桐子林水電站金龍溝人工砂石系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化改造

[摘 要] 文章桐子林水電站金龍溝人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程、主要設(shè)備選擇與配置、系統(tǒng)平面布置，并討論系統(tǒng)存在的問題及解決辦法。

[關(guān)鍵詞] 金龍溝砂石系統(tǒng)；工藝布置設(shè)計； 優(yōu)化改造；銅子林水電站

[作者簡介] 楊偉山，廣西水電工程局副總工程師，高級工程師，研究方向：水電工程技術(shù)管理，廣西 南寧，530001

[中圖分類號] TV73 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-7723（2013）05-0037-0004

一、概 述

桐子林水電站位于四川省攀枝花市鹽邊縣境內(nèi)，是涯礱江下游最后一個梯級電站，總裝機容量600MW，下距攀枝花市28km，上距二灘電站壩址18km，左右岸均有公路相同，對外交通方便。

金龍溝人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)主要承擔桐子林水電站全部工程混凝土約178萬m3所需的骨料供應(yīng)任務(wù)，共需生產(chǎn)成品粗骨料約290萬t，細骨料約120萬t。

系統(tǒng)位于二灘壩址上游左岸約1km的金龍山上，利用原二灘大壩標砂石廠的場地及部分設(shè)施。料源為原二灘大壩標的料場（金龍山料場），巖性為正長巖。

根據(jù)主體工程施工進度安排，系統(tǒng)需滿足混凝土澆筑高峰期月平均強度約6.65萬m3的粗、細骨料供應(yīng)。系統(tǒng)按每月工作22天，每天12小時生產(chǎn)（二班制）計算，毛料處理能力約670 t/h。系統(tǒng)成品料生產(chǎn)能力約540 t/h，其中人工砂生產(chǎn)能力約160t/h。

系統(tǒng)按生產(chǎn)四級配混凝土骨料的要求設(shè)計。各級配組成及供應(yīng)量見下表1。

二、系統(tǒng)工藝流程、設(shè)備配置

（一）系統(tǒng)工藝流程

系統(tǒng)按粗、中、細、超細碎四段段破碎工藝設(shè)計，制砂采用棒磨機與立軸破聯(lián)合制砂。粗碎采用開路生產(chǎn)工藝、中細碎、立軸破制砂采用閉路生產(chǎn)。根據(jù)工藝需要，系統(tǒng)設(shè)置了粗碎車間、半成品料倉、中細碎車間、篩分車間及篩分給料倉、超細碎及制砂車間、制砂給料倉、石粉回收車間、成品骨料豎井、成品骨料輸送及裝車系統(tǒng)、供水及廢水處理系統(tǒng)、供配電及控制系統(tǒng)等設(shè)施。

1. 粗碎車間

粗碎車間配置1臺JM1312HD顎式破碎機和1臺C100顎式破碎機。配套給料設(shè)備分別為1臺LT1500重型給料機和1臺HF1345放礦給料機。

自卸汽車卸料至受料坑經(jīng)顎式破碎后碎石料由膠帶機送至半成品料倉，半成品料場容量約2.0萬m3。進入粗碎的毛料粒徑控制在700mm以下。

2. 預(yù)篩分車間

預(yù)篩分車間設(shè)置1臺3YKRH2460重型篩分機和1臺2WCD762雙螺旋洗泥機。半成品骨料由膠帶機運至預(yù)篩分車間篩洗分級后，粒徑大于150mm和一部分80～150mm的碎石進入中細碎車間破碎，另一部分80～150mm碎石則直接進入成品骨料豎井，粒徑小于40mm骨料進入螺旋洗泥機洗泥后和40～80mm骨料混合送至篩分給料倉（容積約為1500m3）。

3. 中細碎車間及中細碎篩分

中細碎車間配置兩臺圓錐破碎機，型號分別為HP500-C和HP500-M，中細碎篩分設(shè)備為1臺3YKR2145篩分機。主要處理預(yù)篩后粒徑大于150mm和80～150mm盈余部分的碎石，以及經(jīng)篩分后40～80mm盈余部分的碎石。處理后5～40mm送至超細碎車間，40mm以上回路中細碎。

4. 主篩分車間

主篩分車間配置2臺3YKR2460圓振篩。篩分后， 40～80mm骨料直接進入成品骨料豎井，盈余部分返回中細碎車間進行二次破碎， 20～40mm和5～20mm骨料一部分輸送到成品骨料豎井，另一部分輸送到超細碎及制砂車間。

