长江勘测规划设计研究院砼预冷二次风冷骨料技术创新.doc

长江勘测规划设计研究院砼预冷二次风冷骨料技术创新（一）案例内容摘要：长江勘测规划设计研究院(以下简称长江设计院)砼预冷二次风冷骨料技术打破传统“水冷+风冷”的做法，采用“风冷+风冷”，创造了砼出9机温度低于7的神话。新技术同时具有工艺简单，温控调幅大，冷量利用率高、占地面积小，施工期短，便于安装拆除，运行操作简便，可节省设备和土建费用等优点。新技术在三峡一、二期工程中应用成功，标志着我国砼预冷技术进入了世界先进行列，为今后水利水电工程砼施工提供了新的可靠技术保证。以龙慧文为首的创新团队，打破传统的思维窠臼，经过6年的艰苦实验，迎来了二次风冷技术的辉煌。而长江设计院，也为他们的成功创造了良好的企业文化氛围和创新条件。2007年2月27日，全国科学技术奖励大会在京隆重举行，党和国家领导人出席大会并为获奖者颁奖。长江设计院的“砼顶冷二次风冷骨料技术研究与应用”获得国家技术发明二等奖。作为该项发明的技术带头人，院施工设计处副处长、教授级高级丁程师龙慧文代表长江设计院赴京领奖。二次风冷技术创新的背景1知识背景在水利水电工程混凝土施工中，为防止大坝因温度应力产生危害性裂缝，保证建筑物的整体性与耐久性，必须对混凝土进行温度控制。在夏季高温季节采用混凝土预冷技术降低混凝土出机口温度是混凝土温控的关键措施。混凝工预冷是指对组成混凝土的一种或几种原材料进行冷却，以达到降低混凝土浇筑温度的技术措施，目的在于消除水泥水化热影响，将混凝土内部温升控制在允许范围内，防止大体积混凝土因温度应力产生裂缝。2技术背景混凝土预冷工艺在大型水利水电工程大体积混凝土施工特别是大坝混凝土浇筑中的应用尤为广泛。自上个世纪30年代美国胡佛坝采用预冷混凝土技术以来，国内外水电行业一直致力于研究可靠、经济、便于运行管理的混凝土预冷技术，到上个世纪70年代，在美国的德沃夏克坝、巴西的伊泰普大坝施工过程中，工程技术人员找到了以水冷骨料为主的混凝土预冷措施，混凝土出机口温度最低可达到7，此方法一直沿用到20世纪90年代中期。1993年国务院三建委发文明确长江设计院负责三峡工程的设计工作，而三峡工程是千年大计，施工质量要求极为严格。三峡工程地处I山区，施工场地狭窄，工程规模宏大。另一特点足其混凝上工程量大，高峰月强度持续时间长，且不可避免地在高温季节浇筑基础约束区混凝土。混凝土温控要求夏季混凝土出机口温度为7，是当前世界上温控要求最高、生产规模最大的预冷混凝土生产系统。三峡地区夏季月平均气温28以上，混凝土自然拌和出机口温度30以上，要求生产7预冷馄凝土，降温幅度达23以上。当时国内外常用的混凝土预冷技术是水冷骨料、风冷保温及拌和时加片冰和冷水的“三冷法”，针对三峡工程特点及对混凝土温控的要求，若采用常规混凝土预冷方法是无法满足程需要的。常规预冷方法是以水冷为主的预冷工艺，它存在的主要问题是：(1)占地面积大，每m3/h预冷混凝土占地面积为50 平方米以上。以三峡现有施工场地不可能布置下这套工艺系统；(2)工艺环节复杂，运行操作困难；(3)系统运行不稳定，预冷混凝土温度不能稳定地达到7，对混凝土施工质量有影响；(4)冷量损耗大，工艺环节多，水处理复杂；(5)工程投资大；(6)运行费用高，且常规混凝土预冷方法一般可使预冷混凝土出机口温度达到710，但到7时很不稳定；(7)运行过程中产生工业废水，污染环境。为解决三峡工程混凝上预冷系统布置困难，按常规方法不能做到7及7以下预冷混凝土的问题，为保证三峡工程如期进行，保证大坝施工质量，需研究并设计一种工艺可靠、中间环节少、性能优越、便于快速施工、运行简单、占地面积小、工程投资省、预冷混凝土质量稳定可靠的混凝土预冷措施。