洪口水电站天然砂石料生产系统优化改造

摘要：洪口水电站大坝砂石料生产系统原设计采用河床天然砂砾料进行筛分生产，并进行少量轧制，因征地原因，天然砂石级配与标书有重大出入，造成生产能力和骨料级配不能满足大坝浇筑需要，需对砂石料生产系统进行重大改造，提高轧制能力。洪口闽浙联合体结合系统喂料口为条筛的具体情况，探索出采用板式给料机输送超径料、新增轧石机回轧的改造办法，满足了生产要求，又节约了改造成本，较好地解决了改造难题，可为今后类似砂石料生产系统的生产能力提升改造提供成功借鉴思路。
关键词：天然砂石料系统改造条筛超径料板式给料机回轧洪口水电站

1工程概况
洪口水电站位于宁德市，是霍童溪干流梯级开发的第六级水电站，水库总库容约4.5亿m3，总装机容量为200mw，拦河坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高130m。大坝混凝土总工程量为76.8万m3，其中碾压砼65.7万m3，常态混凝土11.1万m3，施工高峰期混凝土浇筑为7.3万m3/月，常态0.8万m3/月。
2改造原因
2.1原砂石料生产系统设计配置思路
洪口水电站砂石料生产系统由闽江工程局勘测设计院设计。设计依据为业主标书提供的砂石料场勘测资料。砂石料生产系统的生产规模按8万m3/月配置，主要利用河床天然砂石料进行加工，设计思路是将大于300mm的超径料筛出作为弃料，仅把筛余的300mm以下的再进行筛分，并进行少量轧制，予以利用。
原砂石料生产系统具体布置见图1。其工作流程和原理如下：
（1）将采挖上来的天然料，通过四台喂料口条筛，分离出大于300mm的超径料，作为弃料。
（2）将筛余的300mm以下的天然混合料，由喂料口条筛下的1#皮带机运送到1#筛分楼筛分。
（3）1#筛分楼为一台ykr24×60单层筛，将80mm以上的骨料分离。
80mm以下的混合料由3#皮带和7#皮带机直接送往3#筛分楼。
大于80mm以上的骨料由2#皮带机输送到粗碎车间进行破碎。
（4）粗碎车间安装了两台pe750×1060，大于80mm以上的粗骨料经破碎后，由4#皮带机输送到2#筛分楼。
（5）2#筛分机是一台ykr16×45单层筛，将粗碎车间送来的破碎骨料分离成两部分：
大于80mm骨料，由5#皮带机送到中碎车间，由两台型号为pex-300×1300的颚破进行破碎，完毕后由3#和7#皮带机送至3#筛分楼。
而小于80mm以下的骨料，则由6#、3#、7#皮带机，直接送到3#筛分楼。
（6）3#筛分楼由两台香蕉筛3wzd24×60、两台螺旋洗砂机xl-914和两台圆振动脱水zkr12×30机组成：
香蕉筛的三层筛将前面经破碎后的混合料筛分成大中小三种成品料，分别由相应的皮带机送往各成品料堆。
筛余的底层的黄砂，则经过螺旋洗砂机冲洗后，由14#、15#皮带机运往黄砂成品料堆。
2.2原砂石料生产系统的实际产出水平
原砂石料生产系统建成后，由于征地等多方面的原因，投入使用的砂石料场与标书有很大出入，主要体现在料场砂含量远小于标书中勘测资料数据、超径蛮石的比率却大大超过标书中数据、采挖范围受到限制而大大缩小等方面，使得实际生产能力远远达不到设计能力，仅为5万m3/月，不能满足大坝要求实际浇筑需要，生产出的骨料级配也不理想，大骨料偏多，中小骨料和砂偏少，同时，因蛮石弃料增多，加大了生产成本，因筛余的利用料中的大石料偏多，轧制强度大，造成设备容易损坏。
由于上述原因，经参建各方 研究 ，决定对原砂石料生产系统进行改造，以提高砂石料产量，并增加中、小骨料产量。
3改造难点和方案比选
针对系统改造需要和施工条件、施工难点，设想了3个方案进行比选：
（1）改用大型颚破机直接喂料，不使用喂料口条筛，因喂料口进料平台是填筑建成的，按此方案改造，需加高4m，进料平台和喂料口土建需推翻重来，势力必耽误生产，不可行。
（2）另在本系统外建成一专门大型颚破机轧石系统，将蛮石弃料直接轧制利用或轧小后再运回，重建系统投资大，时间不允许，轧小后再运回，生产成本明显增加，且只能增多大骨料产量，对增大中小骨料产量无帮助。

