桐子林水电站金龙沟人工砂石系统设计及优化改造

[摘 要] 文章桐子林水电站金龙沟人工砂石生产系统的生产规模、工艺流程、主要设备选择与配置、系统平面布置，并讨论系统存在的问题及解决办法。

[关键词] 金龙沟砂石系统；工艺布置设计； 优化改造；铜子林水电站

[作者简介] 杨伟山，广西水电工程局副总工程师，高级工程师，研究方向：水电工程技术管理，广西 南宁，530001

[中图分类号] TV73 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2013）05-0037-0004

一、概 述

桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内，是涯砻江下游最后一个梯级电站，总装机容量600MW，下距攀枝花市28km，上距二滩电站坝址18km，左右岸均有公路相同，对外交通方便。

金龙沟人工砂石生产系统主要承担桐子林水电站全部工程混凝土约178万m3所需的骨料供应任务，共需生产成品粗骨料约290万t，细骨料约120万t。

系统位于二滩坝址上游左岸约1km的金龙山上，利用原二滩大坝标砂石厂的场地及部分设施。料源为原二滩大坝标的料场（金龙山料场），岩性为正长岩。

根据主体工程施工进度安排，系统需满足混凝土浇筑高峰期月平均强度约6.65万m3的粗、细骨料供应。系统按每月工作22天，每天12小时生产（二班制）计算，毛料处理能力约670 t/h。系统成品料生产能力约540 t/h，其中人工砂生产能力约160t/h。

系统按生产四级配混凝土骨料的要求设计。各级配组成及供应量见下表1。

二、系统工艺流程、设备配置

（一）系统工艺流程

系统按粗、中、细、超细碎四段段破碎工艺设计，制砂采用棒磨机与立轴破联合制砂。粗碎采用开路生产工艺、中细碎、立轴破制砂采用闭路生产。根据工艺需要，系统设置了粗碎车间、半成品料仓、中细碎车间、筛分车间及筛分给料仓、超细碎及制砂车间、制砂给料仓、石粉回收车间、成品骨料竖井、成品骨料输送及装车系统、供水及废水处理系统、供配电及控制系统等设施。

1. 粗碎车间

粗碎车间配置1台JM1312HD颚式破碎机和1台C100颚式破碎机。配套给料设备分别为1台LT1500重型给料机和1台HF1345放矿给料机。

自卸汽车卸料至受料坑经颚式破碎后碎石料由胶带机送至半成品料仓，半成品料场容量约2.0万m3。进入粗碎的毛料粒径控制在700mm以下。

2. 预筛分车间

预筛分车间设置1台3YKRH2460重型筛分机和1台2WCD762双螺旋洗泥机。半成品骨料由胶带机运至预筛分车间筛洗分级后，粒径大于150mm和一部分80～150mm的碎石进入中细碎车间破碎，另一部分80～150mm碎石则直接进入成品骨料竖井，粒径小于40mm骨料进入螺旋洗泥机洗泥后和40～80mm骨料混合送至筛分给料仓（容积约为1500m3）。

3. 中细碎车间及中细碎筛分

中细碎车间配置两台圆锥破碎机，型号分别为HP500-C和HP500-M，中细碎筛分设备为1台3YKR2145筛分机。主要处理预筛后粒径大于150mm和80～150mm盈余部分的碎石，以及经筛分后40～80mm盈余部分的碎石。处理后5～40mm送至超细碎车间，40mm以上回路中细碎。

4. 主筛分车间

主筛分车间配置2台3YKR2460圆振筛。筛分后， 40～80mm骨料直接进入成品骨料竖井，盈余部分返回中细碎车间进行二次破碎， 20～40mm和5～20mm骨料一部分输送到成品骨料竖井，另一部分输送到超细碎及制砂车间。

