溧陽抽水蓄能電站墊層料加工工藝

摘要：墊層料加工系統(tǒng)用于生產(chǎn)溧陽抽水蓄能電站工程所需墊層料、反濾料和級配砂，系統(tǒng)處理能力400t/h。文章主要介紹墊層料加工系統(tǒng)的加工工藝，墊層料、反濾料的摻配工藝，加工設備的選型和主要車間的工藝布置，供同類型系統(tǒng)設計參考。

關鍵詞：溧陽；抽水蓄能電站；墊層料；加工；摻配

中圖分類號：TV422 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0087-04

1 工程概況

江蘇溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市，樞紐建筑物主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠房（含地面開關站及副廠房）及下水庫等4部分組成。電站安裝6臺單機容量250MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量1500MW。

墊層料加工系統(tǒng)用于生產(chǎn)溧陽抽水蓄能電站工程所需墊層料、反濾料和級配砂。根據(jù)各部位墊層料和反濾料（含級配砂）匯總工程量，溧陽抽水蓄能電站主體工程共需墊層料和反濾料（含級配砂）總量63.5萬m3。

溧陽抽水蓄能電站所需墊層料和反濾料，采用下水庫微風化-新鮮凝灰?guī)r制成，料源的巖性以晶屑凝灰?guī)r為主，穿插分布有安山巖和花崗斑巖巖脈。生產(chǎn)的墊層料和反濾料均為連續(xù)級配，特殊墊層區(qū)料要求Dmax≤40mm，D90≤20mm，D15=0.5mm，小于5mm顆粒含量大于45%。

2 生產(chǎn)規(guī)模

根據(jù)施工進度計劃安排，墊層料和反濾料使用期在2011年5月到2015年3月，填筑高峰強度出現(xiàn)在2014年3月，其最大填筑強度為4.4萬m3/月。系統(tǒng)按每日兩班制生產(chǎn)，確定墊層料加工系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)模：實際處理能力為400t/h，實際生產(chǎn)能力為320t/h。

3 工藝流程

本系統(tǒng)需要生產(chǎn)2種級配的墊層料、2種級配的反濾料和級配砂。墊層料加工系統(tǒng)將分別生產(chǎn)5～80mm、<40mm、5～20mm、墊層砂、反濾砂等規(guī)格的半成品料。墊層料和反濾料采用人工碎石和砂通過機械摻配而成。

墊層料加工系統(tǒng)采用粗碎、中碎、細碎和超細碎四段破碎，工藝流程的設計考慮產(chǎn)品的石粉含量要求，除反濾砂的生產(chǎn)經(jīng)洗砂機去粉外，其他產(chǎn)品均采用干式生產(chǎn)；根據(jù)破碎設備的產(chǎn)品粒度特性，墊層料采用中碎后的半成品料與墊層砂摻拌而成；第一層反濾料采用5～20mm和反濾料砂摻拌，第二層反濾料采用5～80mm與5～20mm拌制。

3.1 主要破碎設備產(chǎn)品粒度特性

主要破碎設備產(chǎn)品粒度特性綜合考慮相關設備廠家提供的試驗數(shù)據(jù)（同類巖石），在設計排料口開度下的主要破碎設備產(chǎn)品粒度特性為：粗碎顎式破PE870×1060（排料口e=220mm），（通過某粒徑量占總量的百分比，下同）>150，45；150～80，23；80～40，15；40～20，9；20～5，6；<5，2。中碎圓錐破GPY1100/350（排料口e=40mm）：150～80，3；80～40，33；40～20，28；20～5，26；<5，10。細碎圓錐破DHGY-10-45（排料口e=25mm）：80～40，3；40～20，40；20～5，41；<5，16。立軸式破碎機的砂粒度為：成智立軸破P9000SD：5～20，1.7；5～2.5，23.6；2.5～1.25，7.5；1.25-0.63，28.1；0.63～0.315，15.7；0.315～0.16，13.3；0.16～0.08，10.1。

3.2 各料堆產(chǎn)品粒度特性

根據(jù)破碎設備產(chǎn)品粒度特性，工藝處理后粗骨料料堆半成品料的產(chǎn)品粒度特性為（通過率，下同）：80，97；60，85；40，64；20，36；10，20；5，10。5～80mm料堆：80，100；60，86.2；40，62.1；20，29.9；10，11.5；5，0。<40mm料堆：40，100；20，56.2；10，31.3；5，15.6。5～20mm料堆：20，100；10，45；5，0。細骨料料堆半成品料的產(chǎn)品粒度特性為：墊層砂：5，98.7；2，59.8；1，53.8，0.5，31.3；0.25，18.7；0.1，6.3；0.075，4.2。反濾砂：5，98.6；2，57.7；1，51.4；0.5，27.7；0.25，14.4；0.1，1.4；0.075，0。其中反濾砂經(jīng)洗砂機沖洗，其石粉或細砂損耗按5%計。

