SETH水利樞紐工程人工骨料加工系統設計

陳 濤

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730046）

1 工程概況

SETH水利樞紐碾壓混凝土重力壩混凝土澆筑主體工程總量約83.16萬m3，其中大壩工程混凝土澆筑約為76.57萬m3。臨建工程混凝土澆筑約為0.5萬m3；廠房混凝土約3萬m3。因此，薩爾托海水利樞紐混凝土總量約86.7萬m3，其中三級配混凝土澆筑約62.5萬m3，二級配混凝土澆筑約24.2萬m3。大壩及電站各標砂石骨料需要量如表1所示。

2 系統設計

2.1 設計依據

中華人民共和國電力行業標準《水利水電工程砂石加工系統設計導則》（DL/T5098-1999）；《水利水電施工組織設計規范》；粒度特性：破碎產品粒度特性采用相關設備廠家提供的試驗數據（同類巖石）。

2.2 設計原則

一是確保SETH水利樞紐工程施工進度和工程質量，砂石系統設計遵循“加工工藝先進可靠、成品砂石質量符合規范要求、砂石生產能力滿足工程需要”的原則。

二是在保證砂石生產質量和數量的前提下，選擇砂石單價相對較低，總投資相對較少的設計方案。

三是為提高砂石系統長期運行的可靠性，砂石系統加工關鍵設備采用技術領先、質量可靠、單機生產能力大、使用經驗成熟的先進設備。

四是充分利用地形地貌特點，使總體布置緊湊、合理，降低工程造價。

2.3 系統總規模

2.3.1 整體能力 根據本標段施工進度安排，混凝土疊加澆筑高峰強度為5.8萬m3/月。考慮因客觀原因造成工期滯后而搶工期以及其他施工單位混凝土澆筑的需要，砂石系統規模設計按混凝土澆筑6萬m3/月考慮。

加工系統按2班工作制、每班8 h、每月按25 d計，則月工作時間為400 h，1 m3混凝土用砂石骨料2.25 t，砂石成品率統一按75%考慮，則小時生產強度：（60 000×2.25）÷（25×8×2×0.75）＝450 t/h。考慮適當富余，系統生產能力按500 t/h設計。

2.3.2 各車間生產能力 根據骨料的需求比例，結合系統工藝流程，各段砂石骨料加工能力分析如下：一是粗碎。本標段外運開挖有用料經過粗碎車間顎式破碎機后，直接進篩分出40～80 mm的粗骨料，試驗巖石通過顎式破碎機后，粗骨料中針片狀成品含量較少，粒徑較為均勻，產量較大，能夠滿足施工需要。粗碎車間生產率按系統的總生產能力500 t/h設計。二是中碎。中碎車間主要是生產5～40 mm的中石、小石，中碎成品料中各組種粒徑料可根據使用情況作為制砂原料，中碎車間的生產能力按中石、小石的需要量設計，并考慮后段制砂的需求。需要的中石、小石占總量的45%，中碎車間生產率按375 t/h設計。三是制砂。砂石骨料中砂的用量占35%，制砂車間生產率按175 t/h考慮。常態砂和碾壓砂要分別堆存，工藝滿足同時或單獨生產此2種砂（見表2）。

表2 砂石骨料車間生產率

3 流程設計

3.1 總流程工藝方案

砂石骨料加工系統是大壩工程的一個附屬項目，生產大壩和電站廠房砼骨料。為保證成品粗骨料的質量，控制針片狀含量，采取多段破碎的工藝設計方案。粗碎為開路生產，依次為粗碎車間、第一篩分車間、中碎車間、第二篩分車間及制砂車間、第三篩分車間。制砂車間為閉路生產。