二次风冷技术创新及实施效果1技术创新二次风冷技术的创新之处在于把“三冷法”中的主要步骤 “水冷+风冷”变成了“风冷+风冷”二次风冷法。当时，国内外常用的混凝土预冷技术是水冷骨料、风冷保温及拌和时加片冰和冷水的“三冷法”。为了解决实际工程中的问题，针对大多数砼拌和系统将骨料二次筛分放在地面，地向为调节骨料用量必须设置调节料仓的情况，利用骨料二次筛分后所设的地面骨料调节料仓兼做风冷仓，对骨料进行第一次风冷，以代替以往工程中常规采用的水冷骨料工艺，骨料第一次风冷完成后再通过正常的上料胶带机进人拌和楼贮料仓，再对骨料进行第二次风冷，以达到所需的骨料温度。第一次与第二次风冷骨料两者的相同点在于其组成形式基本相同，所用设备也基本样，配风形式，冷风循环系统，外部的制冷主、辅机形式都大致相同。不同点在于布置形式、冷却地点不一样，第一次风冷在地面料仓，第二次风冷在拌和楼料仓；氨制冷系统蒸发温度不一样，一次风冷蒸发温度为10左右，二次风冷则为20左右。料仓形式不一样，第一次风冷的料仓一般为非定型产品，可根据不同工程，不同产量以及制冷系统的要求设计，对于风冷骨料较为有利。而第二次风冷的骨料仓则大多是利用拌和楼贮料仓，其容积、几何形状、布置位置均受限制，不同型号的拌和楼料仓需用不同型式和配风装置才能确保风冷骨料效果。二次风冷骨料技术的优势在于其占地面积小，特别是第一次风冷的骨料冷却终温调幅远大于水冷骨料，使两次风冷之间互调性、互补性大大增加，可以优化系统运行，当其中一个环节出现故障时，短期内可以加大另一个环节作为补偿，以保证低温砼的生产。其另一优势在于骨料经过两次风冷后含水率相对较低且较稳定，骨料表面不含水分，这样一方面减少了骨料再风冷过程中的冻仓可能，使骨料可冷至负温，另一方面也使砼加大加冰拌和量，进一步降低砼出口温度，使砼施工质量稳定可靠。预冷砼二次风冷骨料技术将热传导及流体力学、空气动力学理论应用于水利水电工程砼施工技术，解决了三峡工程建设中预冷砼系统布置难、砼施工难以进行的难题。改变了国内外工程普遍认为预冷砼出口机温度低于7时，技术难度及费用必将急剧增加的传统观点。使砼出机口温度可稳定地达到7以下，工程实测可达到34。通过国际联机检索及专家评审，确认该技术为国内外首创，达到国际领先水平。2实施效果二次风冷技术首次应用于三峡期工程987系统，生产出机口温度为7预冷砼，实际机口温度可低于7，产量为250-280立方米/时。系统于1996年5月投产，同时生产出低于7机口温度的砼，系统运行情况良好。1997年夏季，系统的生产能力经过联合测试，得到了确认。1997年12月16日17日，三峡工程开发总公司建设部召开了三峡大坝低温砼二次连续风冷骨料新技术评审会，二次风冷技术的生产能力、降温效果和优点得到了专家们的一致好评。领军人物龙慧文和她的创新团队龙慧文1982年7月毕业于华中科技大学，现任长江设计院施工处副处长，教授级高工。她先后参加了葛洲坝、万安、隔河岩等大中型工程设计，并作为项目专业负责人主持了三峡、江垭水利枢纽混凝土预冷系统设计，清江大厦暖通、空调、消防设计和皂市、水布垭等工程设汁。经过锻炼，龙慧文逐渐成长为一名创新型的混凝土施工制冷专家。1989年，龙慧文及其团队的“高效冷风机”项目得到了三峡重点科研项目的经费支持。在汉口堤角的实验室，她和她的团队专注于研究直到1995年，也因此诞生了现在获奖的“二次风冷骨料技术”。在三峡一期987米高程混凝土预冷系统设汁中，龙慧文大胆提出使用“二次风冷骨料技术”，但是由于从未使用过，不少专家持反对意见，龙慧文据理力争，向专家阐明了该技术的各项优点。