3.3 成品料堆產(chǎn)品粒度特性

根據(jù)各料堆的產(chǎn)品粒度特性，第一層反濾料采用5～20mm和反濾砂按1：1.5摻配，摻配后第一層反濾料的粒度級配為（粒徑，通過率，下同）：20，100；10，78；5，59.2；2，34.6；1，30.8；0.5，8.6；0.1，0.8；0.01，0。第二層反濾料采用5～80mm和5～20mm按1：0.5摻配，摻配后第二層反濾料的粒度級配為：80，100；60，90.8；40，74.7；20，53.3；10，22.7；5，0。墊層料采用半成品料和墊層砂按1：0.3摻配，摻配后墊層料的粒度級配為：80，97.7；40，72.3；20，50.8；5，30.8；0.5，9；0.075，2.1。均滿足設計繼配要求。特殊墊層料數(shù)量較少，宜采用<40mm和墊層砂按1：2摻配。

3.4 車間處理量

根據(jù)系統(tǒng)總處理量和流程計算，各車間的處理量為：粗碎車間，400t/h；中碎車間，400t/h；細碎車間，256t/h；立軸破車間，445t/h；一篩車間，400t/h；二篩車間，445t/h。

3.5 墊層料、反濾料摻配

墊層料、反濾料采用機械摻配，摻配前由室內(nèi)試驗結果確定摻配重量比例，計算出碎石半成品和砂料的摻配體積比，從而得出半成品料和砂料的摻配厚度，并通過取樣檢驗進行級配驗證。

墊層料、反濾料的摻配場地的底部預鋪一層碎石并碾壓密實，以減少堆存損耗和避免摻配場地底部土壤污染。每種成品料布置兩個區(qū)域依次進行摻配，墊層料、第一層反濾料每個區(qū)域面積約1000m2，特殊墊層料、第二層反濾料每個區(qū)域面積約600m2。摻配方式為碎石→砂→碎石→砂→……，依次水平鋪層進行攤鋪，攤鋪厚度根據(jù)試驗比例即每攤鋪1m厚的半成品料鋪一層砂。摻配時，采用3m3裝載機從料堆進行挖裝，15t自卸車運輸至摻配場。碎石卸料采用進占法，砂卸料采用后退法，并采用TY220推土機進行平料，每一區(qū)域的堆存高度以不超過3m為宜。

在摻配的過程中，定期對每一區(qū)域的摻配成品料取樣篩分，以復核顆粒級配、含泥量和顆粒形狀。在開采、上壩的過程中，采用3m3裝載機自下而上立面挖裝，配自卸車運輸上壩。

4 主要設備選型

4.1 粗碎

粗碎車間處理量為400t/h，粗碎一般采用的機型為顎式和旋回式破碎機。顎式產(chǎn)量較低、外形尺寸小、機重輕、價格低、土建工程量小，但針片狀骨料的含量較高?？紤]墊層料、反濾料的成品料要求和生產(chǎn)成本，選用2臺PE870×1060顎式破碎機，排料口為220mm時，單機處理能力約為310t/h，設備負荷率64.5%。

4.2 中碎

中碎車間處理量為400t/h，中細碎機型主要是圓錐式和反擊式，由于凝灰?guī)r原料采用反擊式破碎機易造成過粉碎。因此選用2臺GPY1100/350型圓錐破碎機，出口設定40mm時，單機處理能力為270t/h，設備負荷率為74.1%。該設備具有重量輕、生產(chǎn)能力大，自動化程度高、操作維護簡單、產(chǎn)品粒形好、易損件費用低等特點。

4.3 細碎

細碎車間處理量為256t/h，細碎選用2臺DHGY-10-45型圓錐破碎機，出口設定為25mm時，單機處理能力為160t/h，車間設備負荷率為80.0%。該設備具高破碎比，生產(chǎn)能力大，可生產(chǎn)大量40mm以下的產(chǎn)品，自動化程度高，排料口調整方便，易損件更換迅速。

4.4 制砂設備

立軸破車間處理量為445t/h，制砂主要機型是立式破碎機、反擊高效細碎機和棒磨機等，立式破碎機產(chǎn)量高、制砂成本低，但成品砂的粒形較差；反擊高效細碎機制砂機適用硬、脆物料的細碎與中碎；棒磨機制砂產(chǎn)量低、投入大、成本高?？紤]墊層料、反濾料對細骨料的要求、以及凝灰?guī)r制砂在我公司江蘇宜興抽水蓄能電站等工地采用立軸式破碎機的制砂經(jīng)驗，因此制砂設備選用貴州成智產(chǎn)的PL9000SD型立軸沖擊破碎機2臺，單機處理能力為180～250t/h，設備負荷率為78.0%。該設備破碎比大、能耗小、運轉平穩(wěn)、結構簡單、操作維修方便。

4.5 篩分與脫水設備

一篩車間選用1臺2YKR2460振動篩和1臺YKR2460振動篩，二篩車間選用2臺2YKR2460圓振篩，選用2臺FC-12洗砂機用于去粉，成品砂脫水選用ZSJ1233直線篩。