主筛分间相应配套配置2台斗轮式洗砂机，1台QC3000刮砂机，处理筛分后<5mm的砂水混合骨料。

5. 超细碎及制砂车间

超细碎车间配置2台B9100立轴式破碎机、2台MBZ2136棒磨机及配套的螺旋分级机。超细碎及棒磨机车间设有给料仓（容积约为3000m3）。超细碎筛分车间配置2台2HS1860高频振动筛，主要处理立轴式破碎机破碎后的骨料，采用干法生产。

6. 石粉回收车间

石粉回收车间配置1套2SG48-120W-4A水力旋流器及2台砂水处理机。

7. 废水处理车间废渣

废水处理主要采用辐流式沉淀池工艺处理。废水经辐流式沉淀池反应处理后，水溢流到清水池回收利用，废渣通过装在池底的管路送到废渣沉淀池，经自然晾干后用运往弃渣场对堆放。

8. 料仓

系统设有半成品料仓、筛分给料仓、制砂给料仓和成品料仓等。

（二）主要设备配置

为保证系统运行可靠、高效、连续生产，系统配置见表2。

（三）系统布置

骨料生产系统布置在原二滩水电站砂石加工系统场地内，原场地高程范围为1235～1337m，并充分利用原砂石加工系统遗留的部分基础设施。系统各车间主要分布在5个平台上。

1. 1335m平台

粗碎车间及1#配电所布置在该平台上。该平台为原二滩水电站砂石加工系统粗碎车间所在地，受料坑及部分混凝土基础可以利用，回车场经修复改造后即可利用。粗碎车间距离采石场约300m，中间有交通洞相连。粗碎车间设两台型号分别为JM1312HD、C100的颚式破碎机。

2. 1320m平台

布置半成品堆场、预筛分车间、变电站及2#配电所。

半成品堆场堆料高度18，料堆容量2.0m3，并利用原有堆场下的廊道。廊道内布置B1000胶带机1台和5台振动给料机。

预筛分车间布置在半成品堆场廊道出口附近，筛分楼采用钢结构制作，安装一台3YKRH2460重型圆振动筛。

3. 1312m平台

布置中细碎车间、筛分调节料仓、超细碎及制砂给料仓。

中细碎车间配置两台圆锥破碎机，型号分别为HP500-C和HP500-M，中细碎筛分设备为1台3YKR2145筛分机，设备基础采用钢筋混凝土结构。

筛分调节料仓容量为1500m3，可满足2小时的筛分量，起缓冲调节作用。

制砂给料仓容量为4000 m3，可满足两个台班制砂量。

超细碎及制砂给料仓下均设钢筋混凝土廊道。

4. 1305m平台

布置筛分车间、超细碎及棒磨机制砂车间、石粉回收车间，及成品骨料竖井。

主筛分车间配置2台3YKR2460圆振筛，细碎车间配置2台B9100立轴式破碎机、2台MBZ2136棒磨机及配套的螺旋分级机。主筛车间采用钢结构，其余设备基础均为钢筋混凝土结构。

成品骨料竖井为原砂石系统所建，共7个，其中粗骨料4个，人工砂3个，成品料竖井总容量为5.8m3。其中80～150mm、40～80mm、20～40mm和5～20mm粒级各自储存在1个竖井内，每个竖井容量均为8000 m3，人工砂为2.5万m3。

每个竖井下均有廊道骨料运输洞连通，粗细骨料通过胶带机经运输洞运至成品料装车仓。

5. 1235m平台

布置有成品骨料装车仓及计量车间。骨料装车仓采用钢筋混凝土结构。

三、系统试运行及存在问题

系统自2010年3月8日开始试运行至同年5月底，由于系统设备故障较多，一直无法进行正常生产，而且产量、质量均不稳定，未能达到设计生产能力。针对这种情况，从毛料开采、系统工艺与设备性能、设备安装质量等方面入手对系统进行分析，找出存在问题。

