砂石骨料行業(yè)旋回破碎機(jī)工藝布置設(shè)計

孫健　王利召

摘? 要：隨著砂石骨料生產(chǎn)進(jìn)入綠色化、智能化、大型化方向發(fā)展，旋回破碎機(jī)作為高效節(jié)能的粗碎設(shè)備，近年來被廣泛應(yīng)用于大型砂石骨料項目中。旋回破碎機(jī)因其工作原理及結(jié)構(gòu)特點，工藝布置具有特殊性，如在實際項目設(shè)計中考慮因素不全，會對投資、生產(chǎn)有較大的影響。文章通過分析旋回破碎機(jī)工作原理，結(jié)構(gòu)性能，總結(jié)旋回破碎機(jī)工藝布置設(shè)計要素，并結(jié)合實際生產(chǎn)需求，提出差異化工藝設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：砂石骨料;旋回破碎機(jī);工藝布置

中圖分類號：TD451 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）14-0106-03

Abstract： With the green， intelligent and large-scale production of aggregates， the gyratory crusher is widely used in large-scale sand and gravel aggregate projects in recent years as a highly efficient and energy-saving coarse crushing equipment. Due to its working principle and structural characteristics， the rotary crusher has special characteristics. If the factors are not fully considered in the actual project design， it will have a greater impact on investment and production. This paper analyzes the working principle and structural performance of the gyratory crusher， summarizes the design elements of the gyratory crusher processing set-up， and combines the actual production requirements to propose a differentiated process design method.

Keywords： aggregates; rotary crusher; processing set-up

1 概述

近年來，我國砂石骨料行業(yè)在國家生態(tài)文明建設(shè)方針指引下進(jìn)入快速、跨越式的發(fā)展階段，工廠化、綠色環(huán)保的砂石骨料項目開始逐步占據(jù)主流，隨之對節(jié)能、高效的大型破碎設(shè)備需求量增多。旋回破碎機(jī)是大型骨料項目理想的粗碎設(shè)備，在我國最早應(yīng)用于長江三峽水利工程，二灘水電樞紐工程、向家壩水電工程中，近年在大型民營砂石企業(yè)中也開始廣泛應(yīng)用。與其他破碎設(shè)備一樣，破碎作業(yè)能否達(dá)到理想設(shè)計條件，工藝布置是設(shè)備選型后最為重要的技術(shù)環(huán)節(jié)[1]，在一些大型項目建設(shè)前期，由于沒有設(shè)計單位或者缺乏有經(jīng)驗的設(shè)備制造企業(yè)介入，旋回破碎機(jī)的工藝布置設(shè)計不夠理想，對于建設(shè)投資、土建施工及后期生產(chǎn)造成了一定影響。旋回破碎機(jī)工藝布置設(shè)計影響因素較多，在前期設(shè)計階段需要綜合考慮項目選址、服務(wù)年限、設(shè)備結(jié)構(gòu)、維修保養(yǎng)、易于操作、節(jié)能環(huán)保、節(jié)約投資等因素[2]。

北方重工是國內(nèi)大型旋回破碎的主要研發(fā)生產(chǎn)基地，是生產(chǎn)數(shù)量最多、規(guī)格型號最齊全的旋回破碎機(jī)生產(chǎn)商，不僅服務(wù)國內(nèi)，同時已出口多個國家。近年來，通過不斷的技術(shù)革新與升級換代，北方重工旋回破碎機(jī)技術(shù)水平、制造能力處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。北方重工工程技術(shù)人員在旋回破碎機(jī)生產(chǎn)服務(wù)中總結(jié)出旋回破碎機(jī)工藝布置設(shè)計要素，并提差異化設(shè)計理念。

2 旋回破碎機(jī)布置現(xiàn)狀及普遍存在問題

在某些砂石骨料項目中，項目前期設(shè)計階段缺乏有經(jīng)驗的設(shè)計單位和設(shè)備生產(chǎn)商對于項目建設(shè)介入，現(xiàn)場工程技術(shù)人員對于工藝設(shè)計影響因素考慮不夠全面，影響了實際生產(chǎn)效果，經(jīng)過前期走訪調(diào)研總結(jié)出砂石骨料行業(yè)旋回破碎機(jī)工藝布置不合理之處：

（1）項目選址不合理，沒有綜合考慮運輸，工程地質(zhì)，水文地質(zhì)及氣象等條件，造成運輸距離浪費，基礎(chǔ)下沉、開裂，排水不暢等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運行。

