粗骨料/kg 细骨料/kg 外加剂/kg 293 73 183 567 568 767 3.66 2.3物料平衡计算 在实际生产中，砂石含有一定量的水分，生产操作过程中原材料有一定量的生产损失。 砂含水量为3%，天然石含水量为1%，再生粗骨料的含水量为3.5%。 生产损失为：水泥1%；砂3%；石3%；水2%。 年工作时间：300天 日工作时间：2班制 每班8小时 混凝土产量：30万m3/a 2.3.1生产能力计算 在计算搅拌站每天或每年的生产率时，要考虑到生产的不平衡，应乘以年或日生产不平衡系数。 （2—10） 式中 ：Qy—搅拌站的年产量，m3/a； Qd—搅拌站的日产量，m3/d； K—年产量不平衡系数，对于永久性搅拌站取0.8； 300—年工作天数。 m3/d （2—11） 式中 Qh—搅拌站的小时生产率，m3/h； 0.8—日产量不平衡系数； C—每日工作班数； 8—每班工作小时数。 2.3.2干物料 1.水泥 生产损失1%，无含水量。 一小时： 一 天： 一 年： 粉煤灰 无生产损失，无含水量。 一小时： 一 天： 一 年： 3.减水剂 无生产损失，无含水量。 一小时： 一 天： 一 年： 2.3.3湿物料 1.砂 生产损失3%，含水量3%。 一小时： 一 天： 一 年： 2.石（天然） 生产损失3%，含水量1%。 一小时： 一 天： 一 年： 3.石（再生） 生产损失3%，含水量3.5%。 一小时： 一 天： 一 年： 4.水 生产损失2%。 一小时： 一 天： 一 年： 2.3.4物料平衡表 根据以上计算结果，列出物料平衡表见表2-8。 表2-8 物料平衡表 时间 混凝土/t 水泥/t 砂/t 石（天然）/t 石（再生）/t 水/t 粉煤灰/t 减水剂/t 一小时 97.656 18.50 50.86 36.87 37.85 9.45 4.6 0.229 一 天 1250 295.93 813.71 589.85 605.52 151.15 73 3.66 一 年 300000 88779 244113.09 176955.03 181654.92 45345.8 21900 1098 第 三 章 设备选型计算 3.1搅拌机 搅拌是混凝土生产工艺过程中极其重要的一道工序，因为混凝土配合比设计是按细骨料恰好填满粗骨料的空隙并且水泥胶质又均匀地分布在细骨料的表面，所以只有将配合料搅拌的均匀才能获得最密实的混凝土，搅拌设备的作用也就在此[18]。因此，搅拌机是混凝土生产工艺中的主要装置之一，按搅拌机的搅拌方式分可分为强制式和自落式两类。与自落式搅拌机相比较，强制式的特点是：操作系统灵活，卸料干净；强制式搅拌机的水平轴（即卧轴）式同时具有自落式的搅拌效果；搅拌时间较短，一般在30～60秒，只是自落式搅拌机搅拌时间的一半，因此生产率高。强制式搅拌机中双卧轴与单卧轴型式相比较，双卧轴是搅拌机是新型发展的搅拌机，其搅拌效果好，搅拌叶速低，耐磨性高，罐体各部位衬板的磨损程度比较接近，衬板的使用寿命长，经济性好，省功率，易于做成大容量的搅拌机型，因而迅速成为我国搅拌站拌和的搅拌机型[19]。 综合各方面考虑，本次设计中选取双卧轴强制式搅拌机。混凝土搅拌机的生产率的计算公式[14]为： （3-1） 式中：Q—生产率，m3/h； V1—进料容量，m3； t1—每次上料时间，s，使用上料斗进料时，一般为8～15s； t2—每次搅拌时间，s； t3—每次出料时间，s，出料时间一般为10～30s； φ1—出料系数，对混凝土一般取0.65～0.7。 搅拌站每小时产量97.656t，取t1=13s，t2=45s，t3=22s，φ1=0.68，由3-1得： m3=3191L 得出搅拌机的进料容量为3191L，所以，选取进料容量为3200L的JS2000型搅拌机，该搅拌机的性能参数见表3-1[17,20]，完全满足生产要求。 表3-1 JS2000型搅拌机性能参数 型号 基本参数 出料容量/L 进料容量/L 搅拌额定功率/kW 工作周期/s 骨料最大粒径/mm JS2000 2000 3200 ≤75.0 ≤80 1200 3.2输送设备 3.2.1骨料输送设备 皮带输送机是搅拌装置中最常用的骨料输送设备。