長河壩水電站砂石系統(tǒng)的擴容改造

王克生，周北北，李光海

(中國水利水電第五工程局有限公司第五分局，成都，610066)

1 工程概況

長河壩水電站砂石骨料加工系統(tǒng)建于壩址下游約6km的磨子溝溝口上游側(cè)。原招標設(shè)計階段，系統(tǒng)需同時滿足大壩反濾料及混凝土砂石骨料供應(yīng)。其中，混凝土總量約205萬m3，澆筑高峰期月平均強度約8.7萬m3;大壩反濾料總量約166萬m3，最大填筑強度為4.84萬m3/月。系統(tǒng)成品料生產(chǎn)能力約800t/h，其中人工砂生產(chǎn)能力約300t/h，成品骨料最大粒徑為80mm，屬大型人工骨料生產(chǎn)系統(tǒng)。系統(tǒng)生產(chǎn)細骨料總量約為378萬t，粗骨料總量約為490萬t，共需毛料386萬m3(自然方)。毛料料源為樞紐工程開挖洞渣料，不足部分由江咀塊石料場開挖料補充。

磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)主要由粗碎車間、半成品料堆、第一篩分車間、中細碎車間、第二篩分車間、超細碎車間、第三篩分車間、棒磨機車間、成品料堆、成品裝車倉和膠帶機運輸設(shè)備組成。

系統(tǒng)采用三段破碎、設(shè)三次篩分的濕法生產(chǎn)，粗骨料加工采用三段破碎生產(chǎn)，細骨料生產(chǎn)采用立軸式?jīng)_擊破與棒磨機聯(lián)合制砂的破碎方式。粗碎采用開路生產(chǎn)，中細碎閉路和超細碎(立軸式?jīng)_擊破)均采用閉路循環(huán)的破碎工藝，并調(diào)節(jié)部分小粒徑石料或石屑進入棒磨機與超細碎聯(lián)合制砂。成品骨料最大粒徑為80mm。

磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)設(shè)計處理規(guī)模為1000t/h，成品設(shè)計生產(chǎn)能力為800t/h，按月工作時間25d，日工作時間14h計，兩班制進行生產(chǎn)，月生產(chǎn)能力為28萬t/月。各級成品骨料設(shè)計產(chǎn)能見表1。

表1 成品骨料設(shè)計產(chǎn)能

磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)主要工藝流程如下:⑴通過粗碎受料平臺卸料至粗碎車間破碎，破碎后的料(≤150mm)進入半成品料堆進行堆存;⑵半成品料堆通過地弄廊道內(nèi)的膠帶運輸機，將毛料(≤150mm)運至預(yù)篩分車間進行篩分，毛料(＞80mm)通過膠帶運輸機進入中碎車間破碎，≤80mm的進入細碎車間破碎;⑶中細碎車間與第二篩分車間構(gòu)成破碎篩分循環(huán)，主要產(chǎn)大石、中石和部分砂，部分中石和小石進入超細碎車間破碎;⑷超細碎車間與第三篩分車間構(gòu)成破碎篩分循環(huán)，主要產(chǎn)小石、豆石和砂(≤3mm)，部分小石、豆石和砂(3mm～5mm)進入棒磨機車間處理，是主要的制砂車間;⑸棒磨機制砂車間主要處理第三篩分車間的小石、豆石和砂(3mm～5mm)，用于調(diào)整砂的級配。

2 擴容改造原因及目的

磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)自2012年5月份正式投入運行以來，因種種原因?qū)е聦嶋H產(chǎn)能不能達到設(shè)計產(chǎn)能要求。主要表現(xiàn)在實際生產(chǎn)運行工況與設(shè)計運行工況存在一定差異，造成部分膠帶機運輸能力不足;濕法生產(chǎn)造成的超細碎車間設(shè)備運轉(zhuǎn)工況不佳(產(chǎn)砂率較低);反濾料砂和混凝土砂細度模數(shù)存在差異，造成運行難度增加和砂細度模數(shù)波動較大。

