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向家坝水电站太平料场和马延坡砂石加工系统规划设计
发布时间：2013-06-15 07:50 来源：未知
1、概述
向家坝水电站是金沙江梯级开发的最后一级电站。工程枢纽建筑物主要由混凝土重力坝、左岸坝后厂房、右岸地下引水发电系统及左岸河中垂直升船机等组成。电站设计正常蓄水位380. 00m，最大坝高16 2m，总装机容量6400MW。
主体工程混凝土施工期为2007年7月至2014年3月，其中2010年7月至2011年6月为混凝土高峰浇筑年，共浇筑混凝土408万m3，平均浇筑强度34万IIl3／月，混凝土高峰浇筑强度40.8万m3／月。
砂石系统主要担负主体工程约1220万m3混凝土所需骨料的供应任务，共需生产混凝土骨料2684万t（其中粗骨料1825万t、细骨料859万t），共需毛料3200万t。设计处理能力3200t／h，生产能力2600t/h。
混凝土骨料料源为太平灰岩料场，岩性为二迭系灰岩，其面干饱和湿抗压强度为63～149MPa。岩石各项技术指标均符合有关规范要求，料场储量丰富，满足工程需求。
砂石系统由太平料场开采区、大湾口半成品加工区、马延坡成品加工区以及两者之间长31. lkm的输送线四部分组成。
太平料场和马延坡砂石加工系统（以下简称砂石系统）于2005年9月完成招标设计，2005年11月完成招标文件编制，2006年3月开工建设，2007年6月建成投产，从砂石系统投入运行至2010年5月，长距离带式输送机共输送半成品砂石料约1100万t，系统共生产成品砂石料约900万t，高峰月生产量达到100万t。砂石系统总体运行正常。
2、总体设计规划
2.1 料源选择与开采
可行性研究阶段，重点比较了四个料源组合方案，即方案一：太平灰岩料场方案；方案二：新滩坝砂岩料场方案；方案三：新滩坝砂岩十大石盘砂岩料场方案；方案四：岷江天然料十新滩坝砂岩料场方案。方案一具有灰岩料源质量相对最好、储量丰富、开采条件较好、运输可靠等特点，尽管砂石系统总费用略高，经综合技术经济比较，选定太平灰岩料场方案作为向家坝工程混凝土骨料料源。
太平料场有效储量4050万m3，共需开采毛料1586万m3，无用层剥离量99万m3，剥采比0.06。毛料开采强度42万m3／月，高峰期需同时有4个工作面进行开采。料场开采顶部高程1492. 00m，最终开采底部高程1276.00m，最终边坡高度216m，采用竖直采掘的水平分段法进行开采。
2.2砂石系统布置规划
太平料场附近的大湾口与坝址附近的马延坡均具备砂石系统布置的场地条件，其间采用长距离带式输送机输送线运输砂石料。由于砂石系统集中布置方案（大湾口）存在场地狭窄、现场缺乏足够的供水水源和供电电源、且工程费用相对较高等不足。经综合比较，最终选择分区布置方案。
分区布置方案规划：太平料场开采的毛料经自卸汽车运至大湾口半成品加工区，加工后的半成品料(≤150mm)经输送线运至马延坡成品加工区，生产的成品砂石经带式输送机运至右岸各混凝土生产系统。
2.3砂石系统工艺方案
砂石系统采用粗碎、中碎开路，细碎与筛分构成闭路生产粗骨料和部分人工砂，超细碎与筛分构成闭路生产人工砂，辅以棒磨机制砂的工艺流程。
输送线为单线布置，设计输送能力3000t/h，由5条带宽为1200mm的长距离带式输送机组成，输送线总长约31. lkm，其主要部件按国际先进水平配置，采用CST+电动机的驱动装置方案。
为提高供料的保证性，在输送线的头部和尾部各设置了一座大容量的料堆，位于马延坡的3号半成品堆场总容积约45万m3，可满足高峰期约15d的砂石需用量，位于大湾口的2号半成品堆场总容积约33万m3，可满足高峰期约lld的砂石需