这是因为皮带输送机输送速度快，而且是连续的，所以生产率高；它可以沿一定的斜度，把骨料送到几十米的高处；皮带输送机输送平稳，没有噪音，消耗功率小，工作可靠，维修容易，是搅拌站输送砂石的最理想设备[21]。所以本设计选用皮带输送机输送砂石骨料。 当已知要求的输送量，带宽可按下式[21]计算： （3-2） 式中：B—带宽，m； G—输送散状物料时的输送能力，t/h； ω—带速，m/s，取1.0～1.25m/s； γv—物料容重，t/m3，见表3-2[21]； K—断面系数，见表3-3[21]； C1—倾角系数，见表3-4[21]； C2—速度系数，带速≤1.6m/s，取1.0。 表3-2 不同物料的容重和压带面上的安息角 物料名称 砂 碎、卵石 矿渣 煤 煤渣 容重（t/m3） 1.6 1.8 0.6～0.9 0.8～1.0 0.8～0.9 安息角/° 30 20～30 35 30 35 表3-3 断面系数K值 带宽/ mm 安息角 15° 20° 25° 30° 35° 槽型 平形 槽型 平形 槽型 平形 槽型 平形 槽型 平形 K 值 500 300 105 320 130 355 170 390 210 420 250 650 800 355 115 360 145 400 190 435 230 470 270 表3-4 倾角系数C1值 倾斜角/° ≤6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 25 C1值 1.0 0.96 0.94 0.92 0.90 0.88 0.85 0.81 0.76 0.74 0.72 每小时砂石的输送量： 皮带输送机的托辊分为槽形和平形两种，在混凝土制品厂中，一般选用槽形。本设计选取槽形皮带，倾角取17°，速度取1.25m/s，由3-2得： 根据计算选取带宽为500mm的槽形皮带输送机，传动滚筒轴功率可按式3-3[21]计算： （3-3） 式中：N0—传动滚筒轴功率，KW； Lh—输送机水平投影长度，m； H—输送机垂直提升高度，m； G—每小时输送量，t/h； ω—输送机带速，m/s； k1—空载运行功率系数，见表3-5[21]； k2—物料水平运行功率系数，见表3-5； k3—附加功率系数，见表3-6[21]； 表3-5 k1 k2 系数 工作条件 清洁、干燥 少量尘埃、正常湿度 大量尘埃、湿度大 托辊阻力系数 平形 槽形 平形 槽形 平形 槽形 0.018 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 k1 带宽B/ mm 500 0.0061 0.0067 0.0084 0.0100 0.0117 0.0134 650 0.0074 0.0082 0.0103 0.0124 0.0144 0.0165 800 0.0100 0.0110 0.0137 0.0165 0.0192 0.0220 k2 4.91×10-5 5.45×10-5 6.82×10-5 8.17×10-5 9.55×10-5 10.89×10-5 表3-6 k3 系数 倾角/° 带长Lh/m 30 45 60 100 150 200 k3 0 2.10 1.80 1.60 1.55 1.50 1.40 6 1.40 1.30 1.25 1.25 1.20 1.20 12 1.25 1.25 1.20 1.20 1.15 1.15 20 1.20 1.15 1.15 1.15 1.13 1.13 根据设计要求选取的上料高度为8米，可得出皮带输送机水平投影长度Lh： 由3-3得： 电动机功率计算公式如式3-4[10]： （3-4） 式中：N—电动机功率，KW； N0—传动滚筒轴功率，KW； K—满载启动系数，一般取K=1.0； η—总传动效率，对于胶面传动滚筒取η=0.90。 由式3-4得： 3.2.2粉料输送设备 由于粉料易扬尘、受潮等，粉料的输送必须在完全封闭的腔体内进行，螺旋输送机的输送斜槽是封闭的，在输送易飞扬的物料时，可以减少对环境的污染，而且可以水平、垂直和倾斜输送物料。