主篩分間相應(yīng)配套配置2臺斗輪式洗砂機，1臺QC3000刮砂機，處理篩分后<5mm的砂水混合骨料。

5. 超細碎及制砂車間

超細碎車間配置2臺B9100立軸式破碎機、2臺MBZ2136棒磨機及配套的螺旋分級機。超細碎及棒磨機車間設(shè)有給料倉（容積約為3000m3）。超細碎篩分車間配置2臺2HS1860高頻振動篩，主要處理立軸式破碎機破碎后的骨料，采用干法生產(chǎn)。

6. 石粉回收車間

石粉回收車間配置1套2SG48-120W-4A水力旋流器及2臺砂水處理機。

7. 廢水處理車間廢渣

廢水處理主要采用輻流式沉淀池工藝處理。廢水經(jīng)輻流式沉淀池反應(yīng)處理后，水溢流到清水池回收利用，廢渣通過裝在池底的管路送到廢渣沉淀池，經(jīng)自然晾干后用運往棄渣場對堆放。

8. 料倉

系統(tǒng)設(shè)有半成品料倉、篩分給料倉、制砂給料倉和成品料倉等。

（二）主要設(shè)備配置

為保證系統(tǒng)運行可靠、高效、連續(xù)生產(chǎn)，系統(tǒng)配置見表2。

（三）系統(tǒng)布置

骨料生產(chǎn)系統(tǒng)布置在原二灘水電站砂石加工系統(tǒng)場地內(nèi)，原場地高程范圍為1235～1337m，并充分利用原砂石加工系統(tǒng)遺留的部分基礎(chǔ)設(shè)施。系統(tǒng)各車間主要分布在5個平臺上。

1. 1335m平臺

粗碎車間及1#配電所布置在該平臺上。該平臺為原二灘水電站砂石加工系統(tǒng)粗碎車間所在地，受料坑及部分混凝土基礎(chǔ)可以利用，回車場經(jīng)修復(fù)改造后即可利用。粗碎車間距離采石場約300m，中間有交通洞相連。粗碎車間設(shè)兩臺型號分別為JM1312HD、C100的顎式破碎機。

2. 1320m平臺

布置半成品堆場、預(yù)篩分車間、變電站及2#配電所。

半成品堆場堆料高度18，料堆容量2.0m3，并利用原有堆場下的廊道。廊道內(nèi)布置B1000膠帶機1臺和5臺振動給料機。

預(yù)篩分車間布置在半成品堆場廊道出口附近，篩分樓采用鋼結(jié)構(gòu)制作，安裝一臺3YKRH2460重型圓振動篩。

3. 1312m平臺

布置中細碎車間、篩分調(diào)節(jié)料倉、超細碎及制砂給料倉。

中細碎車間配置兩臺圓錐破碎機，型號分別為HP500-C和HP500-M，中細碎篩分設(shè)備為1臺3YKR2145篩分機，設(shè)備基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

篩分調(diào)節(jié)料倉容量為1500m3，可滿足2小時的篩分量，起緩沖調(diào)節(jié)作用。

制砂給料倉容量為4000 m3，可滿足兩個臺班制砂量。

超細碎及制砂給料倉下均設(shè)鋼筋混凝土廊道。

4. 1305m平臺

布置篩分車間、超細碎及棒磨機制砂車間、石粉回收車間，及成品骨料豎井。

主篩分車間配置2臺3YKR2460圓振篩，細碎車間配置2臺B9100立軸式破碎機、2臺MBZ2136棒磨機及配套的螺旋分級機。主篩車間采用鋼結(jié)構(gòu)，其余設(shè)備基礎(chǔ)均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

成品骨料豎井為原砂石系統(tǒng)所建，共7個，其中粗骨料4個，人工砂3個，成品料豎井總?cè)萘繛?.8m3。其中80～150mm、40～80mm、20～40mm和5～20mm粒級各自儲存在1個豎井內(nèi)，每個豎井容量均為8000 m3，人工砂為2.5萬m3。

每個豎井下均有廊道骨料運輸洞連通，粗細骨料通過膠帶機經(jīng)運輸洞運至成品料裝車倉。

5. 1235m平臺

布置有成品骨料裝車倉及計量車間。骨料裝車倉采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

三、系統(tǒng)試運行及存在問題

系統(tǒng)自2010年3月8日開始試運行至同年5月底，由于系統(tǒng)設(shè)備故障較多，一直無法進行正常生產(chǎn)，而且產(chǎn)量、質(zhì)量均不穩(wěn)定，未能達到設(shè)計生產(chǎn)能力。針對這種情況，從毛料開采、系統(tǒng)工藝與設(shè)備性能、設(shè)備安裝質(zhì)量等方面入手對系統(tǒng)進行分析，找出存在問題。

