溧阳抽水蓄能电站垫层料加工工艺

摘要：垫层料加工系统用于生产溧阳抽水蓄能电站工程所需垫层料、反滤料和级配砂，系统处理能力400t/h。文章主要介绍垫层料加工系统的加工工艺，垫层料、反滤料的掺配工艺，加工设备的选型和主要车间的工艺布置，供同类型系统设计参考。

关键词：溧阳；抽水蓄能电站；垫层料；加工；掺配

中图分类号：TV422 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）27-0087-04

1 工程概况

江苏溧阳抽水蓄能电站地处江苏省溧阳市，枢纽建筑物主要由上水库、输水系统、发电厂房（含地面开关站及副厂房）及下水库等4部分组成。电站安装6台单机容量250MW的可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量1500MW。

垫层料加工系统用于生产溧阳抽水蓄能电站工程所需垫层料、反滤料和级配砂。根据各部位垫层料和反滤料（含级配砂）汇总工程量，溧阳抽水蓄能电站主体工程共需垫层料和反滤料（含级配砂）总量63.5万m3。

溧阳抽水蓄能电站所需垫层料和反滤料，采用下水库微风化-新鲜凝灰岩制成，料源的岩性以晶屑凝灰岩为主，穿插分布有安山岩和花岗斑岩岩脉。生产的垫层料和反滤料均为连续级配，特殊垫层区料要求Dmax≤40mm，D90≤20mm，D15=0.5mm，小于5mm颗粒含量大于45%。

2 生产规模

根据施工进度计划安排，垫层料和反滤料使用期在2011年5月到2015年3月，填筑高峰强度出现在2014年3月，其最大填筑强度为4.4万m3/月。系统按每日两班制生产，确定垫层料加工系统的生产规模：实际处理能力为400t/h，实际生产能力为320t/h。

3 工艺流程

本系统需要生产2种级配的垫层料、2种级配的反滤料和级配砂。垫层料加工系统将分别生产5～80mm、

垫层料加工系统采用粗碎、中碎、细碎和超细碎四段破碎，工艺流程的设计考虑产品的石粉含量要求，除反滤砂的生产经洗砂机去粉外，其他产品均采用干式生产；根据破碎设备的产品粒度特性，垫层料采用中碎后的半成品料与垫层砂掺拌而成；第一层反滤料采用5～20mm和反滤料砂掺拌，第二层反滤料采用5～80mm与5～20mm拌制。

3.1 主要破碎设备产品粒度特性

主要破碎设备产品粒度特性综合考虑相关设备厂家提供的试验数据（同类岩石），在设计排料口开度下的主要破碎设备产品粒度特性为：粗碎颚式破PE870×1060（排料口e=220mm），（通过某粒径量占总量的百分比，下同）>150，45；150～80，23；80～40，15；40～20，9；20～5，6；

3.2 各料堆产品粒度特性

根据破碎设备产品粒度特性，工艺处理后粗骨料料堆半成品料的产品粒度特性为（通过率，下同）：80，97；60，85；40，64；20，36；10，20；5，10。5～80mm料堆：80，100；60，86.2；40，62.1；20，29.9；10，11.5；5，0。

3.3 成品料堆产品粒度特性

根据各料堆的产品粒度特性，第一层反滤料采用5～20mm和反滤砂按1：1.5掺配，掺配后第一层反滤料的粒度级配为（粒径，通过率，下同）：20，100；10，78；5，59.2；2，34.6；1，30.8；0.5，8.6；0.1，0.8；0.01，0。第二层反滤料采用5～80mm和5～20mm按1：0.5掺配，掺配后第二层反滤料的粒度级配为：80，100；60，90.8；40，74.7；20，53.3；10，22.7；5，0。垫层料采用半成品料和垫层砂按1：0.3掺配，掺配后垫层料的粒度级配为：80，97.7；40，72.3；20，50.8；5，30.8；0.5，9；0.075，2.1。均满足设计继配要求。特殊垫层料数量较少，宜采用

3.4 车间处理量

根据系统总处理量和流程计算，各车间的处理量为：粗碎车间，400t/h；中碎车间，400t/h；细碎车间，256t/h；立轴破车间，445t/h；一筛车间，400t/h；二筛车间，445t/h。

3.5 垫层料、反滤料掺配

垫层料、反滤料采用机械掺配，掺配前由室内试验结果确定掺配重量比例，计算出碎石半成品和砂料的掺配体积比，从而得出半成品料和砂料的掺配厚度，并通过取样检验进行级配验证。

垫层料、反滤料的掺配场地的底部预铺一层碎石并碾压密实，以减少堆存损耗和避免掺配场地底部土壤污染。每种成品料布置两个区域依次进行掺配，垫层料、第一层反滤料每个区域面积约1000m2，特殊垫层料、第二层反滤料每个区域面积约600m2。掺配方式为碎石砂碎石砂……，依次水平铺层进行摊铺，摊铺厚度根据试验比例即每摊铺1m厚的半成品料铺一层砂。掺配时，采用3m3装载机从料堆进行挖装，15t自卸车运输至掺配场。碎石卸料采用进占法，砂卸料采用后退法，并采用TY220推土机进行平料，每一区域的堆存高度以不超过3m为宜。

在掺配的过程中，定期对每一区域的掺配成品料取样筛分，以复核颗粒级配、含泥量和颗粒形状。在开采、上坝的过程中，采用3m3装载机自下而上立面挖装，配自卸车运输上坝。

4 主要设备选型

4.1 粗碎

粗碎车间处理量为400t/h，粗碎一般采用的机型为颚式和旋回式破碎机。颚式产量较低、外形尺寸小、机重轻、价格低、土建工程量小，但针片状骨料的含量较高。考虑垫层料、反滤料的成品料要求和生产成本，选用2台PE870×1060颚式破碎机，排料口为220mm时，单机处理能力约为310t/h，设备负荷率64.5%。