螺旋输送机是应用最广泛的粉料供料输送设备，国产LSY系列螺旋输送机更是具有结构紧凑、截面积小、重量轻、密封性能好、工艺布置灵活、拆装移动方便、操作安全等优点。所以本设计选用国产LSY系列螺旋输送机作为粉料输送设备[11,21]。 需输送水泥量：Q水泥=18.50t/h 需输送粉煤灰量：Q粉=4.6t/h 输送距离： 根据表3-7，综合设计中对输送能力和输送距离的要求，选用LSY160型螺旋输送机。 表3-7 螺旋输送机规格 名称 LSY120 LSY140 LSY160 LSY200 LSY250 LSY300 LSY350 螺旋体直径/mm 108 140 163 187 240 290 315 外壳管直径/mm 133 168 194 219 273 325 355 最大输送长度/m 8 10 12 14 15 18 20 最大输送能力/t/h 12 20 35 55 80 110 150 电机功率/KW L≤7 1.1～2.2 2.2～3 3～5.5 3～7.5 4～11 5.5～15 7.5～15 L＞7 2.2～3 4～5.5 5.5～11 7.5～11 11～18.5 15～22 15～22 3.3储仓及堆场 3.3.1粉料仓 粉料仓是一种封闭式的散装物料储存罐体，有防雨、防潮、使用方便等特点；一般有50t、100t、200t等规格，也可根据用户要求的尺寸制作。适合储存水泥、干燥粉煤灰、矿渣等混凝土搅拌站的散装物料。筒仓的储存容量越小，搅拌站连续生产混凝土时对粉料供应渠道的流通要求越高。粉料仓的基本结构，主要由仓体、支架、仓顶收尘器、破拱装置、卸料门、料位计、输送管、爬梯以及仓底的检修平台等组成[21]。 水泥和矿物掺合料根据每小时用量和储存周期计算其储存量[14]。 （3-5） 式中：Q—储存量，t； G—每小时用量，t/h； T—储存周期，班； h—工作时间，h/班； 原材料的储存周期主要考虑气候条件和原材料供应条件，水泥和矿物掺合料按一个工作台班计，取2班，由3-5得： 水泥储存量： 粉煤灰储存量： 根据计算结果，选取3个100t筒仓储存水泥，1个100t筒仓储存粉煤灰。其参数见表3-8。 表3-8 筒仓参数 型号 参数 直径/m 筒体高/m 腿高/m 筒锥高度/m 100t 2.88 10.05 11 2.2 200t 3.33 12 11 2.2 300t 4.88 14 11 2.2 3.3.2砂石堆场 混凝土搅拌站中骨料的储存形式主要为堆场，也可采用储库形式，但建设费用高，一般较少采用。本设计采用堆场形式储存砂石骨料，储存周期为10天。 砂石根据每日用量和储存周期计算其储存量[12]。 （3-6） 式中：Q—储存量，t； Gd—每日用量，t； T—储存周期，天。 砂堆积密度为1350～1650kg/m3，取1600kg/m3；碎石堆积密度为1400～1700kg/m3，取1650kg/m3[22]，由式3-6得： 砂储存量： 石储存量： 料堆体积计算公式[12]： （3-7） 式中：V—料堆体积，m3； a—料堆长度，m； b—料堆宽度，m； α0—料堆坡度，不同物料的自然安息角见表3-9； H—料堆高度，m，取5m。 表3-9 常用物料的自然安息角 物料名称 安息角 物料名称 安息角 运动 静止 运动 静止 粗砂（干） 35°～40° 45° 碎石 35°～40° 45° 粗砂（湿） 40°～45° 50° 卵石 30°～35° 40°～45° 细砂（干） 30° 35° 水泥 30°～35° 35°～40° 细砂（湿） 30°～35° 35°～40° 炉渣 35° 50° 根据式3-7，代入数据得： 取 得砂子堆场的长宽分别为：a=60，b=30。 考虑搅拌站布局美观，使砂、石堆场宽度相等，取碎石堆场b=30，同理得a（天然）=42 ，a（再生）=43。 3.3.3再生骨料破碎机 本次设计中的再生骨料是由废弃的混凝土经过破碎而得来的，所以还需要配备一台骨料破碎机，颚式破碎机主要用于破碎中硬及以上的物料的破碎作业。