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水利水電工程砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計及實(shí)施效果

2016-09-18 04:58:56童綏福
關(guān)鍵詞:石料篩分砂石

童綏福

(貴州水利實(shí)業(yè)有限公司,貴州 貴陽 550000)

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水利水電工程砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計及實(shí)施效果

童綏福

(貴州水利實(shí)業(yè)有限公司,貴州 貴陽 550000)

大方縣岔河水庫灌溉工程所用砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)具有生產(chǎn)級配支持隨意調(diào)節(jié)、設(shè)備技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性良好、結(jié)構(gòu)合理、沖洗及含粉量調(diào)節(jié)方式簡便、電氣控制系統(tǒng)先進(jìn)以及骨料堆存系統(tǒng)便于骨料保溫等特點(diǎn)。然而該系統(tǒng)也存在靈活度不高、車間運(yùn)行不穩(wěn)定、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計落后以及上料工藝不合理等缺陷。為確保系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量,現(xiàn)對這些缺陷進(jìn)行有效改進(jìn),并對系統(tǒng)的實(shí)施效果進(jìn)行對比與分析。通過對比可知,該系統(tǒng)借助PL制砂機(jī)生產(chǎn)方式的改進(jìn),僅需一臺設(shè)備即可滿足用料需求,生產(chǎn)能力提高到40 m3/h,增幅達(dá)到100%,并且極大地節(jié)省了施工成本,經(jīng)濟(jì)效益突出。

水電站;砂石料加工系統(tǒng);混凝土拌和系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計;實(shí)施效果

在水利水電工程中,砂石料加工系統(tǒng)與混凝土拌和系統(tǒng)是保證工程順利進(jìn)行的“糧倉”,系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要,直接決定了工程能否有序開展。在系統(tǒng)設(shè)計過程中,需要對各項(xiàng)原料的特點(diǎn)、用量以及相互關(guān)系等進(jìn)行充分的考慮和分析,據(jù)此不斷改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計方案。此外,還須確保設(shè)備配置存在充足的裕度,但裕度也要進(jìn)行嚴(yán)格的控制,不宜過大或過小。系統(tǒng)建成之后,其能否充分發(fā)揮實(shí)際效能,還依賴于管理能力,應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)調(diào)度及管理,實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn),進(jìn)而達(dá)到有效減少因設(shè)計缺陷帶來問題的目的。

1 工程概況

大方縣岔河水庫灌溉工程位于大方縣西南的高店鄉(xiāng)大山村境內(nèi),水庫樞紐位于烏江流域六沖河水系白甫河支流的一級支流岔河上,壩址距縣城24 km,距畢節(jié)市64 km,距貴陽市186 km,交通條件較好。大方縣岔河水庫壩址以上流域集水面積為45.3 km2,多年平均徑流量2168萬km3,水庫正常蓄水位高程1445.0 m,興利庫容715萬m3,校核洪水位高程1447.94 m(P=0.1%),總庫容1124萬m3,為中型水庫,工程規(guī)模屬中型,樞紐永久性主要建筑物有:混凝土面板堆石壩、溢洪道、導(dǎo)流兼放空隧洞、 取水口、引水隧洞等建筑物。

2 砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計

2.1砂石料加工工藝

本工程砂石料加工選取“粗碎、中碎與細(xì)碎”工藝。其中,在細(xì)碎工序中,采用破碎的方式取代打磨,并兼顧制砂工序。砂石料篩分主要分成兩個等級,為有效降低車間的負(fù)荷,在粗碎車間中須要加設(shè)預(yù)篩分工序。為方便對成品砂石料級配的調(diào)整,中碎車間須要和一級篩分車間構(gòu)成一個閉路循環(huán),細(xì)碎車間和二級篩分亦是如此。

砂石料加工原材料由大型自卸車輛運(yùn)輸,粒徑超過750 mm的石料需先在采石場實(shí)施解小,粒徑在120~750 mm范圍內(nèi)的石料須要使用振動給料篩實(shí)施集中破碎,破碎工序完成后粒徑低于250 mm的石料,以及一、二級篩分車間中粒徑超過40 mm的物料一同送至料場的調(diào)節(jié)料堆中。

半成品加工原料經(jīng)給料機(jī)與皮帶機(jī)送至石料篩分車間,篩分出粒徑在40~80 mm范圍內(nèi)的成品石料,然后根據(jù)工程的實(shí)際需求,將剩余石料中的大塊石送至中碎車間進(jìn)行再次破碎。粒徑在40 mm以下的石料送至二級篩分車間,分三個等級篩分成品料,即為0~5 mm粒徑、5~20 mm粒徑與20~40 mm粒徑,粗骨料當(dāng)中剩余的石料送至細(xì)砂車間進(jìn)行后續(xù)制砂。

