0前言

 

　　管桩是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压，180℃左右的蒸汽养护，制成一种空圆筒形混凝土预制构件，用途是作为建筑物或构筑物的基础。

 

　　我国目前管桩结构采用先张法预应力技术，混凝土配置中掺加了高效减水剂，常压蒸汽养护与高温高压蒸汽养护工艺相结合的快速养护方式。目前，能耗高、污染严重、装置生产强度以及自动化水平低、工人劳动强度大、生产效率低下等是我国大部分管桩企业的生产现状，因此，通过对管桩生产过程中最关键、能耗最多的工艺流程（低压养护和高压蒸养）进行分析，采用一定的措施达到降低能耗的目的，

 

　　蒸压养护是指管桩脱模后，再进高压釜进行蒸压养护。蒸压养护可充分发挥水泥二次反应作用，在同样水泥用量的情况下，可明显提高混凝土强度。

 

　　蒸压养护是管桩混凝土获得高强度的重要手段，是生产PHC桩必由之路。在高压高温的饱和蒸汽中，水的作用变得很活泼，水热作用更进一步促进水泥的水化反应，和晶体形态的重组与成熟。在常压蒸汽养护条件下得不到更高强度的托勃莫来石族水化产物。在高温高压条件下可能形成，并且由于高温高压作用可使混凝土中最薄弱的集料界面得到很大的改善和提高。

 

　　1高压养护釜高温疏水和低压汽直排系统

 

　　水泥硅酸钙板在高压养护釜内养护分为升温-恒温-降温三个阶段。首先高压养护釜内装满硅酸钙板后，开始对高压养护釜进行升温升压，升温升压时间大约2～3小时，升压到1.0MPa后，保温保压4小时，升温及保温保压过程，每条釜底2台疏水器不断疏水，高温疏水经过闪蒸后全部从地沟排掉，疏水时伴有较大的噪音，造成热能浪费和噪声污染。保温保压4小时后将泄压，泄压时间约2小时。泄压时，将釜内1.0MPa的蒸汽先倒入预装好硅酸钙板的另一个高压养护釜内，待两条釜内的蒸汽压力相等时（约0.4MPa）时，再将要泄压的高压养护釜内的剩余蒸汽直排空中，造成热能浪费和热污染。在高压养护釜内压力降到与釜外大气压一致时，开始打开高压养护釜舱门装硅酸钙板。本文拟对这部分直排的蒸汽和疏水阀的高温水热能闭式回收进行阐述。

 

　　高压养护釜（以四条釜一组为例介绍）高温疏水、低压汽直排现状示意图如图1

 

　　2高温疏水和低压汽热能利用措施

 

　　2.1高温疏水和低压汽热能利用措施

 

　　本公司从2010年开始在管桩行业做高温疏水和低压、无压汽的回收项目，现已在多个公司投入运行并取得良好的经济效益。具体的设计思路是：在各疏水阀前安装一过滤器，保证回收高温水的水质；通过多级多管高效射流器吸射进凝汽回收器闭式设备，经闭式设备后的凝结水一部分打循环，大部分送锅炉房新安装的一台水-水换热器中加热脱盐水。缓冲罐的排汽和闭式设备产生的低压蒸汽送入到汽-水换热器中给脱盐水加热。

 

　　原来直排的0～0.3MPa蒸汽送给汽-水换热器加热，待压力降低到不能进入换热器时，通过主蒸汽经新增的多级多管高效射流器再进入各自的蒸发釜内再次利用。

 

　　初步计算：经换热器后可将20℃的脱盐水加热到60℃左右后进入到脱盐水箱中。如加热的脱盐水温度不够，可采用原来的通蒸汽加热到设定的温度。

 

　　高压养护釜高温疏水、低压汽回收利用工艺系统图见图2

 

　　2.2通过换热器加热后的脱盐水温度计算

 

　　⑴直排的高温水按100℃，15t/次计算，出水温度假设70℃，

 

　　则可利用的总热能：15×103×（420-290）KJ/kg×4=78×106KJ；

 

　　以10个小时为一整个流程，直排的高温水将6t/h的除盐水从20℃加热，加热后的脱盐水热晗：7.8×106KJ÷6000÷10＋83.7=213.7KJ/Kg。

 

　　⑵水泥硅酸钙板占高压养护釜的一半，另一半容积充满蒸汽，高压养护釜的一半容积为93m3，直排蒸汽绝压为0.4MPa，直排蒸汽总量约93÷0.4622=201kg；

 

　　0.1MPa以下的蒸汽留在釜内约为：93÷0.8854=105kg；

 

　　则每次蒸汽加热脱盐水利用的总热能为：

 

　　（201-105）×4×2730KJ/kg=1×106KJ；

 

　　从水-水换热器加热后的水用低压汽加热，经汽-水换热器脱盐水热晗：

 

　　1×106KJ÷6000÷10＋213.7=230.5KJ/Kg

 

　　⑶查饱和蒸汽表得出脱盐水可以从20℃加热到55℃左右。

 

　　2.3设备投资和直接经济效益

 

　　根据经计量的数据，每个高压养护釜每次（10小时）可节约新蒸汽4～5吨，每年按8000h计算，则⑴每年4个高压养护釜可节约新蒸汽4t/次×4×800=12800t/年；

 

　　⑵则每年节煤量：12800t/年×2781.3KJ/kg×103÷4.1868÷5000÷103=1700t；

 

　　⑶煤单价800元/吨，锅炉效率按80%考虑，年节能效益：

 

　　1700t×800×0.8=108万元；

 

　　⑷运行成本（每台水泵每天运行7.5小时，一年按330天计算）：

 

　　15KW/h×2台×7.5×330×0.5元=3.7万元/年

 

　　考虑自动联锁控制增加的成本及仪表、阀门运行维护成本、增加的压力容器每年的检验成本3000元；

 

　　⑸净节能效益108万元-4万元=104万元/年；

 

　　⑹设备投资一套60万元（包括主设备购置、管件、运输保险、设计、安装调试等）；

 

　　⑺投资回收期7个月。

 

　　2.4间接经济效益

 

　　低压汽和高温疏水热能回收利用后除了以上节水、节能和减少排污费直接经济效益外，闭式系统还去掉了热污染和噪声污染；达到了清洁生产的间接经济效益。

 

　　3结论

 

　　综上所述，管桩行业将直排的低压汽和疏水阀的高温水热能回收利用后，不仅去除了热能浪费，清洁了生产，同时还取得良好的经济效益和社会效益。低压汽和高温疏水热能回收利用，符合国家节能减排的政策，在多个桩业公司已成功广泛应用。笔者认为，低压汽和高温疏水热能回收利用，适合管桩行业的发展需求，非常值得借鉴和投资。

 

　　参考文献

 

　　[1]阮起楠：预应力混凝土管桩.中国建材工业出版社，2000.2.

 

　　[2]奚飞达：混凝土与水泥制品.<混凝土与水泥制品>杂志社，ISSN1000-4637.

 

　　[3]洪向道：锅炉房实用设计手册.机械工业出版社，2001.1.