砂石骨料行业旋回破碎机工艺布置设计

技术知识

2023-02-10

摘要：随着砂石骨料生产进入绿色化、智能化、大型化方向发展，旋回破碎机作为高效节能的粗碎设备，近年来被广泛应用于大型砂石骨料项目中。旋回破碎机因其工作原理及结构特点，工艺布置具有特殊性，如在实际项目设计中考虑因素不全，会对投资、生产有较大的影响。文章通过分析旋回破碎机工作原理，结构性能，总结旋回破碎机工艺布置设计要素，并结合实际生产需求，提出差异化工艺设计方法。

关键词：砂石骨料;旋回破碎机;工艺布置

郑州杰美隆PXZ旋回破碎机

一、概述

近年來，我国砂石骨料行业在国家生态文明建设方针指引下进入快速、跨越式的发展阶段，工厂化、绿色环保的砂石骨料项目开始逐步占据主流，随之对节能、高效的大型破碎设备需求量增多。旋回破碎机是大型骨料项目理想的粗碎设备，在我国最早应用于长江三峡水利工程，二滩水电枢纽工程、向家坝水电工程中，近年在大型民营砂石企业中也开始广泛应用。与其他破碎设备一样，破碎作业能否达到理想设计条件，工艺布置是设备选型后最为重要的技术环节[1]，在一些大型项目建设前期，由于没有设计单位或者缺乏有经验的设备制造企业介入，旋回破碎机的工艺布置设计不够理想，对于建设投资、土建施工及后期生产造成了一定影响。旋回破碎机工艺布置设计影响因素较多，在前期设计阶段需要综合考虑项目选址、服务年限、设备结构、维修保养、易于操作、节能环保、节约投资等因素[2]。

北方重工是国内大型旋回破碎的主要研发生产基地，是生产数量最多、规格型号最齐全的旋回破碎机生产商，不仅服务国内，同时已出口多个国家。近年来，通过不断的技术革新与升级换代，北方重工旋回破碎机技术水平、制造能力处于国内领先地位。北方重工工程技术人员在旋回破碎机生产服务中总结出旋回破碎机工艺布置设计要素，并提差异化设计理念。

二、旋回破碎机布置现状及普遍存在问题

在某些砂石骨料项目中，项目前期设计阶段缺乏有经验的设计单位和设备生产商对于项目建设介入，现场工程技术人员对于工艺设计影响因素考虑不够全面，影响了实际生产效果，经过前期走访调研总结出砂石骨料行业旋回破碎机工艺布置不合理之处：

（1）项目选址不合理，没有综合考虑运输，工程地质，水文地质及气象等条件，造成运输距离浪费，基础下沉、开裂，排水不畅等现象，严重影响生产运行。

（2）工艺布置千篇一律，国产PXZ与引进型PXF或仿制型号布置形式机械照搬，造成投资浪费。

（3）旋回基础形式，没有考虑设备是否采用动平衡设计，对设备基础平台，尤其下料口布置考虑不全，导致地脚螺栓松动，下料口磨损严重等情况。

（4）受料仓容积布置不合理，对于原矿运输车辆，物料性质含水量、含泥量等因素不够重视，导致运输不畅，下料困难，给料不均匀，设备关键部件频繁损坏等现象。

（5）检修平台，检修跨布置不合理，检修场地不足，检修吊装口不合理等问题普遍存在。

（6）底部缓冲仓及排料装置选择不合理，影响排矿及事故处理等作业。

三、旋回工艺布置要点

工艺布置是为了保障设备达到最优工况生产条件，理想的设计可以延长易损件使用寿命，可以提高作业率，充分发挥设备产能，可以提供便利的维护保养环境，为工人操作提供良好的条件。总体来说，旋回破碎机工艺布置与其他粗碎设备相同，都需要满足共性的基本要求，同时要根据现场自然条件，设备维护条件，设备结构差异进行合理设计。更为重要的是立项的工艺布置可以缩小整体建设成本，根据统计多个旋回破碎机现场，一般建设成本与设备投资的关系为1～2：1，良好的设计可将比例降低至0.5：1。