根據(jù)長河壩電站主體標段各施工單位調(diào)整后的施工進度計劃，骨料最高月需求強度由招標設(shè)計時的25萬t/月提升到36萬t/月，且高峰時段持續(xù)時間較長，將近11個月，砂石骨料加工系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)能已不能滿足現(xiàn)階段施工進度需求。

基于上述原因，磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)提出了擴容的主要目的:⑴對砂石骨料加工系統(tǒng)進行局部改造和擴容，以增加系統(tǒng)的成品骨料生產(chǎn)能力，滿足最新的骨料需求強度;⑵解決超細碎車間因進料(中小石)含水率過高導(dǎo)致的設(shè)備運行工況不佳、產(chǎn)砂率較低的問題，改善立軸破碎設(shè)備運行工況，提高成品砂產(chǎn)能;⑶從方便現(xiàn)場運行的角度，對工藝進行適當調(diào)整，增加系統(tǒng)運行和維護的靈活性，有利于保證系統(tǒng)的連續(xù)持續(xù)供料，并使反濾料用砂和混凝土用砂分開生產(chǎn)，便于質(zhì)量控制，滿足實際生產(chǎn)需要。

3 擴容方案設(shè)計

3.1 擴容后設(shè)計產(chǎn)能

根據(jù)長河壩水電站三大主體標段提供的月骨料需求強度進行分析，同時考慮在適當時期提前備料，系統(tǒng)按毛料處理能力為1400t/h，成品骨料生產(chǎn)能力1120t/h進行擴容設(shè)計。其中，砂產(chǎn)能為500t/h，能夠滿足高峰期月需求強度36萬t的要求。擴容后設(shè)計產(chǎn)能見表2。

表2 擴容后成品骨料設(shè)計產(chǎn)能

3.2 擴容工藝流程

擴容后工藝相對原設(shè)計工藝運行更為靈活，并在粗碎、超細碎等破碎段形成了開路，更加便于運行。其主要工藝流程如下:

3.2.1 粗碎。擴容后粗碎分原粗碎車間和新增粗碎車間，粗碎車間破碎后的物料(≤150mm)分別進入半成品料堆堆存和預(yù)篩分車間篩分。

3.2.2 半成品料堆和新增粗碎車間通過膠帶運輸機將破碎料運至第一篩分車間篩分，破碎料(＞80mm)按照一定比例進入新增圓錐破碎機HP400進行破碎;剩余破碎料(＞80mm)進入中碎車間破碎;≤80mm破碎料進入第二篩分車間篩分;

3.2.3 新增中碎車間的破碎料、B3膠帶機上的破碎料和中碎車間處理的破碎料通過膠帶運輸機進入第二篩分車間篩分(8臺2YKR2060和2臺2YKR3060)，產(chǎn)出大石(40mm～80mm)、中石(20mm～40mm)、砂(≤5mm)進入成品料堆，超徑石(＞80mm)和部分大石(40mm～80mm)通過膠帶運輸機返回中碎車間進入破碎篩分循環(huán)。另外，篩分出的中石(20mm～40mm)和小石(5mm～20mm)根據(jù)需要既可進入成品料堆，亦可進入新增脫水料堆進行脫水。

3.2.4 新增脫水料堆部分通過新增膠帶機進入超細碎車間破碎，部分通過新增膠帶機進入新增制砂車間破碎。

3.2.5 超細碎車間破碎的石料通過膠帶運輸機進入第三篩分車間篩分，中石(20mm～40mm)返回新增脫水料堆堆存;小石(10mm～20mm)部分進入成品料堆，部分進入棒磨機車間進行制砂;豆石(5mm～10mm)部分進入成品料堆，部分進入棒磨機車間進行制砂;砂(3mm～5mm)部分進入成品料堆(混凝土砂料堆)，部分根據(jù)砂細度模數(shù)調(diào)整需要進入棒磨機車間;砂(≤3mm)進入砂處理單元處理后進入成品料堆(混凝土砂料堆)。

