通口水电站骨料加工系统设计和运行管理分析

王金奎　付勇明

[摘 要]通口水电站砂石料加工系统的原料是开采清林湾料场，该系统生产的各种级配的人工骨料供大坝和厂房使用，设计生产率高达300t/h，其中制砂100t/h，相应半成品的生产能力为350t/h。该大坝为碾压混凝土大坝，在历经2年多的生产和运行中，为大坝提供了足够的骨料，同时积累了不少经验。本文主要从该系统的工艺流程、系统布置、生产能力、运行管理等方面进行分析，以及对该加工系统的优越性和重要性，并在生产和运行当中出现的问题及相应改进方法进行了客观分析。

[关键词]砂石料加工系统；人工骨料；工艺流程；运行管理

[中图分类号]X820.3 [文献标识码]A

1 引言

通口水电站大坝为碾压混凝土大坝，其坝高73.5m，坝顶长219m，大坝和厂房的混凝土量约为39.2万m3。该水电站的砂石加工系统主要是用来生产各种级配的人工骨料，提供大坝和厂房混凝土骨料。

通口水电站大坝和厂房分别是由中国水利水电第五工程局和中国水利水电第十工程局施工，其砂石骨料加工系统是由水电第五工程局负责设计、修建、生产。本骨料加工系统是开采青林弯料场作为原料，并将原料加工成所需的人工骨料，该大坝为碾压混凝土大坝，系统担负着碾压混凝土坝和厂房混凝土骨料的质量要求。人工骨料加工系统的工艺流程和系统布置比自然砂石料加工系统要复杂得多，因此在设计时要考虑到设备的性能、效率计算、闭路或开路生产，最主要的是人工骨料加工系统必须保证成品砂的生产量，在设计时进行了大量的计算和设备选型。该系统于2003年2月投产，历经2年多的高强度施工，第一台机组于2005年6月底发电，砂石料加工系统发挥了重要作用。该系统设计生产率高达300t/h，其中制砂100t/h，相应半成品的生产能力为350t/h。在2年多的实际生产过程中，积累了宝贵的经验。

2 料源开采及质量要求

2.1 料源

料场开采边界按征地范围确定，根据《招标文件》：清林湾料场位于通口水电站大坝轴线上游约0.2～0.6km的右岸，有效储量为91.8万m3，整个工程骨料生产的原料开采总量为39.2万m3自然方，储量充足。

2.2 主要开采工程量及质量要求

该料场开采石料主要作为大坝和厂房混凝土骨料料源，共需合格的砼人工骨料总量约为547792m3。砂石料加工原料最大粒径小于600mm的新鲜石料。

3 工艺流程和系统布置分析

该系统是用清林湾料场开采的石料作原料经过粗碎、中细碎、筛分冲洗、制砂、脱水、堆存等流程生产混凝土骨料，系统的破碎车间和筛分车间生产流程设计各有特点。实际生产情况表明，系统最初的流程设计和布置基本合理成功的，但也出现过一些问题，承包商根据实际生产的具体情况和需要作了一些改善，生产系统最终的流程布置情况如下。

3.1 工艺流程

从上图可看出，该系统有几个破碎车间和筛分车间，粗碎车间为开路流程，中细碎车间为闭路流程，通过初筛、复筛、细筛将毛料全部加工成合格骨料。

系统充分考虑了砼对各种级配骨料的需求比例，在生产流程中通过分料漏斗控制分流比例以达到骨料生产的产需平衡。同时使用半成品料堆和制砂储料料仓进行生产调节，这样设计能充分发挥各部分的生产潜力，改善骨料级配，平衡生产，节约生产资源。

系统的粗碎车间将小于600mm的开采石料作为原料，原料进受料仓后经振动喂料机喂入颚式破碎机（PEF0912型，有一台备用）进行破碎。在高峰期，可以采用两套粗碎并联运行。粗碎产品由输送机送至半成品料堆堆存，半成品料堆的储存量为4000 m3，料堆高度16m，在中细碎车间和筛分车间出现故障或没运行时，粗碎车间可以先单独加工生产优点，直到半成品料堆堆满，确保后续生产有足够料源，可提高系统的生产率。

中碎车间为闭路流程，平时只将半成品料中的80～150mm进行破碎，但在生产时容易出现大石骨料偏多，因此可以通过分料漏斗将80以上的骨料经输送带全部进入中碎反击式破碎机（PFQ1212型）进行破碎，来调节系统平衡生产。