實(shí)踐表明,PL制砂機(jī)實(shí)際產(chǎn)率和進(jìn)料含水率存在直接的聯(lián)系,隨含水率的不斷增大,產(chǎn)率明顯減低?;谶@種特性,系統(tǒng)的篩分環(huán)節(jié)必須選用干法,PL制砂機(jī)工作原理如圖1所示。為清除骨料上附著的石粉,需要對給料機(jī)實(shí)施相應(yīng)的改制,比如將其底面改變?yōu)楹Y面的型式,從而為骨料沖洗脫水提供方便。對于細(xì)骨料而言,可根據(jù)實(shí)際情況妥善選取干法或者是濕法,在特殊情況下也可將兩種生產(chǎn)方法結(jié)合使用,以此達(dá)到有效控制石粉量的目的[1]。

圖1 PL制砂機(jī)工作原理

2.2混凝土拌和工藝

根據(jù)本工程混凝土強(qiáng)度需求,選取雙階拌和站,其主機(jī)采用臥軸強(qiáng)拌式,出料最大容量為2.0 m3,標(biāo)定生產(chǎn)能力為120 m3/h。拌和站控制由工控機(jī)完成。

成品骨料由大型自卸車輛運(yùn)輸,卸車后使用皮帶機(jī)運(yùn)輸存儲場地,場地容量須滿足工程未來5 d左右的用量需求。在堆存系統(tǒng)上,加設(shè)兩臺上料機(jī),分別由皮帶機(jī)運(yùn)輸堆存。料場的底端須要設(shè)置一個廊道,內(nèi)部加設(shè)給料機(jī)與傳輸系統(tǒng),以滿足拌和給料需求。水泥、粉煤灰等原料須使用氣力輸送法直接入罐存儲[2]。

系統(tǒng)中鋼料斗的下方裝有計量設(shè)備,完成計量的各粒徑骨料通過傳送帶運(yùn)輸至拌和站當(dāng)中,此時應(yīng)注意,膠凝材料不能使用皮帶傳送機(jī),應(yīng)另外加設(shè)并使用螺旋輸送機(jī)。對于水和外加劑等液體原料的輸送,可使用水泵等裝置。卸料過程統(tǒng)一使用傳感器進(jìn)行控制。

3 砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)平面布局

3.1砂石料加工系統(tǒng)布局

本工程選取的砂石加工場地位于一處斜坡地帶,地形接近于矩形。加工系統(tǒng)的主要設(shè)施有:石料粗碎(包括預(yù)篩分)、中碎、細(xì)碎(兼顧制砂)、兩級篩分車間;成品、半成品石料料堆。另外,本工程大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,除混凝土骨料外,還有3萬多方的墊層料(粒徑5~80 mm)須要加工,設(shè)粗細(xì)一體顎破一臺;機(jī)電氣控制裝置;供排水系統(tǒng)等,總占地面積約為1.8萬m2。

各主要設(shè)施的布置須充分考慮地形,石料粗碎車間布置存在高差要求,應(yīng)盡量布置于主干道的兩側(cè),這樣也便于石料運(yùn)送;料堆需將篩分車間作為原點(diǎn)進(jìn)行輻射布置,這樣可以大幅縮短運(yùn)送距離;中碎與細(xì)碎車間布置必須充分考慮循環(huán)加工的便利性;墊層料加工后不需篩分,直接用皮帶機(jī)輸送至堆料場;供排水系統(tǒng),在山上設(shè)200 m3高位水池,管道供水,與混凝土拌和站共用,排水設(shè)沉渣池,污水經(jīng)沉淀過濾后通過溝渠排往下游河道。

3.2混凝土拌和系統(tǒng)布局

由于現(xiàn)場地形帶來的限制和影響,本工程混凝土拌和系統(tǒng)須采取分階布置方法,即為通過開挖形成兩個臺階,進(jìn)行分別布置。成品骨料堆積場地須要布置在主干道的兩側(cè),場地必須平整、穩(wěn)定,堆料前需對場地進(jìn)行處理和檢測,不同骨料之間應(yīng)使用擋墻進(jìn)行有效分隔,防止混合產(chǎn)生反應(yīng)影響拌和及使用,擋墻主要由漿砌石構(gòu)成,由皮帶機(jī)負(fù)責(zé)運(yùn)送;拌和裝置與附屬設(shè)施、實(shí)驗(yàn)辦公用房等須布置在高程略高于堆料場的平臺上,平臺之間使用皮帶機(jī)連接,以便于骨料運(yùn)輸[3]。

4 系統(tǒng)設(shè)計特點(diǎn)與缺陷

4.1系統(tǒng)設(shè)計特點(diǎn)