最后，业主选取了三峡工程场内公路，让她开展”二次风冷骨料技术”生产实验，效果极好，二次风冷成功了。二次风冷技术在三峡一期工程中首次投入使用，恰逢国际大坝会议在三峡工地召开。当时，美国一位权威专家对她的发明曾表示不可相信，他说，用二次风冷使混凝土出机口温度达到7以下，这几乎是不可能的，运行费用也会急剧增长。当这位美国专家在三峡工地参观完后，当即表示想与龙慧文合作，推广这一技术。当时，龙慧文没有答应。因为，这个技术本来就是我国独有的，外国人如果参加进来，势必会搭售他们的相关设备。说到龙慧文的设计团队，1993年共有设计人员8人，到2003年1人退休，1人工作调动，只剩下6人。但是这是一个富有战斗力的团队，年轻人在师傅的带领下，迅速成长，短时间内就具备了参与科研的能力。下表是设计团队的年龄结构：年年 龄 份 50岁以上4050岁3040岁2030岁1993年1人1人5人1人2003年1人1人3人1人长江设计院的创新文化环境和制度保障对于长江设计院来说，技术自主创新不仅体现在专业领域的新技术、新材料、新工艺的研发方面，也体现在与生产项目相关的方案设计、规划思想等方面。1制度保证建立研发基金，保证技术研发和应用推广费用不少于有关专业领域年收入的5，并对有关技术发明人员进行适当的奖励，推动企业技术创新强劲发展。2打造核心竞争力在市场引导下，全院加强了在信息技术、规划、工程勘测、工程设汁、病险工程治理、工程总承包等重点领域的关键技术研究，并着力培育核心技术，打造知名品牌，保持水利水电工程勘测设计主业各专业的领先优势和核心竞争力。3推进技术升级不断跟踪和掌握市政、交通、建筑、环境及新能源开发中的新技术，推进技术升级，并在设计方法、设计理念、设计手段上积极导入创新机制。砼预冷二次风冷骨料技术作为一项高效、节能、环保的新技术全面替代了常规混凝土预冷工艺，获得国家发明专利，另外两项相关技术获得国家实用新型专利。新技术与常规技术相比，除冷却温度、占地减少、不会产生污水外，还降低能耗31，减少投资32，节省运行费用39。三峡二期工程因此节约投资近1亿元。在三峡一期工程后，这项技术在三峡二期、三期工程中成功应用并在全国水电建设中迅速推广，构皮滩、龙滩、南水北调中线丹江口大坝及国内大中型水电项目相继使用，它也被运用到巴基斯坦、埃塞俄比亚等国外工程。砼预冷二次风冷骨料技术为国内外首创，为我国乃至世界砼预冷工程提供了项先进可靠的新技术。它打破了砼出机口温度难以达到7以下的定论，是砼预冷技术的一次革命。点评：长江勘测规划设计研究院砼预冷二次风冷骨料技术创造了砼出口机温度低于7的神话。它的成功标志着我国砼预冷技术进入了世界先进行列。以龙慧文为首的创新团队，打破传统的思维窠臼，经过6年的艰苦实验，迎来了二次风冷技术的辉煌。而长江设计院也为她们的成功创造了良好的企业文化氛围和创新条件。 (撰稿人：袁江洋 张改珍)（二）知识点简介1.制度创新是指在人们现有的生产和生活环境条件下，通过创设新的、更能有效激励人们行为的制度、规范体系来实现社会的持续发展和变革的创新。制度创新被认为是一种高层次的创新，它对组织以及其他创新活动有着重要的影响。2.制度创新的前提，是理论创新和人的观念更新。制度创新的关键归根到底就是人的观念的更新。3.制度创新的主体主要应包括由单个人进行的创新；由个人之间自愿组成的合作团体进行的创新；由政府部门进行的创新三个不同层次。而其中有效率的组织是制度创新的关键。而组织是否有效则要看该种组织是否具有实现组织的最大化目标所必需的技术、知识和学习能力。 4.在组织的创新能力的形成过程中，组织者或企业家将发挥至关重要的作用，在某种程度上甚至可以说，组织者或企业家不论其是经济含义上的还是政治含义上的，都构成了制度创新的最重要的代理人。