它的有点有结构简单、工作可靠、维修方便等。所以本站中使用颚式破碎机来进行对再生骨料的破碎，它的型号及主要技术参数见表3-10。 表3-10 颚式破碎机的主要技术参数 型号 进料口尺寸(mm) 最大进料口尺寸 (mm) 出料口可调节范围 (mm) 生产能力(t/h) 电机功率(KW) 重量(t) 外形尺寸(mm) PE150×250 150×250 125 10-40 1-3 5.5 0.8 720×660×850 PE200×300 200×300 180 15-50 2-6 7.5 1.2 910×750×990 PE250×400 250×400 200 20-50 5-20 15 3 1430×1310×1340 根据生产能力选用的颚式破碎机的型号是：PE150×250. 3.3.4骨料配料机 配料机是一种用于多种物料如：砂石的定量配送的自动化设备，主要用于混凝土施工行业，以替代人工台秤或容积计量等方式，具有计量精度高、配送效率高、自动化程度高等特点，是全自动混凝土搅拌站成套设备中的主要部分之一。混凝土配料机完全是由国内厂家根据市场需求自创的独立产品品种，随着不断完善已形成多系列、多品种、多用途的独立产品体系，主要类别有：按物料级配数分为二斗、三斗、四斗；按所匹配搅拌机型号分为：PL(D)800、1200、1600、2400、3200；按配料计量方式分为：各物料累积计量、各物料单独计量。 独立计量方式的配料机在每个料仓下设置称量斗，完成配料后通过开启气动底门，分别投落到下方的水平皮带机输出。累积计量方式的配料机在水平皮带机上设置挡板与皮带构成计量槽，骨料落入计量槽与皮带机一起完成累积计量。两者相比，独立计量方式的配料机结构高度有所增加，装载机上料作业坡道要相应加长。而累积计量方式的配料机在同样的装载机上料高度条件下，料仓结构的高度及相应的储料容量能增加。 本设计中采用累积计量方式计量的配料机，根据生产率选用PLD2400型，配料机的主要技术参数见表3-11。 表3-11 配料机主要技术参数 配料机型号 PLD600 PLD800 PLD1200A PLD1200B PLD1600 PLD2400 称量斗容量/L 600 800 1200 1200 1600 2400 储料斗容量/m3 2×1.2 2×2 2×3 3×3 4×5 4×10 生产率/（m3/h） 30 48 60 60 75 120 最大称量值/kg 2000 2000 3000 3000 3000 4000 上料高度/mm 1850 2430 2600 2600 2900 2900 功率/kW 3×2.2 3×3 3×3 4×3 5×4 11 外形尺寸/mm3 （长*宽*高） 3800×1400×2200 5400×1800×3010 6000×1800×3090 8400×1800×3100 12000×2200×3260 10000×2200×4000 3.3.5计量系统 计量设备是混凝土生产过程中的一项关键工艺设备，控制着各种混合料的配比，它的计量精度直接影响混凝土的质量[12]。因此，精确、高效的计量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质高性能混凝土的可靠保证。搅拌物料的计量方式一般采用重力计量，也有用体积计量的。由于混凝土的配合比为重量配比，按体积计量的称量器难以正确的控制配合比，因此，骨料和粉料一般采用重力计量，而水和外加剂的容积受外界条件影响很小，两种计量方式均可采用。按照《GB 10172—88混凝土搅拌站（楼）技术条件》规定，各种材料的计量精确度见表3-12[18]。 表3-12 各种材料计量精度表 配料 在大于称量1/2量程范围内单独配料计量或累积配料计量精度 备注 水泥 ±1% 水 ±1% 一等品、合格品为±2% 骨料 ±2% 骨料粒径≥80mm时为±3% 掺合料（粉煤灰） ±2% 当水泥和粉煤灰累积计量时，先称水泥后称粉煤灰，累计误差≤±1% 外加剂 ±3% — 按计量设备的构造，计量方式可分为杠杆秤、电子秤、电子秤和杠杆电子秤三种。 具体选择如下。 