（3）将喂料口的条筛栅格间距减小到150～160mm，在原喂料口条筛弃料口下方设一台板式给料机，在本系统边缘，沿1#皮带机，增设1台颚破和6台中碎，另辟一条破碎系统，蛮石和大于150mm的较大卵石经破碎后，由新增的18#、19#皮带机2条皮带机输送到3#筛分楼。同时，增设另1条17#皮带机，将从3#筛分楼出料皮带上的大骨料，送往2#筛分楼旁边的新增细碎机破碎，再送往3#筛分楼。由于本改造方案比较紧凑，做到了见缝插针，能够满足场地布置限制条件，同时，由于本方案能够在生产间隔时间施工，基本不 影响 生产，方案可行、 经济 。
经方案比选，决定采用（3）方案。
4改造方案的具体实施
4.1分成大于150mm和小于150mm两挡分别破碎处理
（1）将小于150mm天然料，用喂料口条筛下的1#皮带机运走，通过原骨料筛分系统进行筛分。
（2）大于150mm的较大卵石的天然料，通过一条设置在三个喂料口弃料出口处的板式给料机，输送给新增加破碎站
（3）经新增的破碎站破碎后的料，通过新增的皮带机送到3#筛分楼开始筛分，筛分之后送往成品料堆。
4.2板式给料机配置选型
板式给料机工作原理是借助驱动轴的转动，通过传动链轮带动封闭链带，使其作连续移动，从而达到传送物料的目的。由于板式给料机能够水平或带一定倾角运送较大直径的毛料，使之成为改造成败的关键设备。
根据 目前 河床天然骨料的特点，蛮石最大直径为600～700mm，但其含量很少，可以通过挖机在采挖过程中剔除。主要粒经为500mm以下，因此板式给料机的机型选定在带宽b=1000mm，生产能力30～300m3/h、给料速度为0.03～0.25m/s、驱动电机为功率7.5kw可调速电机，板式给料机的输送长度根据喂料口的地形情况定为20m。
4.3破碎设备的配置
由于本次改造的目的是为了增大系统的破碎能力，增加中小骨料的产量，因此主要的投入放在破碎设备上。粗碎选用一台pev750×1060颚破；细碎为6台pex250×1200颚破，破碎后的骨料由皮带机送往3#筛分楼，筛分后分送到各骨料堆。
4.4大骨料回轧方案布置
由于前期大骨料产量太高，已超出大坝rcc浇筑所需的用量，使得大骨料无处堆放，占用了大片场地。
对大骨料过多的处理，本次改造有两种途径：
（1）将成品大骨料皮带分出部分来进行内循环回轧。即在8#皮带机机头，分出部分大骨料，通过新增的17#皮带机，将料送入新增的4台型号为pex150×750细碎，破碎后通过6#等皮带机，返回3#筛分楼进行内循环。
（2）在2#筛分机进料皮带机头，用溜槽分出一部分骨料，通过新增的一台pex250×1200颚破，进行破碎，破碎后通过3条皮带中转返回3#筛分楼。
（3）通过装载机，将成品大骨料装入自卸汽车，盘运至喂料口，然后由改造后的骨料破碎系统，对大骨料进行破碎，增加中小骨料的数量，以达到满足大坝rcc所需骨料级配为止。
通过上述措施，可大大减少大骨料太多的 问题 ，从而达到节约成本的目的。
4.5改造后的系统平面布置图

5改造效果
按照上述方案，按期成功完成了系统改造。系统运行可靠，改造后的砂石料生产系统生产能力有了较大的提高，系统日最高生产能力从改造前的4419吨/天，增加到改造后的6880吨/天，能够满足洪口水电站二枯高峰期的骨料供应，且骨料级配得到大大改善，能满足均衡生产的要求，达到改造目标。
6经济效益
6.1在保证材料供给、保证工期方面最经济：
本次改造中增加一台板式给料机、12台不同大小的颚破和3条皮带输送机共投入约150万元，若系统不改造，工期将延误约半年以上，将会给工程带来较大的损失；若采用其它方案改造，不计新系统投资，拆除、砼龄期、重新制安将造成工期延误约两个月以上；若改用外购骨料，约需17万m3，供应难度大，且每方骨料成本提高15元以上，需多花费255万元以上。因而本改造方案最经济，是必要的。
6.2消化蛮石弃料，增加效益：
改造前每月约有10%～20%的蛮石弃料。二枯消化弃料约3.2万m3，混合料挖运及蛮石弃料总计约12元/m3，仅此一项，节约成本约38.4万元。
7结语
在利用条筛喂料口的原砂石料生产系统已投产的情况下，进行生产能力提升的改造，本方案经济可行，成功地解决了场地布置难题，不影响原系统的生产，又节约了改造成本，可为今后类似砂石料生产系统的生产能力提升的改造提供借鉴。