3.2 工藝流程過程簡述

根據工程所需骨料的要求，本砂石加工系統共由毛料處理（粗碎）車間、第一篩分、中碎、第二篩分、制砂、第三篩分等車間組成。具體流程過程如下：采石場開采的≤750 mm的石料由自卸汽車運輸至粗碎車間受料倉，受料倉中設有I16工字鋼網格，并派專人維護，以避免堵料。石料經受料倉下方安裝的ZSW150×600振動給料機均勻放料至ASD4836顎式破碎機進行粗碎，粗碎后的石料經1#膠帶輸送機送入半成品料堆，后經半成品料堆下方安裝2臺的GZG125-150的振動給料機均勻放料至2#膠帶輸送機后送入2YKRH2460重型振動篩進行第一次篩分。2YKRH2460重型振動篩上層安裝80 mm×80 mm規格篩網、下層安裝40 mm×40 mm規格篩網。篩分后，經振動篩前出料端的分料斗調節，選擇適量的40～80 mm規格的石料經19#膠帶輸送機至成品料堆堆存；＞80 mm的石料和＜40 mm的石料及部分40～80 mm的石料經3#膠帶輸送機至GPY300S單缸液壓圓錐破碎機進行中碎。中碎后的物料經4#膠帶輸送機送至2臺并列的3YKR2460振動篩進行二次篩分。3YKR2460振動篩上層安裝40 mm×40 mm規格篩網、中層安裝20 mm×20 mm規格篩網、下層安裝5 mm×5 mm規格篩網，經篩分后的＞40 mm（上層篩網上）的石料經5#和6#膠帶輸送機返回調節料倉，經調節料倉下的1臺GZG80-125振動給料機均勻給料至1臺HPY300多缸液壓圓錐破碎機做再破碎，破碎后的物料經4#膠帶輸送機至2臺并列的3YKR2460振動篩進行篩分；經該振動篩出料端的分料斗調節，選擇適量的20～40 mm規格石料經8#和22#膠帶輸送機至成品料堆堆存，選擇適量的5～20 mm規格石料經9#和21#膠帶輸送機至成品料堆堆存；＜5 mm的石料（下層篩網篩下）經7#和10#膠帶輸送機送至制砂料堆，經8#、9#膠帶輸送機出料端的分料斗調節后多余部分的20～40 mm、5～20 mm的石料經10#膠帶輸送機送至制砂料堆。經制砂料堆下方安裝的2臺GZG80-125的振動給料機均勻放料至11#膠帶輸送機后送入2臺并列的PLS-1000Ⅱ立式沖擊破碎機進行細碎制砂，細碎后的石料經12#膠帶輸送機送至2臺并列的3YKR2475振動篩進行三次篩分。3YKR2475振動篩上層安裝10 mm×10 mm規格篩網、中層安裝5 mm×5 mm規格篩網、下層安裝3 mm×3 mm規格篩網。經篩分后＞5 mm（上、中層篩網上）和部分3～5 mm的石料（經分料斗調節）經13#和14#膠帶輸送機返回立式沖擊破碎機做再破碎。另一部分3～5 mm的物料經16#膠帶輸送機及其出料端的分料斗調節后分成兩部分，一部分經20#膠帶輸送機至碾壓砂成品料堆堆存；另一部分經18#和19#膠帶輸送機至常態砂成品料堆堆存。

4 工藝設計基本特點

一是于粗碎車間后及制砂車間前均設置調節料堆，使粗碎、中碎和制砂成為相對獨立的分單元，具有更好的適應性和調節性。

二是中碎采用GPY單缸液壓圓錐和HPY多缸液壓圓錐配合生產，這2種圓錐均采用國際先進技術生產，采用層壓破碎形式，不僅產量大，粒型也好，該種使用形式廣泛用于水電工程項目骨料生產中。其選用的HPY多缸圓錐，負荷率低，具有更好的適應性和調節性。

三是制砂設備選用PLS立式沖擊破碎機，是水電工程中主流的制砂設備，具有成品率高、砂子粒型好、級配合理等優點。制砂設備數量選用2臺，單機負荷率低，具有更好的適應性和調節性，可適應一定量的增容。

四是第三篩分車間選用2臺三層圓振篩，中下篩網選配分為5 mm×5 mm和3 mm×3 mm規格，通過選擇部分3～5 mm石料返回制砂機做再破碎的方法來調整砂子級配，該方法簡單、效果好，已廣泛用于水電行業制砂生產中。

5 設備選型

5.1 粗碎設備

根據各車間生產能力，粗碎設備選定1臺ASD4836顎式破碎機，最大進料粒度為800 mm，當顎板開口為150 mm時，處理能力440 t/h，即可滿足工藝要求，最大排料粒度約為250 mm，負荷率為0.85。

其主要技術參數：給料口尺寸寬910 mm，長1 220 mm；最大給料尺寸770 mm；出料粒徑75～250 mm；主電動機功率160 kW；生產率280～620 t/h；重量42 t。

5.2 中碎設備

粗碎料進入中碎前需經過預篩分，選出合適比例的40～80 mm大石，即500×15%=75 t，進入中碎的石料流量為425t。中碎設備初步選用GPY300S-EC單缸液壓圓錐破碎機和HPY300F多缸圓錐破碎機配合使用。其中，GPY300S-EC單缸圓錐破碎機最大進料粒度為320 mm，CSS=40 mm，處理能力為490 t,負荷率為0.87。依據其出料粒度曲線，＜40 mm石料占70%，＜20 mm石料占25%，＜5 mm石料占5%。