1.骨料计量 骨料的计量采用重力计量法，计量装置的称重秤采用电子秤。电子秤由秤斗和传感器组成，秤斗上安装有气缸控制的弧形斗门，并被直接吊在3～4个拉力传感器上。计量完毕后，由气缸拉动弧形斗门将料卸入搅拌机中[19]。 2.粉料计量 粉料计量设备用于称量水泥、粉煤灰。它们的计量采用重力计量法，计量装置的称重秤采用杠杆电子秤。由于粉料采用螺旋输送机进行输送，因此在称量斗上方设置了进料口，进料口与螺旋输送机卸料口之间采用连接套连接，该连接套用具有弹性的软材料制作，避免对计量系统产生影响。物料加入计量斗时，为了让斗中的空气顺利排出，在计量斗上方留有排气口，为了不污染环境，又在排气口上安装一个过滤器[19]。 水的计量 水的计量采用容积计量法，其构造是利用钢板焊接成一截面积相同的水箱容器，内装有微型接近开关、排水电磁阀。气控制过程是，当系统发出排水信号时，排水电磁阀动作，开始排水；当水位降到下限定位处，微型接近开关动作，关闭排水电磁阀，停止排水，延迟一段时间后，供水阀动作，开始排水。 4.外加剂计量 外加剂的称量采用机械电子秤，计量精度高且不受介质种类、浓度等因素的影响。 3.3.6控制系统 控制系统是混凝土搅拌站实现全自动生产的关键部分,是搅拌站的中枢神经。其计量精度、稳定性、可靠性和可操作性直接影响混凝土的质量,因此在进行选型时必须特别重视[23]。主要完成按照预定的混凝土配比控制搅拌设备的全部工作过程。本次设计的搅拌站采用工业计算机进行控制，可自动控制也可以手动操作，操作简单便捷。显示屏幕上动态的显示了搅拌站各功能区的运行情况，同时存储了搅拌站的种种数据，按要求打印各类报表资料，存储配方可达几万个以上。控制室配备空调可保证电气元件经久耐用、性能稳定持续可靠。采用工业计算机加配料控制仪表组成，即配料控制仪表数据输入工业计算机，通过PLC 可编程序控制器输出执行信号，从而保证系统持续正常运行。在主机卸料口、配料站等关键部件可以设置监视摄像头。 智能化的控制系统可自动控制混凝土的整个生产过程，实现混凝土的生产数据化管理。 1.能实现生产过程的自动化, 提高生产率； 2.能贮存大量配合比供用户选用, 调用、修改配合比都十分方便； 3.能进行落差自动跟踪修正, 欠称补料, 超称扣料, 可显著提高称量精度;； 4.能实现骨料含水率检测和配比值的自动修正, 即自动减水加砂, 保证混凝土稠度值的一致性； 5.能直观的模拟显示混凝土搅拌站的整个工艺流程状态, 实现实时监控； 6.能自动记录存储各类数据和制表打印； 7.可实现最优化控制； 8.可实现先进的科学管理功能[24]。 第 四 章 总图运输 4.1区域位置及场地情况 4.1.1区域位置及外部条件 本站建厂位置位于西青区，规模为一条年产30万立方米的C40再生粗骨料混凝土搅拌站工艺设计生产线。厂址选在铁路干线、国道、主要公路附近，交通运输条件十分便利。 拟建工厂用电供给来自附近的电厂专线，有充足的电力供应；水源供给来自厂址内的地下水源；所用的燃料来自当地；其余所用的辅助原料就近获取。生活设施在厂附近建设。 4.1.2场地情况 厂址所在的地势平坦，无断层或滑坡等不良地质现象，地基的承载能力足够。 地质情况，由于搅拌站所使用的设备多为大型机械设备，其自重以及携带的物料均有很大的质量，外加各设备在工作时都处于振动状态，因此，对地质的要求就更高，需要足够坚硬的地质才能防止地面的沉降，对松软地质区域应该做特别的处理，同时应该施以防共振措施来避免振动对周边建筑物的危害。 场地的选择，混凝土搅拌站的选址是否恰当,不但影响施工组织安排,而且还要影响施工质量和施工成本[21]。在保证足够面积的前提下，还需要较高的地势。考虑到原料的含水量对混凝土质量和生产能力的影响，原料必须储存在没有积水的场地内。若建厂处地势低洼容易积水则需要考虑到排水渠道的建设并对其排水能力做出充分的估算以防止大雨时产生积水而使生产遭到不良影响。 3.为了降低成本和施工的便利，应该在交通便捷的地点选择场地以便原料和成品的运输，同时也要对搅拌站的进出通道嫁衣合理的规划。 4.2总平面布置 4.2.1总平面布置原则 充分利用地形条件，力求布置紧凑，节省用地面积。 