用量。
3、主要技术特点
3.1 远程连续运输半成品料
由于本工程砂石运输强度高，太平料场距坝址公路运距远（里程约59km），直线距离较近(约30km)，地势上存在458m的天然落差可供利用。有三种运输方案供选择，即长距离带式输送机输送线运输方案（方案一），全程汽车运输方案（方案二），汽车运输至新滩镇后再转水路运输方案（方案三）。经比较，方案二存在运距远、对当地运输干扰大、运输成本高、一次性投资大（需投资新修59km高线二级公路）、施工工期长等问题；方案三存在转运环节多（需新建2个转运码头）、水路运输保证性差、运输成本较高等问题。为提高供料保证性，减小环境污染和降低运输费用，设计选用长距离带式输送机输送线方案连续高效运输砂石料。
输送线的主要技术特点：
a．输送距离长、头尾高差大
输送线总长31. lkm，属国内最长的带式输送机输送线，由5条头尾相接的带式输送机组成，单条最大长度8. 3km。输送线头尾高差达458m（头低、尾高），平均坡降1. 5%。
b．输送能力高、输送总量大
为满足向家坝工程高峰期混凝土浇筑强度需要，输送线设计输送能力3000 t／h，半成品料输送总量达3200万t，运行期约7年。
c．地质条件复杂、土建施工困难
输送线沿线穿越高山深谷，形成9段输送隧洞和8段跨沟构筑物。隧洞段总长29.3 km（单段最大长度8.3km），穿越灰岩、砂岩、泥岩、煤层等多类岩层及三大断层，地质条件十分复杂；土建施工沿线大部分隧洞洞口不通公路，土建施工十分困难。
d．设计方案先进、节能
采用长距离、窄带宽、高带速、多驱动的带式输送机设计方案。应用国际先进的动态分析技术。充分利用输送线头尾高差产生的势能，使得输送线的驱动总功率相对较小（与水平布置相比，驱动总功率降低约50%），输送线满载驱动总功率仅约4000kW。
e．设备配置先进、可靠
为保证输送线长期稳定、可靠运行，主要设备选用国际先进设备。选用启停平稳、运行可靠的CST可控驱动系统作为驱动装置，选用外资公司生产的优质低摩阻托辊，选用合资公司生产的优质钢绳芯输送带，选用反应速度快的液压自动拉紧装置，选用大型带式输送机制造公司生产的滚筒、头尾架、中间架等钢结构件。
f．电气控制先进、可靠
电气控制系统采用技术先进的ControlNET控制网络，对输送线沿线的设备实施有效地监控。
3.2砂石加工
3. 2.1粗、中碎
将粗碎和中碎设备布置在大湾口，能够有效控制半成品料的最大粒径不超过200mm，减小石料运输过程中对输送带带面的冲击和磨损。
粗碎车间配置42-65型旋回破碎机3台，该机具有处理能力大、耐磨损、破碎产品粒型好、粒度较小等特点。
第一筛分、中碎车间配置YAH2460型圆振动筛和H6800EC型圆锥破碎机各2台。进口圆锥破碎机可减少半成品料中的针片状颗粒含量，降低洗石造成的细砂流失。
3.2.2 筛分、洗石
由于灰岩的局部含泥量可能较多，设置第二筛分洗石车间对含泥量较多的半成品料(≤40mm)进行清洗。经分析，选用6台国产双螺旋洗石机，总洗石能力达14 00t／h。
3.2.3细碎
由于灰岩的磨蚀性较小，为改善成品碎石的粒形、提高破碎机的生产效率、减小生产过程中的循环负荷量，细碎车间采用进口大型反击式破碎机，该破碎机除可调整粗骨料的生产级配外，还兼有一定的制砂功能。
3.2.4分级筛分
将第二筛分（洗石）车间、第四筛分车间做为成品骨料分级筛分车间，在招标设计方案的基础上，增设了一个检查筛分车间（即第三筛分车间），配置40mm单层筛2台。经细碎车间破碎后小于80mm的砂石直接进入该检查车间进行筛分，大于40mm的碎石返回细碎车间进行破碎，而小于40mm的碎石则进入第四筛分车间进行成品骨料分级筛分。
该流程的优点在于可减少第四筛分车间的总循环负荷量，从而减少筛分设备数量。
