某抽水蓄能電站砂石骨料加工系統設計淺析

劉君成，肖微，王凱

（1.國網新源控股有限公司技術中心，北京市 100161；2.國網新源控股有限公司，北京市 100053）

某抽水蓄能電站砂石骨料加工系統設計淺析

劉君成1，肖微1，王凱2

（1.國網新源控股有限公司技術中心，北京市 100161；2.國網新源控股有限公司，北京市 100053）

抽水蓄能電站砂石骨料加工系統設計，一般包括容量選擇、設備配置、過程質量控制及污水處理等內容，需要結合具體工程特點及要求進行設計。

砂石骨料；加工系統；容量選擇；質量控制

0 引言

人工砂石料相對于天然砂石料具有料源廣泛、品質穩定、供應量充足等特點，目前抽水蓄能電站建設大都采用人工砂石料作為混凝土骨料、墊層料、反濾料來源，砂石料質量、供應能力對工程建設實體質量及工程進度產生著直接影響，應對原巖開采、加工系統設計、加工過程管理等給予足夠重視；同時砂石骨料加工系統生產過程中，由于加工工藝的需要，會產生較多的廢水，隨著國家對環保、水保要求的不斷提高，系統廢水處理也是生產過程中必須重視的重點工作之一[1-2]。

1 工程概況

某抽水蓄能電站工程混凝土骨料、墊層料、碎石料及反濾料料源，均由人工砂石骨料加工系統提供，本工程所需混凝土總量約66.82萬m3（含噴混凝土），墊層、碎石料及反濾料等約15.48萬m3。

2 砂石骨料系統容量選擇及設備選型

2.1 砂石骨料需求分析

本工程混凝土骨料、墊層料、碎石料及反濾料均由下庫區人工骨料系統加工，所需混凝土總量約66.82萬m3（含噴混凝土），墊層、碎石料及反濾料等約15.48 萬 m3。

經核算本工程所需骨料共為163.06萬t（見表1）。

表1 骨料需求量統計表Tab. 1 Aggregate demand statistics

2.2 砂石骨料加工系統生產能力分析

根據混凝土澆筑強度曲線混凝土澆筑強度最高的月份為2013年4月，月澆筑混凝土量約為4.34萬m3，墊層、反濾料施工強度約為0.72萬m3。

根據國網新源公司Q/GDW 46《抽水蓄能電站砂石加工系統設計導則》[3]：

成品砂石月需用量Q1：

式中：Q1——成品砂石每月需用量，t/月；

Qmc—— 高峰期月強度（同時段混凝土、墊層料、反濾料施工強度），m3/月；

A—— 每立方米混凝土（或墊層料、反濾料）的砂石用量，無試驗資料時按2.2t/m3取值。

砂石加工系統月處理能力Qm：

式中：γ—— 砂 率，γ=7.5× 細 度 模 數 Mx+22.1（%）=7.5×2.8+22.1（%）=0.43；

η—— 計入加工、運輸、堆存等損耗后的粗骨料成品率，η=0.9；

η2—— 計入加工、運輸、堆存等損耗后的粗估料成品率，η2=0.74。

砂石加工系統小時處理能力Qh：

式中：Qh——砂石加工系統小時處理能力，t/h；

M——月工作日數，可按每月25d取值；

N——日工作小時數，按每日14h（二班制）取值。

擬訂砂石骨料系統設備投入見表2。

表2 砂石骨料系統設備配置表Tab. 2 Sand aggregate system equipment configuration table

3 砂石骨料加工過程質量控制要求

3.1 砂石骨料質量影響因素分析

影響人工砂石料質量的原因主要為設備、材料、工藝、人、環境五大因素。其中設備因素包括：破碎機的選型；篩分機安裝角度和篩網孔徑、進料量；棒磨機的裝棒量，進水量、棒徑配比、給料量和給料粒徑等；材料（料場）含雜質、軟弱顆粒、破碎帶、夾泥層和弱風化巖石等；工藝設計不合理，開路循環和閉路循環導致預篩分機壓料，篩不透等現象；運行人員對新設備、新工藝不熟悉等原因[4-7]。

