SETH水利樞紐工程人工骨料加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳 濤

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730046）

1 工程概況

SETH水利樞紐碾壓混凝土重力壩混凝土澆筑主體工程總量約83.16萬(wàn)m3，其中大壩工程混凝土澆筑約為76.57萬(wàn)m3。臨建工程混凝土澆筑約為0.5萬(wàn)m3；廠房混凝土約3萬(wàn)m3。因此，薩爾托海水利樞紐混凝土總量約86.7萬(wàn)m3，其中三級(jí)配混凝土澆筑約62.5萬(wàn)m3，二級(jí)配混凝土澆筑約24.2萬(wàn)m3。大壩及電站各標(biāo)砂石骨料需要量如表1所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（DL/T5098-1999）；《水利水電施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》；粒度特性：破碎產(chǎn)品粒度特性采用相關(guān)設(shè)備廠家提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（同類(lèi)巖石）。

2.2 設(shè)計(jì)原則

一是確保SETH水利樞紐工程施工進(jìn)度和工程質(zhì)量，砂石系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“加工工藝先進(jìn)可靠、成品砂石質(zhì)量符合規(guī)范要求、砂石生產(chǎn)能力滿足工程需要”的原則。

二是在保證砂石生產(chǎn)質(zhì)量和數(shù)量的前提下，選擇砂石單價(jià)相對(duì)較低，總投資相對(duì)較少的設(shè)計(jì)方案。

三是為提高砂石系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，砂石系統(tǒng)加工關(guān)鍵設(shè)備采用技術(shù)領(lǐng)先、質(zhì)量可靠、單機(jī)生產(chǎn)能力大、使用經(jīng)驗(yàn)成熟的先進(jìn)設(shè)備。

四是充分利用地形地貌特點(diǎn)，使總體布置緊湊、合理，降低工程造價(jià)。

2.3 系統(tǒng)總規(guī)模

2.3.1 整體能力 根據(jù)本標(biāo)段施工進(jìn)度安排，混凝土疊加澆筑高峰強(qiáng)度為5.8萬(wàn)m3/月。考慮因客觀原因造成工期滯后而搶工期以及其他施工單位混凝土澆筑的需要，砂石系統(tǒng)規(guī)模設(shè)計(jì)按混凝土澆筑6萬(wàn)m3/月考慮。

加工系統(tǒng)按2班工作制、每班8 h、每月按25 d計(jì)，則月工作時(shí)間為400 h，1 m3混凝土用砂石骨料2.25 t，砂石成品率統(tǒng)一按75%考慮，則小時(shí)生產(chǎn)強(qiáng)度：（60 000×2.25）÷（25×8×2×0.75）＝450 t/h?？紤]適當(dāng)富余，系統(tǒng)生產(chǎn)能力按500 t/h設(shè)計(jì)。

2.3.2 各車(chē)間生產(chǎn)能力 根據(jù)骨料的需求比例，結(jié)合系統(tǒng)工藝流程，各段砂石骨料加工能力分析如下：一是粗碎。本標(biāo)段外運(yùn)開(kāi)挖有用料經(jīng)過(guò)粗碎車(chē)間顎式破碎機(jī)后，直接進(jìn)篩分出40～80 mm的粗骨料，試驗(yàn)巖石通過(guò)顎式破碎機(jī)后，粗骨料中針片狀成品含量較少，粒徑較為均勻，產(chǎn)量較大，能夠滿足施工需要。粗碎車(chē)間生產(chǎn)率按系統(tǒng)的總生產(chǎn)能力500 t/h設(shè)計(jì)。二是中碎。中碎車(chē)間主要是生產(chǎn)5～40 mm的中石、小石，中碎成品料中各組種粒徑料可根據(jù)使用情況作為制砂原料，中碎車(chē)間的生產(chǎn)能力按中石、小石的需要量設(shè)計(jì)，并考慮后段制砂的需求。需要的中石、小石占總量的45%，中碎車(chē)間生產(chǎn)率按375 t/h設(shè)計(jì)。三是制砂。砂石骨料中砂的用量占35%，制砂車(chē)間生產(chǎn)率按175 t/h考慮。常態(tài)砂和碾壓砂要分別堆存，工藝滿足同時(shí)或單獨(dú)生產(chǎn)此2種砂（見(jiàn)表2）。

表2 砂石骨料車(chē)間生產(chǎn)率

3 流程設(shè)計(jì)

3.1 總流程工藝方案

砂石骨料加工系統(tǒng)是大壩工程的一個(gè)附屬項(xiàng)目，生產(chǎn)大壩和電站廠房砼骨料。為保證成品粗骨料的質(zhì)量，控制針片狀含量，采取多段破碎的工藝設(shè)計(jì)方案。粗碎為開(kāi)路生產(chǎn)，依次為粗碎車(chē)間、第一篩分車(chē)間、中碎車(chē)間、第二篩分車(chē)間及制砂車(chē)間、第三篩分車(chē)間。制砂車(chē)間為閉路生產(chǎn)。

