坪頭水電站廠區人工骨料加工廠的改擴建

柏仲生，秦光輝，劉亞洲，宋祺弢

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

坪頭水電站工程由首部樞紐、引水系統及地下廠房系統等水工建筑物組成。

首部樞紐從左到右由進水口、左岸擋水壩、沖砂閘、三孔泄洪閘及右岸擋水壩等建筑物組成。閘頂高程915m，最大閘高33m，閘壩軸線長108m。

引水系統沿美姑河左岸布置，包括引水隧洞、調壓室和壓力管道。引水隧洞長約12 761m，開挖斷面為馬蹄形斷面，開挖尺寸為5.36～5.5m×6.5～6.8m。調壓室布置為埋藏式，由上室交通洞、上室、及豎井組成。壓力管道主要由上平段、蝶閥室及交通洞、上豎井段、中平段、下豎井段和下平段組成。

廠房系統為地下式，由主副廠房、安裝間、主變室、尾水洞、交通洞、母線洞、排風(出線)洞等組成，總裝機容量180MW(3×60MW)。

2 改擴建前人工骨料加工廠基本情況

2.1 加工能力及主要設備

坪頭水電站廠區人工骨料加工廠原由水電八局承建，后轉由水電三局負責運行管理及維護。該加工廠承擔工程引水隧洞4號支洞以下所有工作面及廠區樞紐混凝土所用成品砂石骨料的生產。加工廠成品骨料生產能力約80t/h，其中粗骨料50t/h，細骨料30t/h。成品骨料最大粒徑為80mm，以回采洞挖出渣料作為毛料。

加工廠由粗碎車間、中碎車間、細碎制砂車間及2個篩分車間組成。其主要破碎設備有PE600×900型顎式破碎機1臺、PEX250×1200型顎式破碎機1臺、PE400×600型顎式破碎機1臺、VI6000型立軸式沖擊破碎機1臺。主要篩分設備有180-16LM 3YKR1548篩分機2臺、YK1543篩分機1臺。加工廠主要設備見表1。

表1 主要設備配置

2.2 主要工藝流程

本系統回采小于500mm的石渣，經自卸汽車運到粗碎車間受料口，經給料機進入顎式破碎機，破碎后通過膠帶機進入預篩分車間。

預篩分車間布置1臺3YKR1548篩分機(1號振動篩)。1號振動篩設一層篩網，篩孔尺寸為80mm。經預篩分分級后大于80mm的碎石進入中碎車間。破碎后物料與預篩分分級后小于40mm的物料一并由膠帶機送入調節料倉。

篩分車間共布置2臺篩分機(2號、3號振動篩)：2號振動篩為1臺3YK1543篩分機，設四層篩網，篩孔尺寸分別為40、20、10、5mm。經篩分分級后20～40mm、5～20mm、5～10mm碎石經膠帶機可分別進入中、小石及豆石成品料倉；大于40mm物料和部分20～40mm、5～20mm的中、小石(含米石)通過分叉料斗進入制砂車間。

3號振動篩為1臺3YKR1548篩分機，設一層篩網，篩孔5mm。3號篩分機篩分后小于5mm的物料通過膠帶機進入成品砂倉；大于5mm的物料由膠帶機返回立式沖擊破碎機進行閉路生產。

2.3 調節料堆與成品料堆

(1)調節料堆。系統內布置調節料堆一個，堆放小于80mm的混合料，料堆總容積800m3。

(2)成品料堆。成品料堆分碎石堆、砂堆，其中碎石堆為4個，分別存放大石(40～80mm)、中石(20～40mm)、小石(5～20mm)和米石(5～10mm)，總容積為7 200m3；砂堆總容積為2 600m3。

2.4 主要破碎設備工況

經水電三局現場對主要破碎設備進行測試，測試瞬時產量如下：

(1)粗碎設備。粗碎設備PE0609型顎式破碎機破碎能力約96t/h。

(2)中碎設備。中碎設備PE0406和PEX251250顎式破碎機各1臺，破碎能力共計約為74t/h。

(3)細碎、制砂設備。細碎制砂設備為VI6000立式沖擊破碎機1臺，通過能力共計約為80t/h，其中人工砂產量約26t/h。

根據以上測試成果及對現場情況的分析，粗碎設備產量基本屬于設備正常使用范圍。據現場運行人員反映，中碎設備以上產量均為PEX251250生產，PE0406難以正常生產。細碎制砂設備產量基本屬于設備正常使用范圍。

3 加工系統改擴建

由于在主體工程實施過程中，現場條件發生了較大的變化，根據新的目標工期及施工總進度安排，相應部位混凝土的月高峰強度約為18 000萬m3，原有的廠區人工骨料加工系統生產能力已不能滿足新的混凝土澆筑強度需求，因此需進行改擴建。

3.1 加工廠規模

加工廠改擴建后需滿足每天二班制連續生產，毛料處理能力為150t/h，成品骨料生產能力為120t/h，其中成品粗骨料生產能力為70t/h，成品細骨料生產能力為50t/h。

3.2 主要工藝流程

加工廠改擴建時對工藝流程進行了如下調整：

(1)增加中碎車間的閉路循環，即增加篩分車間至中碎車間膠帶機，以滿足立式沖擊破碎機進料大于40mm。

(2)恢復40～80mm出料膠帶機，以確保少量三級配混凝土的大石用料。

(3)3號振動篩增加3mm篩網及相應配套的設施(或膠帶機、或分叉溜槽等)，將3～5mm的粗砂進立式沖擊破碎機閉路循環，以減少成品砂中粗顆粒含量，使成品砂細度模數及顆粒級配滿足電站混凝土工程要求。

(4)增加選粉機。該機設于立式破碎機出料口，針對細骨料石粉含量較高的特點，回收細骨料中多余石粉。

改擴建后的骨料加工廠工藝流程見圖1。

圖1 廠區人工骨料加工廠工藝流程

3.3 新增主要設備

對原有設備情況綜合分析后，改擴建需要新增的設備見表2。

表2 新增主要設備

4 新增投資估算

新增投資估算主要包括新增設備費用和新增土建費用兩部分。新增主要設備費用約120萬元(見表2)。新增土建費用根據同類工程經驗類比，系統改擴建增加土建工程量估算見表3。

表3 新增工程量估算

綜合上述分析，坪頭水電站廠區人工骨料加工廠改擴建需新增費用總計約為200萬元。

5 結束語

坪頭水電站廠區人工骨料加工廠改建前因運行時間較長，原有設備老化較嚴重，多數情況下難以達到額定產量；且后期現場條件發生變化，混凝土強度增加幅度較大，對加工廠生產能力提出新的要求。改擴建設計除增加中碎車間的閉路循環、恢復40～80mm出料膠帶機等流程外，另針對細骨料石粉含量較高的特點，新增設選粉機以回收細骨料中多余石粉，較好地調整了細骨料中的石粉含量。

運行結果表明，坪頭水電站廠區骨料加工廠經改擴建后，生產能力、產品質量均得到較大提高，較為圓滿地解決了廠區混凝土骨料的供應缺口問題。

致謝：本文得到了徐寅、曹華兩位老師的悉心指導，在此表示衷心感謝！