3.2 砂石骨料加工過程質量控制要點（見表3）

表3 砂石骨料系統質量控制要點Tab. 3 Sand aggregate system quality control points

3.3 砂石骨料加工質量過程控制措施

（1）料場開挖質量控制。

毛料的質量直接影響成品砂石料的質量。在料場開采作業過程中質量控制的主要內容包括：①在設計選定的料場范圍內開采；②覆蓋層、雜物、無用料層等按設計要求清除并運至指定的棄料場；③場區道路布置合理、料場排水設施及風、水、電系統及時構建并有效運行；④開采作業安全措施及環境保護措施的落實；⑤毛料質量符合標準要求；⑥按合同文件與施工技術規范要求應控制的其他內容。積極探索和采用新技術、新工藝進行施工，以控制爆破石料的最大粒徑不超過750mm。對在裝載毛料作業過程出現有較為集中的夾泥層、樹根等雜物應預先清除，防止與有用料混合而影響毛料質量，從源頭上把好毛料質量關。

（2）毛料破碎（半成品）質量控制。

毛料質量控制情況直接影響下道工序的加工質量。毛料質量控制內容：①對來料中含有雜物、風化石等不符合要求的石料必須清除干凈后才能進入備料倉，對無法清除的作廢料處理，避免不合格的石料進入系統；②爆破后的松方進行灑水潤濕，可減少料場挖裝和生產過程中產生的粉塵，并有利于下道工序的沖洗；③須經常檢查顎式破碎機襯板和反擊式破碎機板錘磨損情況，并根據其磨損情況調整排料口的尺寸，以控制最大排料粒徑不超過200mm。

（3）砂石料成品保護。

不同粒徑的骨料應分別堆存，嚴禁相互混雜和混入泥土；裝卸時，粒徑大于40mm 的粗骨料的凈自由落差不應大于3m，應避免造成骨料的嚴重破碎；料場應有良好的排水設施，雨季應準備防雨布遮蓋，當骨料含水率發生變化時應重新確定實際含水率，并及時調整施工配合比；夏季宜設置遮陽棚設施，防治骨料暴曬溫度過高，以利于混凝土拌和過程中的溫度控制。

4 環境保護和水土保持

4.1 設計標準

砂石料沖洗廢水處理后回用，根據《水電工程施工組織設計規范》（DL/T 5397—2007）規定：“砂石加工、混凝土生產等產生的廢水應進行適當處理后回收利用或排放，回收利用水的懸浮物含量不應超過100mg/L”，故此，砂石料加工系統的沖洗廢水處理到SS≤100mg/L后回用。

4.2 處理方案及工藝流程

建議采用DH高效旋流凈化法。其利用直流混凝、微絮凝造粒、離心分離、動態把關過濾和壓縮沉淀的原理，將廢水凈化中的混凝反應、離心分離、重力沉降、動態過濾、沉渣（泥漿）濃縮等處理技術有機組合集成在一起，在同一罐體內短時間（20～30min）完成廢水的多級凈化。

砂石骨料沖洗廢水進入調節池，經泵抽至凈化器，同時利用負壓原理將藥劑與廢水一并吸入管道中初步混合后進入DH高效旋流凈化器，在凈化器內經混凝反應、離心分離、重力分離、動態過濾及沉渣濃縮等過程從凈化器頂端將凈化后的清水排出送入清水池，接著對清水進行回用或利用其進行反沖洗，從而實現廢水的循環利用。濃縮后的沉渣（泥漿）從底部排出至泥漿池，泥漿由雜漿泵抽至壓濾機脫水，脫水后的泥餅外運至渣場堆放。經過一段時間的運行，需對凈化器進行反沖洗。在廢水處理系統出現故障時或廢水短時間內超過系統處理能力時，可將廢水暫時排放至事故蓄水池，在廢水處理系統恢復正常運行前，應暫停砂石料系統的運行，工藝流程詳見圖1。