3.2.5 制砂与成品砂石粉控制
采用反击式破碎机制砂、立轴冲击式破碎机制砂为主，棒磨机制砂为辅的综合制砂工艺，同时采用石粉及细砂回收装置回收流失的细颗粒物料，可有效提高制砂效率和成品砂质量，减少加工损耗。
为解决破碎制砂带来的粗砂含量较高、细度模数偏粗问题，在第四筛分车间振动筛底层设3mm筛网，将筛余的3～5mm粗砂运至棒磨机车间以调整成品砂的细度模数，同时可减少破碎制砂的循环负荷量。
为解决破碎制砂、湿式筛分带来的成品砂粗颗粒含量偏高、细度模数偏粗、石粉流失较大、成品砂的含水率较高等问题，同时进一步降低制砂用水量和制砂成本，在第五筛分车间采用封闭式全干法筛分制砂工艺，配置3YKR1867型三层圆振动筛12台。
3.2.6干式制砂粉尘控制
为了控制干式破碎制砂（含干式筛分）生产过程中产生的粉尘，采取集中布置的方式进行通风除尘，除尘车间与第五筛分车间并行布置，共设置6套除尘装置，分别对圆振动筛的进（卸）料口和筛体、立轴破的卸料口以及有关带式输送机的转料环节进行封闭除尘，采用两级除尘工艺，配置旋风除尘器、脉冲袋式除尘器和风机各
6、台。
3.3废水处理及回收
废水处理水质指标执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准，即悬浮物(SS)≤70 mg/L。
砂石系统废水处理的主要任务是除去废水中的泥砂，并妥善处理泥砂的堆存。按骨料总生产量2684万t计算，泥和石粉流失约215万～270万t，废渣容积约143万—180万m3。
3.3.1 方案比较
共计比较了三种方案。
方案一：尾渣库自然沉淀方案。
方案二：辐流式沉淀池十压滤机方案。
方案三：平流式沉淀池循环出渣方案。
经综合比较，推荐投资相对较省、运行管理简便的尾渣库自然沉淀方案。
3.3.2选定方案
尾渣库自然沉淀方案：砂石系统产生的废水经渣浆泵送至尾渣库库尾，经自然沉淀后，库前的清水经水泵返回砂石系统高位水池循环使用，做到了废水“零排放”。尾渣库方案不仅能有效�；せ肪常⒗锰烊挥晁�，还能减少砂石系统用水费用。
废水设计处理能力5400 m3/h，生产的废水由排水沟渠汇集至废水集水池，通过6台渣浆泵输送至尾渣库，废水在尾渣库内自然沉淀，废渣永久存积于库内，库内清水经回水泵站提升至砂石系统高程572. OOm调节水池循环利用。
砂石系统产生废渣容积共计约180万m3，尾渣库清水库容约20万m3，尾渣库设计库容200万m3。
4、结语
向家坝水电站砂石加工系统是目前国内水电行业最大的砂石加工系统。其生产规模达3200t／h，运行时间长，运输距离远，砂石加工工艺流程先进、灵活，设备配置先进可靠，布置紧凑合理，采用了多项先进技术，取得一定经验，小结如下。
a．大型人工砂石系统的砂石运输方式和运输线路的选择是设计的关键。
由于本工程砂石运输强度高，运输总量大，太平料场距坝址公路运距远，而直线距离相对较近，地势上存在458m的天然落差可供利用，为提高运输保证性和降低运输费用，采用31. lkm长距离带式输送机输送线连续高效运输半成品料的设计方案。
b．大型人工砂石系统成品砂的需求量巨大，且质量要求高，选择立轴冲击破为主、棒磨机制砂为辅的制砂工艺，能较好地保证成品砂质量。
c．大型人工砂石系统的生产过程会产生大量废水，若直接排放会严重污染周边环境和河水水质，可靠合理的废水处理和循环利用措施既是经济性需要更是环境�；す叩囊�。
本工程马延坡砂石系统附近具备良好成库的地形地质条件，设计采用尾渣库自然沉淀的废水处理方案，实践证明是非常成功的，废水处理做到了“零排放”。
d．长距离带式输送机适合于运输粒径小于200mm的物料，并且，在砂石加工设备选型时，应充分考虑转运、堆存过程中砂石级配波动的影响。