3.2 工藝流程過(guò)程簡(jiǎn)述

根據(jù)工程所需骨料的要求，本砂石加工系統(tǒng)共由毛料處理（粗碎）車(chē)間、第一篩分、中碎、第二篩分、制砂、第三篩分等車(chē)間組成。具體流程過(guò)程如下：采石場(chǎng)開(kāi)采的≤750 mm的石料由自卸汽車(chē)運(yùn)輸至粗碎車(chē)間受料倉(cāng)，受料倉(cāng)中設(shè)有I16工字鋼網(wǎng)格，并派專(zhuān)人維護(hù)，以避免堵料。石料經(jīng)受料倉(cāng)下方安裝的ZSW150×600振動(dòng)給料機(jī)均勻放料至ASD4836顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗碎，粗碎后的石料經(jīng)1#膠帶輸送機(jī)送入半成品料堆，后經(jīng)半成品料堆下方安裝2臺(tái)的GZG125-150的振動(dòng)給料機(jī)均勻放料至2#膠帶輸送機(jī)后送入2YKRH2460重型振動(dòng)篩進(jìn)行第一次篩分。2YKRH2460重型振動(dòng)篩上層安裝80 mm×80 mm規(guī)格篩網(wǎng)、下層安裝40 mm×40 mm規(guī)格篩網(wǎng)。篩分后，經(jīng)振動(dòng)篩前出料端的分料斗調(diào)節(jié)，選擇適量的40～80 mm規(guī)格的石料經(jīng)19#膠帶輸送機(jī)至成品料堆堆存；＞80 mm的石料和＜40 mm的石料及部分40～80 mm的石料經(jīng)3#膠帶輸送機(jī)至GPY300S單缸液壓圓錐破碎機(jī)進(jìn)行中碎。中碎后的物料經(jīng)4#膠帶輸送機(jī)送至2臺(tái)并列的3YKR2460振動(dòng)篩進(jìn)行二次篩分。3YKR2460振動(dòng)篩上層安裝40 mm×40 mm規(guī)格篩網(wǎng)、中層安裝20 mm×20 mm規(guī)格篩網(wǎng)、下層安裝5 mm×5 mm規(guī)格篩網(wǎng)，經(jīng)篩分后的＞40 mm（上層篩網(wǎng)上）的石料經(jīng)5#和6#膠帶輸送機(jī)返回調(diào)節(jié)料倉(cāng)，經(jīng)調(diào)節(jié)料倉(cāng)下的1臺(tái)GZG80-125振動(dòng)給料機(jī)均勻給料至1臺(tái)HPY300多缸液壓圓錐破碎機(jī)做再破碎，破碎后的物料經(jīng)4#膠帶輸送機(jī)至2臺(tái)并列的3YKR2460振動(dòng)篩進(jìn)行篩分；經(jīng)該振動(dòng)篩出料端的分料斗調(diào)節(jié)，選擇適量的20～40 mm規(guī)格石料經(jīng)8#和22#膠帶輸送機(jī)至成品料堆堆存，選擇適量的5～20 mm規(guī)格石料經(jīng)9#和21#膠帶輸送機(jī)至成品料堆堆存；＜5 mm的石料（下層篩網(wǎng)篩下）經(jīng)7#和10#膠帶輸送機(jī)送至制砂料堆，經(jīng)8#、9#膠帶輸送機(jī)出料端的分料斗調(diào)節(jié)后多余部分的20～40 mm、5～20 mm的石料經(jīng)10#膠帶輸送機(jī)送至制砂料堆。經(jīng)制砂料堆下方安裝的2臺(tái)GZG80-125的振動(dòng)給料機(jī)均勻放料至11#膠帶輸送機(jī)后送入2臺(tái)并列的PLS-1000Ⅱ立式?jīng)_擊破碎機(jī)進(jìn)行細(xì)碎制砂，細(xì)碎后的石料經(jīng)12#膠帶輸送機(jī)送至2臺(tái)并列的3YKR2475振動(dòng)篩進(jìn)行三次篩分。3YKR2475振動(dòng)篩上層安裝10 mm×10 mm規(guī)格篩網(wǎng)、中層安裝5 mm×5 mm規(guī)格篩網(wǎng)、下層安裝3 mm×3 mm規(guī)格篩網(wǎng)。經(jīng)篩分后＞5 mm（上、中層篩網(wǎng)上）和部分3～5 mm的石料（經(jīng)分料斗調(diào)節(jié)）經(jīng)13#和14#膠帶輸送機(jī)返回立式?jīng)_擊破碎機(jī)做再破碎。另一部分3～5 mm的物料經(jīng)16#膠帶輸送機(jī)及其出料端的分料斗調(diào)節(jié)后分成兩部分，一部分經(jīng)20#膠帶輸送機(jī)至碾壓砂成品料堆堆存；另一部分經(jīng)18#和19#膠帶輸送機(jī)至常態(tài)砂成品料堆堆存。

