修改泰柯泽工程砂石骨料系统问题分析及技术改造4.doc

泰柯泽工程砂石骨料系统问题分析及技术改造葛洲坝股份有限公司勘测设计院 张忠桥 党等成 摘 要：泰柯泽工程砂石骨料生产系统建成投产后，经过实际生产检验存在较多的缺陷和不足之处，要满足月高峰强度5万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：泰柯泽水电工程 砂石系统 问题分析 技术改造一、概述泰柯泽水电站建于埃塞俄比亚提格雷省Mekele市西南侧约130Km处，由中埃CWGS联营体承建。该电站大坝坝型为混凝土双曲拱坝，坝高185m，坝顶高程为1145m。 发电厂房布置在大坝下游右岸的山体内，共安装4台水力发电机组，总装机30万Kw。 工程开始于2002年5月，合同确定2007年11月第一台机组开始发电。其土石方开挖总量约70万m3，混凝土浇筑总量约113万m3（含地下厂房、缆机平台以及拌和进料平台等的开挖和浇筑）。砂石骨料采用人工骨料，成品骨料的需求量约160万m3，毛料开采约200万m3。泰柯泽砂石骨料系统主要由破碎系统和筛分系统组成，兼有冲淋、污水沉淀和废水利用等。自系统建成投产后发现运行状况不理想，电气故障频繁，破碎能力有限，制砂合格率低等。由于工程前期料场未确定，一直使用洞渣料进行断续生产约两年，主要供附企建设用料，期间进行了新、旧料场原料破碎筛分试验，并在不增加设备的基础上进行调试、改造和完善，但效果欠佳。这期间也曾邀请了国内外的砂石料专家到现场进行问题确诊和技术指导，提出了宝贵意见。二、砂石骨料系统规模和工艺流程设计1、砂石骨料系统生产规模砂石骨料系统的设计按满足混凝土浇筑高峰强度50000m3 /月进行，总体处理能力480t/h，成品骨料生产能力为400t/h，其中成品砂生产能力130t/h，主要技术指标见表1。作业制度采取每月25天，两班制作业，每天工作14小时。系统设计主要技术指标表 表1序号项 目单位指 标备 注1系统处理能力t/h4802砂石系统生产能力t/h4003成品砂生产能力t/h1304粗碎车间处理能力t/h6005中碎车间处理能力t/h6006细碎车间处理能力t/h4807半成品堆储存量m3247008制砂料堆储存量m385009成品料堆储存量m332200粗骨料m323200砂料m3900010砂石生产班制班/日27h/班11用水量t/h60012系统设备电机容量kW285013系统占地面积m2590002、料源性质与技术指标由工程师指定的原料场距骨料破碎加工系统约700m（即旧料场），但因多项技术指标达不到规范要求，经与业主和工程师商议，放弃该料场，采用8Km料场。8Km料场岩石岩性为灰岩，开采方式采用人工控制爆破，毛料最大粒径按750mm控制。由试验室提供的对8Km料场岩石检测数据与ASTM规范值比较，其各项技术指标均符合规范要求，祥见表2。ASTM规范值与8Km料场岩石试验数据对照表 表2取样时间段取样地点岩石强度（Mpa）视比重吸水率%洛杉机磨损试验（）备注ASTM规范值40Mpa2.7030%2006.01028Km料场85.1892.730.170.7426.229.63级配2006.03048Km料场86.51032.730.340.4128.331.03级配2006.05068Km料场901232.730.350.4527.429.63级配3、砂石骨料系统工艺流程设计、生产系统布置砂石骨料系统布置于大坝坝址附近右岸高程为13101327m的斜坡上，从粗破到成品料仓成一缓慢斜坡，总高差约17mm，占地面积约60000m2。具体布置情况祥见泰柯泽砂石系统总平面布置图。泰柯泽砂石系统总平面布置图、工艺流程设计泰柯泽砂石骨料生产系统主要设置有粗碎、中碎和细碎等三段破碎系统，以及预筛分、复筛分和细筛分等骨料分级系统，系统工艺流程图见图1。