河北丰宁砂石加工系统问题分析及技术改造

河北丰宁砂石加工系统问题分析及技术改造

张兴伟

张兴伟（葛洲坝集团第五工程有限公司湖北宜昌443000）

摘要：河北丰宁抽水蓄能电站砂石加工系统采用干法生产，建成后生产试运行阶段，经过实际检验存在缺陷和不足，污染环境。要保质保量的生产砂石骨料，满足月高峰强度3.3万m3的混凝土浇筑，难度很大。现针对系统运行状况和生产能力，对系统存在的问题进行分析，并介绍技术改造情况。

关键词：河北丰宁抽水蓄能电站砂石加工系统干法生产问题分析技术改造

一、概述河北丰宁抽水蓄能电站位于河北省丰宁满族自治县境内，工程区距丰宁县公路里程约62km，电站对外有国道、省道和简易乡村公路相通。

电站主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、蓄能专用下水库及拦沙库等建筑物组成。工程规划装机容量3600MW，为一等工程，大（1）型规模。分两期建设，本期装机容量1800MW，安装6台单机容量为300MW的可逆式水泵水轮机组。电站建成后，在京津唐电网系统中承担调峰、调频、调相和事故备用任务。

砂石加工系统需满足混凝土月平均高峰浇筑强度约3.3万m3的粗细骨料供应，成品骨料生产能力约240t/h，其中成品砂生产能力约90t/h，毛料处理能力约290t/h。根据工艺流程需要，砂石加工系统采用干法生产，主要由受料坑、粗碎车间、半成品堆场、第一筛分车间、中碎车间、细碎车间、第二筛分车间、超细碎车间、砂整形车间、第三筛分车间、成品堆场、供配电系统、供水系统等组成。

砂石加工系统采用干法生产，建成后生产试运行阶段，经过实际检验存在较多的缺陷和不足，针片状颗粒含量超标，制砂产量低、石粉含量大、粉尘大等。我们针对系统试运行阶段存在的问题进行分析，提出相应技术改造措施，效果比较理想。特总结出来，以便大家借鉴和推广应用。

二、砂石加工系统规模和工艺流程设计1、砂石加工系统生产规模砂石加工系统的设计按满足混凝土浇筑高峰强度33000m3/月进行，总体处理能力290t/h，成品骨料生产能力为240t/h，其中成品砂生产能力90t/h，主要技术指标见《灰窑子沟砂石加工系统总平面布置图》。

高峰期作业制度采取每月25天，两班制作业，每天工作14小时。

2、料源性质与技术指标结合拦排沙系统细粒花岗岩物理力学性质指标，针对此料场取4组岩芯样进行室内岩石物理、力学性质试验，岩石具体试验结果见表1、表2、表3。

表1灰窑子沟沟口人工骨料料场岩石物理性指标统计汇总表

对照表1、表2、表3可以看出：料场细粒花岗岩的干密度范围值为2.60～2.63g/cm3，平均值为2.62g/cm3；干抗压强度范围值为97.8～261.2MPa，平均值为159.1MPa；饱和抗压强度范围值为55.5～164.2MPa，平均值为86.6MPa。综上所述料场岩石干密度大于2.60g/cm3；饱和抗压强度大于55MPa；冻融损失率为0%。以上质量指标均满足混凝土用人工骨料原岩质量技术要求及堆石料原岩质量技术指标要求。

3、砂石加工系统工艺流程设计砂石加工系统采用干法生产，主要由受料坑、粗碎车间、半成品堆场、第一筛分车间、中碎车间、细碎车间、第二筛分车间、超细碎车间、砂整形车间、第三筛分车间、成品堆场、供配电系统、供水系统等组成。

详细情况见《灰窑子沟砂石加工系统工艺流程图》。

灰窑子沟砂石加工系统工艺流程图主要生产垫层混合料，40~80mm的大石，5~10mm的瓜米石，20~40mm的中石，5~20mm的小石和0~5mm的人工砂。

三、系统运行中的主要问题经有关人员多次对砂石加工系统进行监控和测试，发现运行状况和生产能力等存在许多问题，主要反映在成品骨料堆积密度偏小，制砂产量低、石粉含量大、粉尘污染等。以下是对系统存在的问题进行分析，并介绍技术改造的情况。