4.2 中碎

中碎车间处理量为400t/h，中细碎机型主要是圆锥式和反击式，由于凝灰岩原料采用反击式破碎机易造成过粉碎。因此选用2台GPY1100/350型圆锥破碎机，出口设定40mm时，单机处理能力为270t/h，设备负荷率为74.1%。该设备具有重量轻、生产能力大，自动化程度高、操作维护简单、产品粒形好、易损件费用低等特点。

4.3 细碎

细碎车间处理量为256t/h，细碎选用2台DHGY-10-45型圆锥破碎机，出口设定为25mm时，单机处理能力为160t/h，车间设备负荷率为80.0%。该设备具高破碎比，生产能力大，可生产大量40mm以下的产品，自动化程度高，排料口调整方便，易损件更换迅速。

4.4 制砂设备

立轴破车间处理量为445t/h，制砂主要机型是立式破碎机、反击高效细碎机和棒磨机等，立式破碎机产量高、制砂成本低，但成品砂的粒形较差；反击高效细碎机制砂机适用硬、脆物料的细碎与中碎；棒磨机制砂产量低、投入大、成本高。考虑垫层料、反滤料对细骨料的要求、以及凝灰岩制砂在我公司江苏宜兴抽水蓄能电站等工地采用立轴式破碎机的制砂经验，因此制砂设备选用贵州成智产的PL9000SD型立轴冲击破碎机2台，单机处理能力为180～250t/h，设备负荷率为78.0%。该设备破碎比大、能耗小、运转平稳、结构简单、操作维修方便。

4.5 筛分与脱水设备

一筛车间选用1台2YKR2460振动筛和1台YKR2460振动筛，二筛车间选用2台2YKR2460圆振筛，选用2台FC-12洗砂机用于去粉，成品砂脱水选用ZSJ1233直线筛。

5 主要车间工艺布置

5.1 粗碎车间

粗碎车间由受料斗与破碎车间组成，破碎车间平行布置2台PE870×1060鄂式破碎机、2台GZZ1050振动给料机、1条BC1000出料皮带机。原料由自卸车直接卸入料斗，由振动给料机喂入鄂式破碎机，加工成混合料落入B1皮带机送至中碎车间。

5.2 中碎车间

中碎车间平行布置2台GPY1100/350型圆锥式破碎机，破碎机的上部安装分料叉管，下部安装一条出料皮带机，破碎后的混合料由B2皮带机送至半成品料堆。

5.3 半成品料堆

半成品料堆直径35m，高12.7m，容积4000m3，半成品料堆下设置地垅，地垅宽2.2m，高2.1m，长30m，地垅内布置1台皮带机及4台GZG90-4振动给料机，振动给料机的设置间距6米，半成品料通过振动给料机及B3皮带机送至一筛车间。

5.4 一筛车间

一筛车间布置1台2YKR2460型圆振动筛、1台YKR2460型圆振动筛、上料皮带机及出料皮带机、分叉溜管等。来自半成品料堆的混合料，由2YKR2460型圆振动筛分离出>80mm、 5～80mm80mm落入B6皮带机送到细碎车间玻碎，5～80mm送到料堆，40mm、40mm落入B6皮带机送到细碎车间玻碎，

5.5 制砂原料仓和制砂车间

制砂原料仓直径22m，高8米，容积1000m3，地垅内设置1台皮带机及2台GZG90-4振动给料机安装1台GZG80-4电机振动给料机，振动给料机的设置间距8m。制砂车间平行布置2台P9000SD型立轴冲击式破碎机、1条进料皮带机、1条出料皮带机及分叉溜管，破碎后的混合料由B10皮带机送至二筛车间。

5.6 二筛车间

二筛车间布置2台2YKR2460型圆振动筛、上料皮带机及出料皮带机、分叉溜管等。来自超细碎车间的混合料，由2YKR2460型圆振动筛分离出>20mm、5～20mm、20mm落入B11皮带机返送到制砂原料仓，5～20mm落入B13皮带机送到料堆，

6 系统特点

本工程大坝填筑需要2种垫层料，2种反滤料，上库库底回填还需要级配砂，系统需要生产的品种较多。垫层料、反滤料采用混合料和砂掺拌，减少筛分环节，节约加工成本。垫层料、反滤料采用机械掺拌，掺配工艺简单、掺配成本低。加工系统分别生产垫层砂和反滤砂，可满足不同垫层料、反滤料的掺配需求。加工系统采用2套设备，可满足不同时期工程填筑的不同需要，降低系统的生产成本。选用设备可靠、重量轻、价格低，土建工程量小，系统建厂费用少；同时选用设备具备操作维护简单、易损件费用低的特点，降低了系统的运行

成本。

7 结语

本系统于2011年年底投产，在试运行时期显示，在设计开度下，凝灰岩的破碎产品的粒度比厂家提供的试验数据更细，通过调节破碎机的排料口开度大小，并对碎石半成品和砂的试验样品进行测定，得出了半成品料和砂料的掺配厚度，获得了合格的垫层料和反滤料，同时加工系统也达到了设计要求320t/h的生产能力，可满足4.4万m3/月的填筑要求，目前系统运行稳定、可靠。本系统的设计根据自身的特点，针对破碎料源的凝灰岩岩性，充分利用人工碎石的产品粒度特性，采用了较为简单的加工工艺和掺拌工艺，减少了设备和运行人员的投入，提高了机械设备的运行效率，降低生产成本，同时相应减少了土建的费用，节约了建厂成本。

作者简介：岑丛定（1962-），男，中国水利水电第十二工程局有限公司高级工程师，研究方向：辅助生产系统设计。