1. 毛料開采爆破大塊率偏高（700mm以上）

料場巖石為正長巖，具有硬度大、韌性好的特點。毛料開采爆破大塊率（700mm以上）占40%左右。毛料塊度較大直接影響毛料的挖運效率和粗碎破碎效率，另外增加二次解小工作量，從而導(dǎo)致粗碎處理效率低下。雖在爆破中多次調(diào)整了爆破孔排距、孔深、增加單耗藥量等措施，爆破效果有所改善，但未達到理想效果，還需繼續(xù)優(yōu)化爆破參數(shù)。

2. 粗骨料級配不平衡，40mm以下骨料偏少

半成品500t/h左右的給料量進入預(yù)篩分處理后，約70%～80%的80mm以上骨料進入中碎HP500-C圓錐破碎機處理，中碎處理后的80mm以上和主篩分盈余部分40～80mm骨料回路（合計回路量約240t/h左右）細碎HP500-M圓錐破碎機處理。

骨料經(jīng)中細碎圓錐處理后，破碎效果很不理想，40mm以上骨料偏多，約占60%～65%，以致骨料級配極不平衡。雖然采取了調(diào)整破碎機排礦口、骨料進料工況等措施，中碎圓錐排礦口在45mm時80mm以上骨料仍有40%以上，細碎圓錐排礦口在19mm時40mm以上骨料占60%以上，加上半成品中40mm以下骨料就很少，疊加效應(yīng)以致成品骨料級配不均的矛盾更為突出。

3. 高頻篩存在質(zhì)量缺陷

超細碎篩分的2臺2HS1860高頻振動篩處理能力遠達不到設(shè)計要求，經(jīng)檢測，當進料量在60t/h時，篩分機已經(jīng)嚴重堵料，無法正常運行。

4. 成品儲料豎井跌落高差過大是造成骨料遜徑超標的直接原因。

5. 成品砂含水率超標。

四、系統(tǒng)優(yōu)化改造

針對系統(tǒng)存在的上述問題，擬采用如下改造措施：

1. 增加2臺細碎圓錐破碎機，相應(yīng)增加2條B800膠帶機。

原2臺HP500圓錐破碎機作為中碎生產(chǎn)用，主要處理預(yù)篩分和中碎后的80mm以上骨料，新增的2臺細碎圓錐破碎機主要處理篩分后40～80mm骨料。中碎篩分后40～80mm骨料經(jīng)膠帶機進入細碎圓錐破碎機，破碎后的骨料由膠帶機送至主篩分車間。中碎篩分5～40mm骨料送到超細碎車間，砂則進入成品倉。

2. 新增2臺圓錐破碎機分別為SANDVIK的CH440-MF圓錐破碎機，單機處理能力為114～248t/h，排礦口調(diào)整范圍為10～32mm；最大給料粒徑85mm；上海多靈的PYH-3-X圓錐破碎機，單機處理能力為145～380t/h，排礦口調(diào)整范圍為13～38mm；最大給料粒徑105mm。滿足細碎設(shè)計最大處理量224.57t/h的要求。

3. 為盡可能滿足中碎圓錐破碎機生產(chǎn)工藝原理要求、并保證骨料流程順暢和溜槽不易于損壞，在預(yù)篩分出料口設(shè)置1個容量約15m3的集料斗，斗下配振動給料機，以便中碎圓錐破碎機均勻擠滿給料。

4. 基于原有的2臺2HS1860高頻篩分機所存在的問題，將這2臺高頻篩更換為2臺2YKR2460圓振動篩，并將原來的干法篩分改為濕法，由此相應(yīng)配套新增2臺PS2600斗輪式洗砂機。

5. 主篩分車間處理后40mm以下骨料可通過分料溜槽先全部進入超細碎車間，整形破碎后再進入成品料倉。

6. 為降低成品砂的含水率，將立軸破和相應(yīng)篩分由濕法生產(chǎn)改為干法生產(chǎn)；控制立軸破料源汗水率；在棒磨機洗砂機下增設(shè)直線篩預(yù)脫水。

7. 增設(shè)二次篩洗車間。在成品骨料運輸洞和裝車倉之間增設(shè)二次篩洗車間，對中石、大石、特大石進行二次篩洗。

8. 新增設(shè)備。由于進行系統(tǒng)優(yōu)化改造所新增主要設(shè)備見表3。

五、結(jié) 語

系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化改造后，經(jīng)過一段時間的試運行，系統(tǒng)已進入正常生產(chǎn)軌道，生產(chǎn)能力滿足設(shè)計要求，成品粗細骨料各項技術(shù)指標均滿足規(guī)范和業(yè)主要求，保證了桐子林水電站主體工程對砂石成品粗細骨料的需要。