其中粗碎为开路生产，中碎和细碎（制砂）均设闭路循环系统，可根据需要调节生产，制砂采用立式冲击破；预筛分为干式筛分，复筛分和细筛分为水洗式筛分，并配备有洗砂机清洗工艺。主要生产75150mm的特大石，3875mm的大石，1938mm的中石，519mm的小石四种粗骨料和05mm的人工砂。泰柯泽砂石骨料系统工艺流程图、砂石骨料系统生产标准及实测资料泰柯泽砂石骨料采用ASTM规范进行质量检测和控制，试验筛为方孔筛。ASTM规范值及粗骨料、细骨料（人工砂）实际检测数据见表3和表4。粗骨料ASTM规范值及实际检测值 表3骨料名称粒径范围(mm)各类骨料级配粗骨料试验筛筛孔尺寸（mm）特大石75150234150112.57547.3pan大石38751177556.53823.9pan中石183859.33828.51912pan小石51929.6191253.2panASTM规范通过率（%）10903565103粗骨料通过率实测值%特大石7515010010081.511.40.6大石387510098.159.98.20.7中石183810089.255.211.80.6小石51910099.363.64.12细骨料ASTM规范及实际检测值 表4检测量g500人工砂级配 粒径范围05mmASTM筛号48163050100200合同规定细度模数2.53.1筛孔尺寸mm4.752.361.180.60.30.150.075panASTM规范通过率%100809560853560153051505实测细度模数3.5通过率实测%10084.638.616.67.82.41.003.3410076.647.227.211.83.00.603.010094.655.031.613.64.42.40三、系统运行中的主要问题经有关人员多次对泰柯泽砂石骨料系统进行监控和测试，发现运行状况和生产能力等存在较大问题，主要反映在故障频繁，生产能力低下，尤其人工砂的生产能力和质量等方面。以下分别分析系统生产能力、人砂生产、设备选型和电气系统的问题。1、系统生产能力测定与评估（1）、粗碎系统粗碎系统设计为开路，生产半成品料，设计生产能力600t/h。因岩石破碎后片状多，经常出现120400600mm左右的片状颗粒，最长达750mm，易造成皮带撕裂，而且中碎反击破S200的进料粒径小于300mm，因而颚破紧边排料口调整在125mm左右，棒条给料机振动频率50Hz。若增大紧边排料口，会产生更多更大粒径石料。经多次生产测试，在系统运行很顺利时（即来料符合要求，车辆供料连续，设备运转正常），棒条给料机单机输送能力为12车/h，容积平均按8m3/车（实际达不到），毛料比重按1.5t/m3进行计算，则颚破系统（双机）每小时破碎毛料：1282=192 m3，约288 t。单台破碎设备铭牌生产能力及实际测试值见表5。若考虑电气、机械故障、运输等因素的影响以及损耗，实际生产半成品料的能力不足288 t/h。破碎设备铭牌生产能力及实际测试值 表5系统名称设备名称型号规格铭牌生产能力t/h 给料粒径mm经验值t/h实测值t/h粗碎系统颚式破碎机JM1108HD245325 750144棒条给料机FGH1148 2G360700144中碎系统反击式破碎机S200160-300300细碎系统立轴式冲击破碎机VI400（2）中、细碎系统中碎、细碎系统设计为闭路，由破碎机、筛分楼和冲洗设施组成，生产4种粗骨料、制砂混合料和人工砂，设计生产能力分别为600t/h和480t/h，成品砂生产能力为130t/h。粗碎系统主要为后续系统的生产提供合格的半成品料。因粗碎生产能力有限，对中、细碎系统生产能力有所抑制，致使中碎和细碎系统也不能满足设计能力。2、人工砂生产问题泰柯泽砂石骨料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VI400型立轴式冲击破碎机（制砂机）、细筛楼和洗砂机组成制砂系统，见制砂工艺流程图。