經GPY300S-EC單缸圓錐破碎后的石料進行篩分后，＞80 mm的127.5 t/h的石料進入HPY300F多缸液壓圓錐破碎機進行破碎。該機最大進料粒度為108 mm，CSS=20 mm，處理能力為210 t/h，負荷率為0.61，最大出料粒度＜40 mm。其出料粒度中＜20 mm石料占85%，＜5 mm石料占25%。

GPY300S-EC圓錐主要技術參數：破碎錐大端直徑1 200 mm；進料口尺寸380 mm；最大給料尺寸320 mm；排料口尺寸35～45 mm；生產能力350～520 t/h；電機功率250 kW；重量24 t。

HPY300M圓錐主要技術參數：破碎錐大端直徑1 100 mm；進料口尺寸150 mm；最大給料尺寸120 mm；排料口尺寸16～45 mm；生產能力170～430 t/h；電機功率220 kW；重量26 t。

5.3 制砂設備

依據工程需要量要求，制砂車間綜合制砂能力應達到175 t/h。依據中碎段的通過能力及出料級配，經中碎后約會產生0～5 mm砂為53 t/h，故經制砂車間需增加122 t/h的制砂量。制砂車間制砂設備配備PLS-1000Ⅱ立式沖擊破碎機2臺，中心葉輪單機通過能力為280 t/h，其成砂率按35%計算，實際單機通過能力約為200 t/h，負荷率約為0.71。

依據生產工藝，在實際生產中，或調整部分3～5 mm石料回到制砂機做再破碎，以調整砂子細度模數，該選型制砂機通過能力具有充足的調整余量。

其主要技術參數：葉輪轉速1240～1460r/min；最大入料粒徑60 mm；出料粒徑5 mm(20%～60%）；處理能力250～400 t/h；功率2×200 kW；設備重量17 t。

5.4 第一篩分車間篩分設備

依據生產工藝，第一篩分車間處理量為500 t/h，篩分設備選用2YKRH2460重型圓振動篩1臺，其最大處理能力為800 t/h。其上下層篩網規格為80 mm和40 mm，每層最大篩分通過能力為460t/h和315t/h，實際需承擔的篩分量為162.5 t/h和62.5 t/h。

其主要技術參數：篩面尺寸2400mm×6000mm；篩網層數2層；篩孔尺寸5～100 mm；篩面傾角200；頻率800 r/min；最大入料粒度300 mm；雙振幅6；處理能力140～800 t/h；電機37 kW；理論重量9.5 t。

5.5 第二篩分車間篩分設備

依據生產工藝，第二篩分車間處理量為552.5 t/h，篩分設備選用3YKR2460圓振動篩2臺，其單機最大處理能力為800 t/h。3YKRH2460圓振動篩上、中和下層篩網規格為40 mm、20 mm和5 mm，每層最大篩分通過能力為315 t/h、209 t/h和73 t/h，每層篩網實際需承擔的篩分量為212 t/h、107.5 t/h和26.5 t/h。

其主要技術參數：篩面尺寸2400mm×6000mm；篩網層數3層；篩孔尺寸5～100 mm；篩面傾角200；頻率800 r/min；最大入料粒度200 mm；雙振幅6～8；處理能力120～880 t/h；電機45 kW；理論重量11.05 t。

5.6 第三篩分車間篩分設備

依據生產工藝，第三篩分車間處理量為405 t/h，篩分設備選用3YKR2475圓振動篩2臺，其單機最大處理能力為950 t/h。3YKR2475圓振動篩上、中和下層篩網規格為10 mm、5 mm和3 mm，每層最大篩分通過能力為197 t/h、103 t/h和58 t/h，每層篩網實際需承擔的篩分通過量為132 t/h、87.5 t/h和52.5 t/h。

其主要技術參數：篩面尺寸2400mm×7500 mm；篩網層數3層；篩孔尺寸5～100 mm；篩面傾角200；頻率810 r/min；最大入料粒度200 mm；雙振幅6～9；處理能力150～950 t/h；電機55 kW；理論重量17.6 t。

5.7 第三篩分車間選粉設備

依據生產工藝，第三篩分車間設計選粉機1臺，主要控制常態砂中的細粉含量，設備選型SXL-900，處理量為80～160 t/h，滿足生產要求。

其主要技術參數：主軸轉速810 r/min；主軸電機功率37 kW；處理風量107 500 m3/h；風機功率132 kW；處理能力80～160 t/h；理論重量30 t。

6 結語

一個項目的骨料加工系統設計必須根據骨料需要量詳細計算生產能力，再根據生產能力確定設備，避免供料不足或者設備利用率不高的現象。