2.符合工艺流程，尽量避免到流水作业。 3.建筑物、构件物的距离要满足生产、消防、环保、卫生和采光的要求。 4.生活设施应布置在厂区的上风向。 5.在搅拌楼前应留有足够的混凝土运输车辆作业场地。 6.实验室、调度室尽量布置在拌机楼与厂区大门的主通道附近。 7.水池、混凝土回收站宜布置在拌机楼附近。 8.厂区的场地排水宜明沟加盖形式，在排入市政管网之前应设置沉砂池。 9.配制足够的场地面积，作为混凝土运输车的停车场。 10.组织良好的物流，尽可能避免物流交叉。 11.由于车流量大，工厂出入口应做到人车分流。 12.重视环保及绿化[14]。 4.2.2总平面布置方案 方案描述：在满足平面布置的条件下，考虑场地的自然条件、地形地势以及拟构件物的情况，结合风向，环境卫生，消防的要求提出以下的布置方案（详见总平面布置图）： 在生产工艺可以满足的条件下可将全厂分为生产区和生活办公区两个主要功能区，其中生产区设置在厂区的东部，包括搅拌楼、变电所、汽修、皮带输送机、五金材料库、机修备件库、回收站、实验室、原材料的堆场等。在厂区的西北部设置的是生活办公区。同时在货流出入口出设置了地磅房以便计量进出场货物，并结合进出厂物料流向以及功能区的分布在场内设置了两道大门，东门是为砂石等物料进场设置的，而北门则是为混凝土的出场而设置的，在厂区内以及四周进行了绿化。本方案充分结合了生产线与地形地势。并且在建筑物的布置上结合了生产工艺流程，最大程度在运输、储存方面减少了对厂区及周围环境的污染。 4.3运输设计 在混凝土的的供应上应尽量保证连续间不断，需要对车辆进行合理的配备并安排合适的发车间距。为了保证混凝土的和易性应在装车之前将罐体内的积水清理干净并在运输过程中保持罐体的慢速转动，运输过程中不能随便加水[25]。 场内的输送以皮带输送为主，以螺旋输送和公路输送为辅，同时在进出大门处设置120吨汽车衡以对进厂原料进行计量。厂区外则采用铁路与公路相结合的运输方式。于此同时还应该考虑到输送距离对混凝土施工的影响，尤其夏季高温对混凝土坍落度的影响[26]。 第 五 章 环保设计 粉尘、污水、废渣、噪音是普通搅拌站传统的四大污染项。正是如此，混凝土生产行业虽然作为国家基建重要的支撑行业，却不为城市规划及市民所欢迎。所以本次设计从选材、设计、生产、供应、产品各个方面都力求达到环保，使整个搅拌站达到绿色企业的目标。 5.1绿色选材 本站采用再生粗骨料制成的再生混凝土，而再生混凝土技术实现了建筑材料、尤其是建筑垃圾的回收利用, 能够解决一定程度的环境问题,同时具有较好的社会与经济效益, 使建筑与生态环境得到了可持续协调发展, 被认为是发展绿色生态凝土的主要措施之一。再生混凝土的强度并非随着再生骨料的增加而增加, 而是存在一个最佳掺量, 在50%左右强度达到最大值。再生骨料的取代率在50%以内时,强度随着再生骨料的增加而增加, 当再生骨料的取代率超过50%时, 强度随着再生骨料的增加而有所降低, 但满足设计要求[6,12]。所以本次设计混凝土配合比中中掺入50%的再生骨料，即环保又经济。 5.2绿色设计 产品设计中引入以耐久性为主的混凝土设计理念，不以传统的以强度为核心的思维观念，以耐久性为产品设计核心理念，所以本次设计中以聚羧酸高效减水剂代替萘系减水剂，提高产品服役寿命降低维修频率，间接节约社会资源[2]。 5.3绿色生产 建设环境友好型混凝土搅拌站生产管理系统：绿色生产管理是指在混凝土生产、运输( 包含原材料) 及使用的活动中,以节能、降耗、减排为目标, 以管理和技术为手段, 实施混凝土生产全过程污染控制,使污染物的产生量最少化的一种综合管理要求。是企业根据可持续发展思想和环境保护的需求,形成的一种绿色经营理念及其所实施的一系列管理活动。它是以树立绿色价值观为灵魂, 以使用绿色技术为核心,以开展绿色营销为关键, 以获取绿色认证为标准, 以实现经济效益和环境效益最优化为目标的一种全过程管理[27,28,29,30]。预拌混凝土绿色生产管理的具体措施是： 1.工艺设备 本站生产工艺过程中的上料、配料、搅拌等环节实施的是封闭式的。