（2）工藝布置千篇一律，國產(chǎn)PXZ與引進(jìn)型PXF或仿制型號布置形式機(jī)械照搬，造成投資浪費。

（3）旋回基礎(chǔ)形式，沒有考慮設(shè)備是否采用動平衡設(shè)計，對設(shè)備基礎(chǔ)平臺，尤其下料口布置考慮不全，導(dǎo)致地腳螺栓松動，下料口磨損嚴(yán)重等情況。

（4）受料倉容積布置不合理，對于原礦運輸車輛，物料性質(zhì)含水量、含泥量等因素不夠重視，導(dǎo)致運輸不暢，下料困難，給料不均勻，設(shè)備關(guān)鍵部件頻繁損壞等現(xiàn)象。

（5）檢修平臺，檢修跨布置不合理，檢修場地不足，檢修吊裝口不合理等問題普遍存在。

（6）底部緩沖倉及排料裝置選擇不合理，影響排礦及事故處理等作業(yè)。

3 旋回工藝布置要點

工藝布置是為了保障設(shè)備達(dá)到最優(yōu)工況生產(chǎn)條件，理想的設(shè)計可以延長易損件使用壽命，可以提高作業(yè)率，充分發(fā)揮設(shè)備產(chǎn)能，可以提供便利的維護(hù)保養(yǎng)環(huán)境，為工人操作提供良好的條件。總體來說，旋回破碎機(jī)工藝布置與其他粗碎設(shè)備相同，都需要滿足共性的基本要求，同時要根據(jù)現(xiàn)場自然條件，設(shè)備維護(hù)條件，設(shè)備結(jié)構(gòu)差異進(jìn)行合理設(shè)計。更為重要的是立項的工藝布置可以縮小整體建設(shè)成本，根據(jù)統(tǒng)計多個旋回破碎機(jī)現(xiàn)場，一般建設(shè)成本與設(shè)備投資的關(guān)系為1～2：1，良好的設(shè)計可將比例降低至0.5：1。

3.1 一般總體要求

（1）項目選址要綜合考慮總圖運輸、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，有相對高差的優(yōu)先選址，需要平地建設(shè)的綜合考慮建設(shè)成本。旋回基礎(chǔ)要選址在巖床或滿足要求的其他地質(zhì)條件的區(qū)域內(nèi)，基礎(chǔ)需要固定到巖石中，防止因為振動引起的滑移，旋回基礎(chǔ)要與整體基礎(chǔ)相連，并且整體澆筑，構(gòu)成一個整體，一旦發(fā)生基礎(chǔ)沉降可以整體下沉，防止破碎機(jī)安裝中心線偏移[3]。

（2）項目服務(wù)年限不同，工藝布置時需要考慮的側(cè)重點也有差異。服務(wù)年限短的項目可以采用鋼結(jié)構(gòu)半固定形式的方式，也可以簡化部分功能的形式縮小投資，例如破碎機(jī)下部緩沖料倉的容積。服務(wù)年限長的項目要保障設(shè)備維護(hù)與操作的功能完整性。同時也充分考慮項目未來改擴(kuò)建規(guī)劃，要為將來規(guī)劃預(yù)留空間。

（3）根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)性能差異，確定布置形式。國產(chǎn)PXZ和引進(jìn)型PXF或其他仿制型號操作維護(hù)存在差異，國產(chǎn)重型旋回破碎機(jī)主要為上部維修，而引進(jìn)型號為上、下部需要同等考慮檢修工作量，同時引進(jìn)型號具有帶載荷啟動功能，布置時也需要考慮，所以進(jìn)行工藝布置設(shè)計時不可照搬復(fù)制。

3.2 典型旋回破碎機(jī)工藝布置

典型的旋回破碎機(jī)工藝布置可分為上、下兩部分結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)主要為旋回車間，包括：檢修及通道跨，備件存放跨，卸料破碎跨。下部結(jié)構(gòu)由受料倉，設(shè)備安裝平臺，底部檢修平臺，底部緩沖倉，卸料平臺等構(gòu)成，旋回破碎機(jī)工藝布置見圖2。

（1）上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)主要為旋回破碎車間，布置時需要每一跨的功能性，同時車間高度要滿足旋回破碎機(jī)最大檢修件吊裝高度要求。確定卸料跨寬度時，需要明確采用單側(cè)、雙側(cè)或三側(cè)卸料，結(jié)合卡車規(guī)格及車位數(shù)量初步確定寬度。當(dāng)然卸料寬度的確定還要考慮受料倉容積。在卸料跨需要布置除塵抑塵設(shè)施，例如水霧噴淋等。