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50t/h左右，与设计生产能力130t/h相差太大。由测试结果表4分析，成品砂的细度模数在3.4左右，1.18mm以上的颗粒太多，而0.3mm以下的颗粒太少，石粉含量不足，测试曲线超出规范包络线。因成品砂质量不符合要求，工程前期就采用将人工砂与河沙掺和使用的方法，进行导流洞的衬砌、附企系统和业主营地等的建设。 从中碎来的制砂混合料含水量大，而储料料堆容量小，不足4500m3，脱水效果较差，致使进入制砂机的混合料含水率较高，湿料（在一定湿度下）易在机内粘附，造成排料不畅，减小了撞击面积，破碎效率降低，影响产量和质量，还得定期清理。对砂子的洗泥和脱水仅采用螺旋洗砂机，靠螺旋搅动和水的溢流洗泥，致使细砂流失严重，脱水不足。因系统未设石粉回收、回掺装置和砂处理单元，仅设沉淀池和废水回收利用装置，沉淀细粉的回收、掺和利用困难，起不到调节砂质量和增加砂产量的作用。3、设备选型（1）破碎制砂设备多次更改设计，造成最终设备选型不当。从有关资料得知，在系统设计之初，选择的破碎设备和制砂设备生产能力较高，是骨料生产的配套设备，能够满足骨料供应要求，国内外有很多成功的经验。后对系统主要设备进行了改动或调整，形成第二乃至第三个版本，虽然投资相对减少，但损失了产量和质量，延误工期。系统设备更改前后的设备情况见表6和表7。砂石系统原设计设备配备表 表6系统名称设备名称型号规格数量（台）备注粗碎系统旋回破碎机PX900/1302中碎系统标准圆锥破碎机PYB22001细碎系统短头圆锥破碎机PYD22001制砂系统立式BarmacB91001石打石棒磨机2136型1砂处理单元SCL3004更改后砂石系统设备配备表系统名称设备名称型号规格数量（台）备注粗碎系统颚式破碎机JM1108HD2SANDVIK棒条给料机FGH1148/2GM2SANDVIK中碎系统反击式破碎机S200TC2SANDVIK细碎制砂系统立轴式冲击破碎机VI4002美卓/石打铁（2）洗砂设备复、细筛楼为水洗式生产工艺，分别设置有XL914型和XL610型螺旋洗砂机。经查这两种洗砂机实为洗石机，转速分别为32rpm和26rpm。高转速使大量的水被带进混合料，造成混合料在皮带上打滑下溜，形成翻料和堆积，最终拉不动停机；同时含水量较高的混合料进入制砂机后易造成内部粘附，影响制砂效果和增大清理量。 4、电气控制系统运行中系统电气故障频繁，经常停机检查处理，影响生产，备件消耗大，主要表现在： （1）各设备间的联系信号不畅通，致使设备联动时无法自动启停。（2）经常出现接触器等方面的故障，配件更换频繁，消耗较大。（3）主要设备未设用电缺相保护，曾因缺相烧坏立轴式冲击破碎机的160Kw电机一台，造成该机停产4月。（4）控制室以及室外控制柜（机头箱）密封不好，灰尘大，温度高，影响电气元件的可靠性。四、系统改造 运行以来，在不断进行生产试验时还进行了系统的调整和改进，主要工作有：1、增加MBZ2136棒磨机一台，与VI400联合制砂，以提高砂产量和改善质量，经测试增加棒磨机后成品砂细度模数在2.73.1之间，各级配有时超出包络线，但基本符合要求，产量有较大提高。2、粗碎系统增加弃料装置，减少进入半成品的泥块和废料，降低灰尘和清理工作量。3、为主要设备增设用电缺相保护装置，提高系统设备的缺相保护能力，确保安全运行。4、改进控制室和机头控制箱，增加密封防尘能力，改善工作环境，提高可靠性，保证各设备间的信号畅通。5、购买合适的洗砂机（FG15）更换掉原来的洗砂机（XL610）。提高洗砂效果，减少石粉流失，提高砂质量。6、适当位置增加喷淋装置，降低粉尘污染，保证生产环境清洁。7、增加石粉回收工艺，以调整人工砂的级配和细