4 工藝設(shè)計(jì)基本特點(diǎn)

一是于粗碎車(chē)間后及制砂車(chē)間前均設(shè)置調(diào)節(jié)料堆，使粗碎、中碎和制砂成為相對(duì)獨(dú)立的分單元，具有更好的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)性。

二是中碎采用GPY單缸液壓圓錐和HPY多缸液壓圓錐配合生產(chǎn)，這2種圓錐均采用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)，采用層壓破碎形式，不僅產(chǎn)量大，粒型也好，該種使用形式廣泛用于水電工程項(xiàng)目骨料生產(chǎn)中。其選用的HPY多缸圓錐，負(fù)荷率低，具有更好的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)性。

三是制砂設(shè)備選用PLS立式?jīng)_擊破碎機(jī)，是水電工程中主流的制砂設(shè)備，具有成品率高、砂子粒型好、級(jí)配合理等優(yōu)點(diǎn)。制砂設(shè)備數(shù)量選用2臺(tái)，單機(jī)負(fù)荷率低，具有更好的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)性，可適應(yīng)一定量的增容。

四是第三篩分車(chē)間選用2臺(tái)三層圓振篩，中下篩網(wǎng)選配分為5 mm×5 mm和3 mm×3 mm規(guī)格，通過(guò)選擇部分3～5 mm石料返回制砂機(jī)做再破碎的方法來(lái)調(diào)整砂子級(jí)配，該方法簡(jiǎn)單、效果好，已廣泛用于水電行業(yè)制砂生產(chǎn)中。

5 設(shè)備選型

5.1 粗碎設(shè)備

根據(jù)各車(chē)間生產(chǎn)能力，粗碎設(shè)備選定1臺(tái)ASD4836顎式破碎機(jī)，最大進(jìn)料粒度為800 mm，當(dāng)顎板開(kāi)口為150 mm時(shí)，處理能力440 t/h，即可滿足工藝要求，最大排料粒度約為250 mm，負(fù)荷率為0.85。

其主要技術(shù)參數(shù)：給料口尺寸寬910 mm，長(zhǎng)1 220 mm；最大給料尺寸770 mm；出料粒徑75～250 mm；主電動(dòng)機(jī)功率160 kW；生產(chǎn)率280～620 t/h；重量42 t。

5.2 中碎設(shè)備

粗碎料進(jìn)入中碎前需經(jīng)過(guò)預(yù)篩分，選出合適比例的40～80 mm大石，即500×15%=75 t，進(jìn)入中碎的石料流量為425t。中碎設(shè)備初步選用GPY300S-EC單缸液壓圓錐破碎機(jī)和HPY300F多缸圓錐破碎機(jī)配合使用。其中，GPY300S-EC單缸圓錐破碎機(jī)最大進(jìn)料粒度為320 mm，CSS=40 mm，處理能力為490 t,負(fù)荷率為0.87。依據(jù)其出料粒度曲線，＜40 mm石料占70%，＜20 mm石料占25%，＜5 mm石料占5%。

經(jīng)GPY300S-EC單缸圓錐破碎后的石料進(jìn)行篩分后，＞80 mm的127.5 t/h的石料進(jìn)入HPY300F多缸液壓圓錐破碎機(jī)進(jìn)行破碎。該機(jī)最大進(jìn)料粒度為108 mm，CSS=20 mm，處理能力為210 t/h，負(fù)荷率為0.61，最大出料粒度＜40 mm。其出料粒度中＜20 mm石料占85%，＜5 mm石料占25%。

GPY300S-EC圓錐主要技術(shù)參數(shù)：破碎錐大端直徑1 200 mm；進(jìn)料口尺寸380 mm；最大給料尺寸320 mm；排料口尺寸35～45 mm；生產(chǎn)能力350～520 t/h；電機(jī)功率250 kW；重量24 t。

HPY300M圓錐主要技術(shù)參數(shù)：破碎錐大端直徑1 100 mm；進(jìn)料口尺寸150 mm；最大給料尺寸120 mm；排料口尺寸16～45 mm；生產(chǎn)能力170～430 t/h；電機(jī)功率220 kW；重量26 t。