5 主要車間工藝布置

5.1 粗碎車間

粗碎車間由受料斗與破碎車間組成，破碎車間平行布置2臺PE870×1060鄂式破碎機、2臺GZZ1050振動給料機、1條BC1000出料皮帶機。原料由自卸車直接卸入料斗，由振動給料機喂入鄂式破碎機，加工成混合料落入B1皮帶機送至中碎車間。

5.2 中碎車間

中碎車間平行布置2臺GPY1100/350型圓錐式破碎機，破碎機的上部安裝分料叉管，下部安裝一條出料皮帶機，破碎后的混合料由B2皮帶機送至半成品料堆。

5.3 半成品料堆

半成品料堆直徑35m，高12.7m，容積4000m3，半成品料堆下設置地垅，地垅寬2.2m，高2.1m，長30m，地垅內(nèi)布置1臺皮帶機及4臺GZG90-4振動給料機，振動給料機的設置間距6米，半成品料通過振動給料機及B3皮帶機送至一篩車間。

5.4 一篩車間

一篩車間布置1臺2YKR2460型圓振動篩、1臺YKR2460型圓振動篩、上料皮帶機及出料皮帶機、分叉溜管等。來自半成品料堆的混合料，由2YKR2460型圓振動篩分離出>80mm、 5～80mm<5mm的石屑，將>80mm落入B6皮帶機送到細碎車間玻碎，5～80mm送到料堆，<5mm的石屑落入B7皮帶機送到制砂料倉；由YKR2460型圓振動篩分離出>40mm、<40mm的混合料，將>40mm落入B6皮帶機送到細碎車間玻碎，<40mm的混合料送到落入B7皮帶機送到制砂料倉或落入B5皮帶機送到其料堆。

5.5 制砂原料倉和制砂車間

制砂原料倉直徑22m，高8米，容積1000m3，地垅內(nèi)設置1臺皮帶機及2臺GZG90-4振動給料機安裝1臺GZG80-4電機振動給料機，振動給料機的設置間距8m。制砂車間平行布置2臺P9000SD型立軸沖擊式破碎機、1條進料皮帶機、1條出料皮帶機及分叉溜管，破碎后的混合料由B10皮帶機送至二篩車間。

5.6 二篩車間

二篩車間布置2臺2YKR2460型圓振動篩、上料皮帶機及出料皮帶機、分叉溜管等。來自超細碎車間的混合料，由2YKR2460型圓振動篩分離出>20mm、5～20mm、<5mm的砂，將>20mm落入B11皮帶機返送到制砂原料倉，5～20mm落入B13皮帶機送到料堆，<5mm的砂落入B14皮帶機送到墊層砂堆或落入B15皮帶機送到洗砂機，經(jīng)脫水篩后落入B16皮帶機送到反濾砂堆。

6 系統(tǒng)特點

本工程大壩填筑需要2種墊層料，2種反濾料，上庫庫底回填還需要級配砂，系統(tǒng)需要生產(chǎn)的品種較多。墊層料、反濾料采用混合料和砂摻拌，減少篩分環(huán)節(jié)，節(jié)約加工成本。墊層料、反濾料采用機械摻拌，摻配工藝簡單、摻配成本低。加工系統(tǒng)分別生產(chǎn)墊層砂和反濾砂，可滿足不同墊層料、反濾料的摻配需求。加工系統(tǒng)采用2套設備，可滿足不同時期工程填筑的不同需要，降低系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。選用設備可靠、重量輕、價格低，土建工程量小，系統(tǒng)建廠費用少；同時選用設備具備操作維護簡單、易損件費用低的特點，降低了系統(tǒng)的運行

成本。

7 結語

本系統(tǒng)于2011年年底投產(chǎn)，在試運行時期顯示，在設計開度下，凝灰?guī)r的破碎產(chǎn)品的粒度比廠家提供的試驗數(shù)據(jù)更細，通過調節(jié)破碎機的排料口開度大小，并對碎石半成品和砂的試驗樣品進行測定，得出了半成品料和砂料的摻配厚度，獲得了合格的墊層料和反濾料，同時加工系統(tǒng)也達到了設計要求320t/h的生產(chǎn)能力，可滿足4.4萬m3/月的填筑要求，目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。本系統(tǒng)的設計根據(jù)自身的特點，針對破碎料源的凝灰?guī)r巖性，充分利用人工碎石的產(chǎn)品粒度特性，采用了較為簡單的加工工藝和摻拌工藝，減少了設備和運行人員的投入，提高了機械設備的運行效率，降低生產(chǎn)成本，同時相應減少了土建的費用，節(jié)約了建廠成本。

作者簡介：岑叢定（1962-），男，中國水利水電第十二工程局有限公司高級工程師，研究方向：輔助生產(chǎn)系統(tǒng)設計。

（責任編輯：文 森）