1. 毛料开采爆破大块率偏高（700mm以上）

料场岩石为正长岩，具有硬度大、韧性好的特点。毛料开采爆破大块率（700mm以上）占40%左右。毛料块度较大直接影响毛料的挖运效率和粗碎破碎效率，另外增加二次解小工作量，从而导致粗碎处理效率低下。虽在爆破中多次调整了爆破孔排距、孔深、增加单耗药量等措施，爆破效果有所改善，但未达到理想效果，还需继续优化爆破参数。

2. 粗骨料级配不平衡，40mm以下骨料偏少

半成品500t/h左右的给料量进入预筛分处理后，约70%～80%的80mm以上骨料进入中碎HP500-C圆锥破碎机处理，中碎处理后的80mm以上和主筛分盈余部分40～80mm骨料回路（合计回路量约240t/h左右）细碎HP500-M圆锥破碎机处理。

骨料经中细碎圆锥处理后，破碎效果很不理想，40mm以上骨料偏多，约占60%～65%，以致骨料级配极不平衡。虽然采取了调整破碎机排矿口、骨料进料工况等措施，中碎圆锥排矿口在45mm时80mm以上骨料仍有40%以上，细碎圆锥排矿口在19mm时40mm以上骨料占60%以上，加上半成品中40mm以下骨料就很少，叠加效应以致成品骨料级配不均的矛盾更为突出。

3. 高频筛存在质量缺陷

超细碎筛分的2台2HS1860高频振动筛处理能力远达不到设计要求，经检测，当进料量在60t/h时，筛分机已经严重堵料，无法正常运行。

4. 成品储料竖井跌落高差过大是造成骨料逊径超标的直接原因。

5. 成品砂含水率超标。

四、系统优化改造

针对系统存在的上述问题，拟采用如下改造措施：

1. 增加2台细碎圆锥破碎机，相应增加2条B800胶带机。

原2台HP500圆锥破碎机作为中碎生产用，主要处理预筛分和中碎后的80mm以上骨料，新增的2台细碎圆锥破碎机主要处理筛分后40～80mm骨料。中碎筛分后40～80mm骨料经胶带机进入细碎圆锥破碎机，破碎后的骨料由胶带机送至主筛分车间。中碎筛分5～40mm骨料送到超细碎车间，砂则进入成品仓。

2. 新增2台圆锥破碎机分别为SANDVIK的CH440-MF圆锥破碎机，单机处理能力为114～248t/h，排矿口调整范围为10～32mm；最大给料粒径85mm；上海多灵的PYH-3-X圆锥破碎机，单机处理能力为145～380t/h，排矿口调整范围为13～38mm；最大给料粒径105mm。满足细碎设计最大处理量224.57t/h的要求。

3. 为尽可能满足中碎圆锥破碎机生产工艺原理要求、并保证骨料流程顺畅和溜槽不易于损坏，在预筛分出料口设置1个容量约15m3的集料斗，斗下配振动给料机，以便中碎圆锥破碎机均匀挤满给料。

4. 基于原有的2台2HS1860高频筛分机所存在的问题，将这2台高频筛更换为2台2YKR2460圆振动筛，并将原来的干法筛分改为湿法，由此相应配套新增2台PS2600斗轮式洗砂机。

5. 主筛分车间处理后40mm以下骨料可通过分料溜槽先全部进入超细碎车间，整形破碎后再进入成品料仓。

6. 为降低成品砂的含水率，将立轴破和相应筛分由湿法生产改为干法生产；控制立轴破料源汗水率；在棒磨机洗砂机下增设直线筛预脱水。

7. 增设二次筛洗车间。在成品骨料运输洞和装车仓之间增设二次筛洗车间，对中石、大石、特大石进行二次筛洗。

8. 新增设备。由于进行系统优化改造所新增主要设备见表3。

五、结 语

系统经过优化改造后，经过一段时间的试运行，系统已进入正常生产轨道，生产能力满足设计要求，成品粗细骨料各项技术指标均满足规范和业主要求，保证了桐子林水电站主体工程对砂石成品粗细骨料的需要。