5.3 制砂設(shè)備

依據(jù)工程需要量要求，制砂車(chē)間綜合制砂能力應(yīng)達(dá)到175 t/h。依據(jù)中碎段的通過(guò)能力及出料級(jí)配，經(jīng)中碎后約會(huì)產(chǎn)生0～5 mm砂為53 t/h，故經(jīng)制砂車(chē)間需增加122 t/h的制砂量。制砂車(chē)間制砂設(shè)備配備PLS-1000Ⅱ立式?jīng)_擊破碎機(jī)2臺(tái)，中心葉輪單機(jī)通過(guò)能力為280 t/h，其成砂率按35%計(jì)算，實(shí)際單機(jī)通過(guò)能力約為200 t/h，負(fù)荷率約為0.71。

依據(jù)生產(chǎn)工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中，或調(diào)整部分3～5 mm石料回到制砂機(jī)做再破碎，以調(diào)整砂子細(xì)度模數(shù)，該選型制砂機(jī)通過(guò)能力具有充足的調(diào)整余量。

其主要技術(shù)參數(shù)：葉輪轉(zhuǎn)速1240～1460r/min；最大入料粒徑60 mm；出料粒徑5 mm(20%～60%）；處理能力250～400 t/h；功率2×200 kW；設(shè)備重量17 t。

5.4 第一篩分車(chē)間篩分設(shè)備

依據(jù)生產(chǎn)工藝，第一篩分車(chē)間處理量為500 t/h，篩分設(shè)備選用2YKRH2460重型圓振動(dòng)篩1臺(tái)，其最大處理能力為800 t/h。其上下層篩網(wǎng)規(guī)格為80 mm和40 mm，每層最大篩分通過(guò)能力為460t/h和315t/h，實(shí)際需承擔(dān)的篩分量為162.5 t/h和62.5 t/h。

其主要技術(shù)參數(shù)：篩面尺寸2400mm×6000mm；篩網(wǎng)層數(shù)2層；篩孔尺寸5～100 mm；篩面傾角200；頻率800 r/min；最大入料粒度300 mm；雙振幅6；處理能力140～800 t/h；電機(jī)37 kW；理論重量9.5 t。

5.5 第二篩分車(chē)間篩分設(shè)備

依據(jù)生產(chǎn)工藝，第二篩分車(chē)間處理量為552.5 t/h，篩分設(shè)備選用3YKR2460圓振動(dòng)篩2臺(tái)，其單機(jī)最大處理能力為800 t/h。3YKRH2460圓振動(dòng)篩上、中和下層篩網(wǎng)規(guī)格為40 mm、20 mm和5 mm，每層最大篩分通過(guò)能力為315 t/h、209 t/h和73 t/h，每層篩網(wǎng)實(shí)際需承擔(dān)的篩分量為212 t/h、107.5 t/h和26.5 t/h。

其主要技術(shù)參數(shù)：篩面尺寸2400mm×6000mm；篩網(wǎng)層數(shù)3層；篩孔尺寸5～100 mm；篩面傾角200；頻率800 r/min；最大入料粒度200 mm；雙振幅6～8；處理能力120～880 t/h；電機(jī)45 kW；理論重量11.05 t。

5.6 第三篩分車(chē)間篩分設(shè)備

依據(jù)生產(chǎn)工藝，第三篩分車(chē)間處理量為405 t/h，篩分設(shè)備選用3YKR2475圓振動(dòng)篩2臺(tái)，其單機(jī)最大處理能力為950 t/h。3YKR2475圓振動(dòng)篩上、中和下層篩網(wǎng)規(guī)格為10 mm、5 mm和3 mm，每層最大篩分通過(guò)能力為197 t/h、103 t/h和58 t/h，每層篩網(wǎng)實(shí)際需承擔(dān)的篩分通過(guò)量為132 t/h、87.5 t/h和52.5 t/h。

其主要技術(shù)參數(shù)：篩面尺寸2400mm×7500 mm；篩網(wǎng)層數(shù)3層；篩孔尺寸5～100 mm；篩面傾角200；頻率810 r/min；最大入料粒度200 mm；雙振幅6～9；處理能力150～950 t/h；電機(jī)55 kW；理論重量17.6 t。

5.7 第三篩分車(chē)間選粉設(shè)備

依據(jù)生產(chǎn)工藝，第三篩分車(chē)間設(shè)計(jì)選粉機(jī)1臺(tái)，主要控制常態(tài)砂中的細(xì)粉含量，設(shè)備選型SXL-900，處理量為80～160 t/h，滿足生產(chǎn)要求。

其主要技術(shù)參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速810 r/min；主軸電機(jī)功率37 kW；處理風(fēng)量107 500 m3/h；風(fēng)機(jī)功率132 kW；處理能力80～160 t/h；理論重量30 t。

6 結(jié)語(yǔ)

一個(gè)項(xiàng)目的骨料加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須根據(jù)骨料需要量詳細(xì)計(jì)算生產(chǎn)能力，再根據(jù)生產(chǎn)能力確定設(shè)備，避免供料不足或者設(shè)備利用率不高的現(xiàn)象。