为了能够有效地进行创新活动，组织者和企业家必须具备有关的特殊知识。而不同的组织者或企业家之间的区别，往往就在于他们拥有多少特殊知识以及获得这种特殊知识的能力。（三）案例思路1.主要问题长江设计院砼预冷二次风冷骨料技术曾经采取传统“水冷+风冷”的做法，它存在着很多问题：(1)占地面积大；(2)工艺环节复杂，运行操作困难；(3)系统运行不稳定；(4)冷量损耗大，工艺环节多，水处理复杂；(5)工程投资大；(6)运行费用高；(7)运行过程中产生工业废水，污染环境。为解决三峡工程混凝上预冷系统布置困难，按常规方法不能做到7及7以下预冷混凝土的问题，为保证三峡工程如期进行，保证大坝施工质量，需研究并设计一种工艺可靠、中间环节少、性能优越、便于快速施工、运行简单、占地面积小、工程投资省、预冷混凝土质量稳定可靠的混凝土预冷措施。2.主要原因传统的“水冷+风冷”的做法存在着很多问题，而新技术的要求标准高，技术创新势在必行，而技术创新本身要求我们革新知识背景与技术背景，缺少创新团队与创新人才的主动参与，技术创新缺乏制度保障。3.主要对策（1）实行技术创新，体现在专业领域的新技术、新材料、新工艺的研发方面。实行二次风冷技术的创新，把“三冷法”中的主要步骤 “水冷+风冷”变成了“风冷+风冷”二次风冷法。预冷砼二次风冷骨料技术将热传导及流体力学、空气动力学理论应用于水利水电工程砼施工技术，解决了三峡工程建设中预冷砼系统布置难、砼施工难以进行的难题。（2）树立领军人物、组建创新团队，引领技术创新。以龙慧丈为首的创新团队，打破传统的思维窠臼，经过6年的艰苦实验，迎来了二次风冷技术的辉煌。（3）长江设计院提供创新文化环境和制度保障。第一，制度保证。建立研发基金，保证技术研发和应用推广费用不少于有关专业领域年收入的5，并对有关技术发明人员进行适当的奖励，推动企业技术创新强劲发展。第二，打造核心竞争力。在市场引导下，全院加强了在信息技术、规划、工程勘测、工程设汁、病险工程治理、工程总承包等重点领域的关键技术研究，并着力培育核心技术，打造知名品牌，保持水利水电工程勘测设计主业各专业的领先优势和核心竞争力。第三，推进技术升级。不断跟踪和掌握市政、交通、建筑、环境及新能源开发中的新技术，推进技术升级，并在设计方法、设计理念、设计手段上积极导入创新机制。（四）分析提示1.核心思想长江勘测规划设计研究院砼预冷二次风冷骨料技术创造了砼出口机温度低于7的神话。它的成功标志着我国砼预冷技术进入了世界先进行列。以龙慧文为首的创新团队，打破传统的思维窠臼，经过6年的艰苦实验，迎来7二次风冷技术的辉煌。而长江设计院，也为她们的成功创造了良好的企业文化氛围和创新条件。2.问题结点 （1）传统的思维窠臼成为技术创新的最大障碍，观念创新是整个创新活动的首要因素。而制度创新与技术创新的最为核心的就是人才的创新，即人才的观念创新。（2）在整个组织创新能力的形成过程中，离不开组织者或企业家的个人所起到技术创新的引领作用。（3）在制度创新过程中，有效率的组织创新是制度创新的关键所在，而组织是否有效则要看该种组织是否具有实现组织的最大化目标所必需的技术、知识和学习能力。3.解决路径（1）此案例中，为解决三峡工程混凝上预冷系统布置困难，按常规方法不能做到7及7以下预冷混凝土的问题，为此要打破传统的思维窠臼，把“三冷法”中的主要步骤 “水冷+风冷”变成了“风冷+风冷”二次风冷法。预冷砼二次风冷骨料技术将热传导及流体力学、空气动力学理论应用于水利水电工程砼施工技术，解决了三峡工程建设中预冷砼系统布置难、砼施工难以进行的难题。改变了国内外工程普遍认