圖1 DH高效旋流凈化法處理工藝流程圖Fig. 1 DH process flow chart of high efficiency rotational flow purification

對于凈化器濃縮后的沉渣（泥漿）的處理是砂石料廢水處理系統中最為重要和關鍵的環節，一般可采用自然干化、壓濾（板框壓濾機、帶式壓濾機、箱式壓濾機）、離心（離心機）分離等3種方法。

結合在建工程的實際經驗，選擇一臺帶式壓濾機和一臺箱式壓濾機作為砂石料廢水沉渣（泥漿）的脫水設備。根據本工程砂石骨料加工系統的規模，廢水處理系統主要工藝參數見表4。

表4 砂石料加工系統廢水處理主要工藝參數及設備Tab. 4 The main processing parameters and equipment list of the waste water treatment system of the sand stone processing system

4.3 設備運行

砂石料廢水處理系統應與砂石料加工系統同時建成并投入運行。為保證砂石料加工系統廢水處理站的有效運行，建設單位應把廢水處理站的建設與有效運行作為合同條款納入工程承包合同，工程完工施工人員退場前需回填沉淀池，平整、清理場地，并進行達標驗收。廢水處理設備應在砂石料加工系統投入生產之前安裝到位，做到與砂石料生產系統同時運行，避免因采購時間差異從而影響施工進度。

砂石料廢水處理系統產生的泥餅量較大，須及時清理，運至渣場堆存，具體清運時機及堆存地點由環境監理確定。對于突發性事件如廢水處理系統無法正常工作時，大量的生產廢水將直接流入周邊地表林地，形成地表徑流，對周邊環境造成污染影響。大量含SS的廢水形成泥漿覆蓋在地表，將造成土壤鈣化板結，對植被造成影響。因此環境保護設計將制定嚴格的風險防范措施，制定有效的事故應急預案，防止事故廢水排放造成土地污染。地方環境保護主管部門應定期對處理站的運行進行監督檢查，掌握廢水處理站運行情況，對不良情況提出書面或口頭整改意見。

5 結束語

為保證骨料加工系統安全可靠運行，應充分考慮考設備損耗、易耗部件備用問題以及設備檢修、維護所需花費的時間，同時考慮由于天氣原因造成的生產能力降低，應留有足夠的生產能力裕度。

應在骨料供應的低峰期提前備料，以備高峰期使用，可以適當降低高峰期的骨料生產壓力，施工方應做好骨料成品質量檢查及骨料成品保護工作，保證出站骨料均為合格骨料。

對于施工過程中的廢水應做到處理后循環利用，廢渣清運，避免對環境造成影響和破壞，滿足地方環保、水保要求。

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Simple Analysis of a Pumped Storage Power Station Sand Aggregate Processing System Project

LIU Juncheng1，XIAO Wei1，WANG Kai2
（1.State Grid Xin Yuan Company Ltd. Technology Center，Beijing 100161，China；2. State Grid Xin Yuan Company Ltd，Beijing 100053，China）

The design of sand aggregate processing systems in pumped storage power station，generally includes specific contents such as capacity selection，equipment configuration，process quality control and sewage treatment and so on，needs to be designed complying with actual engineering characteristics and requirements.

sand aggregate； processing system ； capacity；quality control

TV42

A

570.20

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.02.019

2016-04-04

2016-05-21

劉君成（1983—），男，本科，工程師，主管工程管理，水利水電工程。E-mail：370928789@qq.com

肖 微（1980—），女，碩士，工程師，主管水力機械，水利水電工程。E-mail：86995927@qq.com

王 凱（1981—），男，碩士，高級工程師，主管工程管理，水利水電工程。E-mail：sgxywangkai@qq.com