砂石料與墊層料生產(chǎn)級配可隨意進(jìn)行調(diào)節(jié);設(shè)備選型實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的有效統(tǒng)一;結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、可行;粗骨料沖洗與砂子含粉量調(diào)節(jié)措施簡單可行;內(nèi)設(shè)新型電氣控制系統(tǒng);混凝土拌和站的骨料堆存系統(tǒng)有利于骨料的長時間保溫。

4.2系統(tǒng)缺陷

砂石料與墊層料生產(chǎn)工藝設(shè)計靈活度有待進(jìn)一步提升;制砂車間運(yùn)行不夠穩(wěn)定;構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計還需進(jìn)行優(yōu)化升級;混凝土拌和系統(tǒng)的骨料堆存與拌和上料工藝不夠合理。

5 砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)實(shí)施效果分析

通過對上述系統(tǒng)缺陷的分析,對系統(tǒng)做出了相應(yīng)的改進(jìn):首先,對砂石料與墊層料生產(chǎn)工藝設(shè)計的靈活度進(jìn)行了有效的提升;其次,加強(qiáng)了制砂車間運(yùn)行穩(wěn)定性;再次,進(jìn)一步升級改造了構(gòu)筑物結(jié)構(gòu);最后,對混凝土拌和系統(tǒng)的骨料堆存與拌和上料工藝進(jìn)行了重新設(shè)計,使其更加合理、有效。

5.1實(shí)施狀況

(1)砂石料加工系統(tǒng)

系統(tǒng)建設(shè)初期,根據(jù)工程現(xiàn)有能力和工期要求,決定采取分期法進(jìn)行破碎設(shè)備安裝,以此在最短的時間內(nèi)促成生產(chǎn)能力。建設(shè)初期,在砂石料加工系統(tǒng)的中碎車間中設(shè)置一臺反擊破碎機(jī),細(xì)砂車間中設(shè)置一臺PL破碎機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)試運(yùn)行與工程進(jìn)展現(xiàn)狀,設(shè)計方案中配置的另外一臺PL破碎機(jī)無需再次安裝,已有生產(chǎn)能力足夠。

(2)混凝土拌和系統(tǒng)

在系統(tǒng)建設(shè)的初級階段,為滿足大壩趾板等施工需求,擬建一座臨時性生產(chǎn)拌和站,其生產(chǎn)能力較低,僅有20 m3/h。與此同時,主站建設(shè)按照計劃執(zhí)行,狀況良好,已經(jīng)在高峰期以前完成建設(shè),且質(zhì)量達(dá)標(biāo),可滿足繁重的生產(chǎn)需求。

5.2實(shí)施效果

(1)砂石料加工系統(tǒng)

系統(tǒng)自正式運(yùn)行以來,通過多次改造和調(diào)整,現(xiàn)已完全達(dá)到預(yù)期能力,產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異,很好地滿足了工程所需。另外,通過對PL制砂機(jī)生產(chǎn)方式的改進(jìn),實(shí)際情況中僅需一臺設(shè)備即可滿足用料需求,生產(chǎn)能力提高到40 m3/h,極大地節(jié)省了施工成本,經(jīng)濟(jì)效益突出。

(2) 混凝土拌和系統(tǒng)

系統(tǒng)規(guī)范建成后,其實(shí)際的生產(chǎn)能力可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限度,拌和裝置及附屬設(shè)施性能良好,運(yùn)行效果優(yōu)異。此外,通過對微機(jī)控制措施的合理運(yùn)用,使得原本復(fù)雜的運(yùn)行管理變得十分便利和穩(wěn)定,從本質(zhì)上保證了混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

6 結(jié) 語

實(shí)踐表明,大方縣岔河水庫灌溉工程的砂石料加工系統(tǒng)與混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計取得了成功,不僅很好地滿足了工程建設(shè)基本需求,還極大地降低了成本和能耗,具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。然而,系統(tǒng)設(shè)計中并未對環(huán)境保護(hù)方面的內(nèi)容進(jìn)行考慮和分析,系統(tǒng)在環(huán)保方面還存在一定改進(jìn)的空間,今后需對此方面更加重視。

[1]路文典. 那蘭水電站砂石料加工及混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計及實(shí)施效果[J]. 施工組織設(shè)計,2005(1):212-217.

[2]陳雁高,鄭崇飛,伊?xí)悦? 天然砂石料加工系統(tǒng)工藝設(shè)計中的幾個問題[J]. 四川水力發(fā)電,2013(4):97-104.

[3]王文廣,張學(xué)孝. 蓮花水電站工程混凝土骨料加工及混凝土拌和系統(tǒng)[J]. 水力發(fā)電,1995(6):21-23.

童綏福(1956-) ,男,高級工程師,主要水利水電工程施工技術(shù)和管理方面的工作。

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2096-0506(2016)08-0069-03

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