在生产粗骨料的同时将制砂原料堆作为制砂原料缓存，由于经粗碎和中碎系统破碎出来的人工骨料含砂量极少，因此在制砂系统布置了2台冲击式制砂机（PL-1000型）制砂，并配置筛分机（2YK2460型）进行筛分冲洗，筛出的粒径>5mm的料送回制砂流程进行闭路循环；3mm～5mm的料经分料漏斗作为成品料或返回制砂机进行人工砂的细度模数调整，<3mm的砂水混合料进入洗砂机漂洗脱水。从冲击式制砂机制砂设计参数来看，完全能满足系统设计需要量，但在实际运行生产中跟设计值相差很大，于是请设计厂家到现场指导，其中主要原因是制砂机的进料量没达到设计要求，可以从制砂机的电机电流量（运转时）看出来，致使破碎循环次数过多，破碎后易增加细砂和石粉量被水带走。其二是进入洗砂机水的流量过大将细砂和大量石粉冲走。其三是洗砂机蓄水容量比较小，给砂的沉淀时间太短，部分砂还来不及沉淀被水带走。经过整改后，制砂稍有好转，但还是不能达到系统设计要求，说明单靠反击式制砂机制砂效率不高，经以往的经验，必须配置棒磨机同时制砂才能满足要求。因此通口水电站砂石加工系统中的制砂设备是不足的，虽然对工程的进度有一点的影响，但改进后满足了要求。

3.2 系统布置

系统布置在靠江油—北川公路边之坝轴线下游，占地20000m3，整个系统依地势布置，主要分成三个台阶，成品料直接有输送带送入拌和系统料仓内，无需使用机械运输。

根据系统流程分为：主要包括粗碎车间、半成品料仓、粗筛分、中碎车间、复筛分、制砂原料堆、制砂车间、细筛分、成品骨料料堆、沉淀池。

由于系统组建在山坡上，使用平台面积受到限制，进料平台与成品料仓落差较大，加上骨料加工系统与拌和系统穿插布置，致使系统布置复杂化，导致输送带和溜槽用量过大，但最终系统布置是合理的。整个系统电源控制由一个中央控制室全面控制，各破碎系统可以单独运行，单独检修，单独保养，其它部分照常运行，不会影响生产。

4 生产能力分析

根据施工总进度计划，混凝土高峰浇筑强度45000m3/月，骨料系统设计生产能力为63000 m3/月，按每月工作25天，日生产能力为2352m3/d，高峰期每日三班生产，日生产15小时计算，小时产量为170m3/h，即：270t/h。因此成品骨料生产系统的生产能力按300t/h设计，其中制砂100t/h；那么，相应半成品的生产能力为350t/h就可以满足要求，并有所富余。

然而，在实际运行中，生产能力满足不了工程进度要求，生产骨料量少，特别是含砂量骗低，因此对系统进行两次大的改造，第一次在主要是解决粗碎进料仓出料的问题，首先对两台粗碎的进料仓和该料仓出口的尺寸进行修改，同时减小粗碎锷式破碎机的开口尺寸以增加含砂量；第二次改造增加制砂原料堆，并增加一条输送带将原料送入制砂系统闭路流程内加工，提高了砂的生产能力。经过两次改造，较成功解决了粗碎进料仓出料的问题，提高了粗中碎生产砂的含量，改造后基本解决了骨料平衡问题，提高成品砂的含量。

5 运行管理

系统运行25天/月，生产14小时/天，设备维护2小时/天，每天必须全面检查、发现问题及时处理，包括所有设备、桁架、螺栓、皮带、控制系统、筛网等等是否正常，细节性的很多，未处理完不能生产，避免其更严重的损害，同时维修质量也难以控制。设备维护必须派专业技术人员，还要通过专业培训，一是能保证生产进度、二是能保证生产质量，否则难以保证整个工程质量和进度的要求。

6 结语

通口水电站的砂石骨料加工系统圆满完成了任务，保证了水电站高强度的施工要求，满足了水电站的质量要求。从设计、采购、安装、运行、管理等都是每位需要去学习和探讨的，不断总结出新工艺、新方法、新管理办法，使其更完善，以确保成本最低、质量最高、进度更快。砂石骨料加工系统专业性很强，需要更多专业性人员去研究和评论，让砂石骨料加工系统发展得更远、更先进。

[参考文献]

[1] 韩守江，侯春艳，东迎新.关于水环境和水环境问题的思考[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2000（05）.

[2] 胡喜荣.陈家庄水库对水环境影响的分析[J].海河水利，1994（06）.

[3] 谢忠岩.水环境价值理论初探[J].中国环境管理，2002（02）.

[4] 马桂芬.区域水环境问题与经济社会可持续发展[J].内蒙古科技与经济，2000（02）.