1、堆积密度偏小试运行期间，实验指标表明40~80mm的大石堆积密度为1307kg/m3，20~40mm的大石堆积密度为1314kg/m3，5~20mm的大石堆积密度为1339kg/m3，而技术要求堆积密度大于1350kg/m3，显然实验结果不满足技术要求。

2、人工砂生产问题砂石加工系统人工砂的问题包括两部分：砂子的质量和产量。系统未设棒磨机和砂处理单元，仅由两台PL9500SD、PL700型立轴式冲击破碎机（制砂机）、筛分楼组成制砂系统，详细情况见《灰窑子沟砂石加工系统工艺流程图》。经多次生产测试，在双机同时工作，充分供料情况下，人工砂最高产量约73t/h左右，与设计生产能力90t/h相差太大。

由测试结果表4分析，成品砂的细度模数在2.4左右，1.18mm以上的颗粒太少，而0.6mm以下的颗粒太多，石粉含量超标，测试曲线超出规范包络线。

3、粉尘污染砂石系统采用干法生产，粉尘特别大，严重污染环境，主要表现在：（1）粗碎车间颚式破碎机产生大量粉尘。

（2）A2胶带机机头距半成品堆场21米高，颚破生产出的混合料从高处落下后扬起大量粉尘。

（3）第一筛分车间、第二筛分车间产生大量粉尘。

（4）中细碎车间料仓、超细碎及立轴整形车间料仓产生大量粉尘。

（5）成品粗细骨料通过B1、B2、C6、C10、C11、C13、C14胶带机，从高处落到成品堆场时，扬起大量灰尘，尤其是C13、C14两条砂胶带扬尘特别严重。

四、系统改造试运行过程中，我们不断做生产性试验，根据实验结果对系统进行调整和改造，主要工作有：

1、粗碎车间增加弃料装置，减少进入半成品的泥块和废料，降低灰尘和清理工作量。

2、各车间采取封闭措施，包括卸料槽面都密封起来。

3、机头采用水雾喷淋措施，喷头采用螺旋水雾形式，用水量少，水雾覆盖范围大，降尘效果好。

4、增加一台MX-200除尘器，一台NHX600型选粉机和石粉回收胶带机，以减少粉尘含量。

5、将第二筛分车间2台3YKR2460角度由21°调整到18°，确保筛透；底层筛网孔径由φ3mm增大到φ4.5mm，中间层筛网孔径由φ5.3mm增大到φ6.5mm。调整后测试结果表明，人工砂的细度模数变大到2.8左右，产量提高到95.69t/h，满足设计要求。

6、采用以下方式控制出料粒径保证堆积密度参数：加强毛料开采管理，适当弃料，保证石料品质；中碎、细碎、超细碎设备均采用混合给料方式，同时保证满腔给料；超细碎设备力求中速运转。调整后骨料级配合理，堆积密度大于1350kg/m3，符合技术要求。

五、结束语该系统生产试运行期间，通过实验分析数据表明，在工艺流程设计、安装调试、环境保护等细节方面有所不足。砂石系统的生产能力和产品质量由可靠的设备和先进的工艺来保证，因此系统设计应遵循技术先进、运行可靠、经济合理的标准来进行。该系统已经过多次改进和工艺参数调整后，不但砂产量上增加较大，质量也有保证，环境污染也明显改善，满足相关规范要求。因此值得借鉴和推广应用。

参考资料：[1]唐敬麟《破碎与筛分机械设计选用手册》化学工业出版社2004年[2]国家能源局《水电工程砂石加工系统设计规范》中国电力出版社2010年[3]国家能源局.《水电水利工程砂石加工系统施工技术规程》中国电力出版社2012年[4]赵小青王章忠冯均《水电工程砂石骨料生产技术》武汉大学出版社2013年