檢修跨設(shè)有檢修吊裝孔與人員通道，旋回破碎機(jī)主電機(jī)、液壓站、潤滑站等輔助設(shè)備檢修、維護(hù)等作業(yè)需要通過檢修孔實現(xiàn)吊裝。檢修孔的尺寸不必都相同，可根據(jù)各層吊裝設(shè)備尺寸不同進(jìn)行差異化設(shè)計。操作人員通過人員通道進(jìn)入破碎站內(nèi)部進(jìn)行檢查、操作等作業(yè)，該尺寸需要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)即可。

檢修場地是備件檢修及臨時儲存區(qū)域，空間大小有最大存儲件及備件儲存量有關(guān)。一般該場地需要存放橫梁部，備用動錐等部件。

除以上三部分外，一些項目根據(jù)實際需要設(shè)有車輛通道等。

（2）下部結(jié)構(gòu)

下部結(jié)構(gòu)是整個旋回破碎機(jī)布置的核心部分，是影響建設(shè)投資，操作維護(hù)的關(guān)鍵。

受料倉布置設(shè)計需要使物料下料通暢，并均勻分布在破碎腔內(nèi)，如給料偏析，會造成部件使用壽命下降。同時，料倉布置需要考慮避免物料沖擊給破碎腔帶來較大的沖擊，破碎機(jī)橫梁方向需要與卡車卸料方向一致，避免直接沖擊主軸，同時卡車型號的大小對于沖擊點也有影響。在三側(cè)給料布置中，垂直卸料一側(cè)需要設(shè)置分料墻作為緩沖裝置。

設(shè)備層布置時需要充分和設(shè)備廠商進(jìn)行溝通，根據(jù)提供設(shè)備外形圖、基礎(chǔ)圖等資料進(jìn)行。需要說明的是設(shè)備層布置重點為設(shè)備下口孔形式，一般設(shè)計為垂直下料口，會造成物料沖刷下料口，使下料口磨損嚴(yán)重等情況。推薦下料口為“喇叭”形，避免上述情況，下料口設(shè)計示意圖見圖3所示。

下部料倉對于物料的緩沖作用并不是設(shè)計考慮的首要因素，下部緩沖倉設(shè)置的重要目的是，在生產(chǎn)中一旦排料設(shè)備發(fā)生故障，需要將破碎腔內(nèi)的物料排空至下部料倉中，因此大部分設(shè)計文件中推薦該部分容積不小于2車料的容積。但隨著設(shè)備性能的提升，此部分可以有優(yōu)化的空間。

排料裝置有很多選擇，一般采用重型板式給料機(jī)，重型皮帶給料機(jī)，振動給料機(jī)以及直接皮帶機(jī)排料[4]。重型板式給料機(jī)是最可靠的排料設(shè)備，但是由于設(shè)備重量重，導(dǎo)致維修輔助，設(shè)備投資大等。重型皮帶給料機(jī)在金屬礦破碎作業(yè)中有應(yīng)用，設(shè)備維護(hù)量大，在砂石骨料生產(chǎn)中應(yīng)用較少。振動給料機(jī)多用于小型旋回項目中，在大型設(shè)備應(yīng)用時多采用2臺設(shè)備排料，該設(shè)備具有設(shè)備投資小，運行穩(wěn)定等優(yōu)點，在砂石骨料項目中應(yīng)用較多。

4 結(jié)束語

旋回破碎機(jī)工藝布置直接影響項目建設(shè)投資與運行管理，理想的工藝布置設(shè)計可以充分的發(fā)揮設(shè)備功能，反之會對生產(chǎn)造成影響。在砂石骨料項目設(shè)計階段，建設(shè)單位綜合考慮外部及內(nèi)部因素對于旋回破碎機(jī)設(shè)備工藝布置的影響，結(jié)合設(shè)備性能的不同，進(jìn)行差異化設(shè)計，并且充分論證每個節(jié)點，使設(shè)計符合生產(chǎn)需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]高強，張建華.破碎理論及破碎機(jī)的研究現(xiàn)狀展望[J].機(jī)械設(shè)計，2009，26（10）：72-74.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB51186-2016機(jī)制砂石骨料工廠設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2016：15-17.

[3]孫長泉，孫成林.選礦廠工藝設(shè)備安裝與維修[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010：28-52.

[4]阮光華.混凝土骨料制備工程[M].北京：中國電力出版社，2014：16-18.