3.2.6 新增制砂車間2臺B9100立軸破碎機破碎后的石料，通過膠帶運輸機第四篩分車間篩分，中小石(≥5mm)通過膠帶運輸機返回新增制砂車間堆存，砂(≤5mm)可通過膠帶運輸機進入新增反濾料砂料堆。

4 運行實踐

長河壩水電站磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)擴容工程自2013年11月10日開始施工，2014年2月7日完成設(shè)備安裝與調(diào)試，期間經(jīng)歷兩次系統(tǒng)停機改造，2014年2月8日正式投產(chǎn)運行。運行過程中多次對產(chǎn)能、質(zhì)量等方面進行監(jiān)測，具體如下:

4.1 運行以來多次進行產(chǎn)能測試，得出擴容平均產(chǎn)能見表3

表3 擴容后實際產(chǎn)能

4.2 設(shè)置脫水料堆后，通過分區(qū)取料，進入超細碎車間的中小石物料由之前的8.7%降低到3%左右，立軸破碎機運轉(zhuǎn)工況較之前有很大改善，解決電機轉(zhuǎn)子部位積料導(dǎo)致的電機發(fā)熱問題，提升了設(shè)備的處理能力和運行時間，設(shè)備通過量由之前的不足200t/h可以提升到擴容后的將近300t/h，設(shè)備月平均運行時間由之前的180h左右提升到擴容后的360h左右。同時，通過對立軸破碎機的出料進行多次檢測，當單電機電流為290A～330A時，進料量為210t/h～220t/h，負荷率約為61%，達到設(shè)計運轉(zhuǎn)工況，此時的平均產(chǎn)砂率為40%左右，比擴容前提升約15%。

4.3 系統(tǒng)擴容后連續(xù)運行時間得到有效保證，月運行時間達到設(shè)計運行時間350h，解決了之前膠帶機超負荷導(dǎo)致的系統(tǒng)頻繁跳停問題。

4.4 砂產(chǎn)能的提高不僅保證了反濾料砂和混凝土用砂產(chǎn)量供應(yīng)，同時解決了因反濾料砂和混凝土砂細度模數(shù)要求不同導(dǎo)致的運行工況不好調(diào)節(jié)的問題。根據(jù)擴容工藝流程，中細碎車間、新增制砂車間及配套第二、四篩分車間主要用于生產(chǎn)反濾料用砂，細度模數(shù)達到3.2，能夠滿足反濾料用砂質(zhì)量要求;原超細碎車間、第三篩分車間及棒磨機車間用于生產(chǎn)混凝土用砂，通過棒磨機調(diào)節(jié)，細度模數(shù)能夠控制在2.6～2.8范圍內(nèi)，能夠滿足混凝土砂質(zhì)量要求。通過兩種砂分開生產(chǎn)，簡化了系統(tǒng)運行工況，同時更有利于生產(chǎn)質(zhì)量控制。

5 結(jié)語

綜上所述，長河壩工程磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)通過擴容改造及其運行實踐檢驗，擴容改造在提升系統(tǒng)產(chǎn)能的同時，優(yōu)化了系統(tǒng)生產(chǎn)工藝，使系統(tǒng)內(nèi)多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)形成開路運行，便于現(xiàn)場人員運行維護，并且提升了細骨料的生產(chǎn)質(zhì)量，對保證長河壩電站總體工期發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。目前，本系統(tǒng)正大規(guī)模投入生產(chǎn)，運轉(zhuǎn)工況與擴容設(shè)計工況基本相符，因此，本次系統(tǒng)改造工程是成功的。

〔1〕水利水電工程施工組織設(shè)計手冊——4輔助企業(yè).北京:中國水利水電出版社，2003.9.