集料的储存、卸料、场内搬运以及上料过程中应采取固定的封闭措施。搅拌主机、筒仓顶端使用用了集尘设施，达到降低噪声和粉尘排放指标的要求。 2.生产管理 本站生产管理系统采用计算机自动控制。对集尘、降噪的设备设施定期检查维护, 对关键设备和生产过程采取严格的控制措施,防止废品的产生。对生产过程中产生的废料及时清理。对混凝土运输车入料口及卸料斗及时清理。制定相应的规章制度,确保混凝土运输车出厂后不产生遗洒。合理地安排生产计划,避免混凝土的浪费以及对环境造成影响[31]。 3.废物的回收利用 厂区内设计了回收站，对洗刷运输车、其它设备及排放的污水进行沉淀处理，达到国家工业废水的排放要求后再排放，并对沉淀物进行回收利用。 5.4绿色供应 本站建立混凝土运输管理体系与混凝土泵送管理体系， 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 管理预拌混凝土运输、泵送过程，使新拌混凝上的使用率尽可能地达到100%，减少资源浪费；减少水泥、砂石和外加剂等原材料的浪费。 5.5绿色产品 本站建立预拌混凝土碳排放评估管理体系、耐久性能评估管理体系以及环境标志产品认证管理体系,确保产品的使用性能及环保性能。 5.6厂区绿化 在厂区布置的设计中，绿色植物不但能吸收粉尘、清洁空气、减少噪音，而且还可以调节厂区空气的湿度，使厂区内环境空气变得更清新。因此，工厂的四周及其厂区内都做了合理的绿化，达到防尘防沙的效果，具体布置详细见工厂平面布置图。 5.7环境保护设计依据及标准 1 《中华人名共和国环境保护法》 2 《建设项目环境保护设计规定》 3 《建设项目环境保护管理办法》 4 《地表水环境质量标准》GHZB1.1999 5 《环境空气质量标准》GB3095-1996 6 《工业噪声控制涉及规定》GBJ87.85 7 《混凝土基层喷浆处理技术规程》。 主要技术经济指标 6.1成本分析 6.1.1原料的成本及产地 1.水泥：选用冀东水泥厂生产的普通硅酸盐水泥PO52.5级；价格：367元/t。 2.河砂：选用蓟县砂，为中砂，细度模数为2.9；价格：70元/t。 3.碎石（天然）：粗集料选用3—31.5mm粒径组成的连续级配的碎石，产地为蓟 县；价格：70元/t。 4.再生粗骨料：来自废弃混凝土回收站；价格：35元/t。 5.粉煤灰：采用天津电厂产出的Ⅱ级粉煤灰，用量为胶凝材料的20%；价格：130元/t。 6.外加剂：选用天津岩瑞建材有限工程生产的聚羧酸高效减水剂，减水率为24%，掺量为胶凝材料的1%；价格：2400元/t 7.水：自来水；价格：7.5元/t。 6.2主要经济技术指标 主要经济技术指标见表6-1。 表6-1主要经济技术指标 项目 指标 年产量 30万m3/a 产品成本 240元/m3 全员劳动生产率 5800m3/人·年 全厂职工人数 52人 水泥年消耗量 8.9万t 砂子年消耗量 2.4万t 天然碎石年消耗量 17.7万t 再生粗骨料年消耗量 18.2万t 粉煤灰年消耗量 2.2万t 生产用水年消耗量 3.0万m3 生产年用电量 1.3万度 致 谢 首先，我要感谢我的导师王建刚讲师，本次设计从选题到设计的整个过程都是在王老师的悉心指导下完成的。王老师多次询问设计进程，在我们遇到难题时为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨。他严谨细致、一丝不苟的作风将是以后我工作、学习中的榜样，他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无穷的启迪，在此次设计中王老师我的指明灯一样；让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。虽历时短短三个月，却给以终生受益无穷之道。不仅帮助我顺利完成了本次设计，而且教会了我一些做人的道理，却给以终生受益无穷之道。对王老师的感激之情是无法用言语表达的。 其次，我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