3.1 一般总体要求

（1）项目选址要综合考虑总图运输、工程地质、水文地质等条件，有相对高差的优先选址，需要平地建设的综合考虑建设成本。旋回基础要选址在岩床或满足要求的其他地质条件的区域内，基础需要固定到岩石中，防止因为振动引起的滑移，旋回基础要与整体基础相连，并且整体浇筑，构成一个整体，一旦发生基础沉降可以整体下沉，防止破碎机安装中心线偏移[3]。

（2）项目服务年限不同，工艺布置时需要考虑的侧重点也有差异。服务年限短的项目可以采用钢结构半固定形式的方式，也可以简化部分功能的形式缩小投资，例如破碎机下部缓冲料仓的容积。服务年限长的项目要保障设备维护与操作的功能完整性。同时也充分考虑项目未来改扩建规划，要为将来规划预留空间。

（3）根据设备结构性能差异，确定布置形式。国产PXZ和引进型PXF或其他仿制型号操作维护存在差异，国产重型旋回破碎机主要为上部维修，而引进型号为上、下部需要同等考虑检修工作量，同时引进型号具有带载荷启动功能，布置时也需要考虑，所以进行工艺布置设计时不可照搬复制。

3.2 典型旋回破碎机工艺布置

典型的旋回破碎机工艺布置可分为上、下两部分结构，上部结构主要为旋回车间，包括：檢修及通道跨，备件存放跨，卸料破碎跨。下部结构由受料仓，设备安装平台，底部检修平台，底部缓冲仓，卸料平台等构成，旋回破碎机工艺布置见图2。

（1）上部结构

上部结构主要为旋回破碎车间，布置时需要每一跨的功能性，同时车间高度要满足旋回破碎机最大检修件吊装高度要求。确定卸料跨宽度时，需要明确采用单侧、双侧或三侧卸料，结合卡车规格及车位数量初步确定宽度。当然卸料宽度的确定还要考虑受料仓容积。在卸料跨需要布置除尘抑尘设施，例如水雾喷淋等。

检修跨设有检修吊装孔与人员通道，旋回破碎机主电机、液压站、润滑站等辅助设备检修、维护等作业需要通过检修孔实现吊装。检修孔的尺寸不必都相同，可根据各层吊装设备尺寸不同进行差异化设计。操作人员通过人员通道进入破碎站内部进行检查、操作等作业，该尺寸需要满足相关标准即可。

检修场地是备件检修及临时储存区域，空间大小有最大存储件及备件储存量有关。一般该场地需要存放横梁部，备用动锥等部件。

除以上三部分外，一些项目根据实际需要设有车辆通道等。

（2）下部结构

下部结构是整个旋回破碎机布置的核心部分，是影响建设投资，操作维护的关键。

受料仓布置设计需要使物料下料通畅，并均匀分布在破碎腔内，如给料偏析，会造成部件使用寿命下降。同时，料仓布置需要考虑避免物料冲击给破碎腔带来较大的冲击，破碎机横梁方向需要与卡车卸料方向一致，避免直接冲击主轴，同时卡车型号的大小对于冲击点也有影响。在三侧给料布置中，垂直卸料一侧需要设置分料墙作为缓冲装置。

设备层布置时需要充分和设备厂商进行沟通，根据提供设备外形图、基础图等资料进行。需要说明的是设备层布置重点为设备下口孔形式，一般设计为垂直下料口，会造成物料冲刷下料口，使下料口磨损严重等情况。推荐下料口为“喇叭”形，避免上述情况，下料口设计示意图见图3所示。

下部料仓对于物料的缓冲作用并不是设计考虑的首要因素，下部缓冲仓设置的重要目的是，在生产中一旦排料设备发生故障，需要将破碎腔内的物料排空至下部料仓中，因此大部分设计文件中推荐该部分容积不小于2车料的容积。但随着设备性能的提升，此部分可以有优化的空间。

排料装置有很多选择，一般采用重型板式给料机，重型皮带给料机，振动给料机以及直接皮带机排料[4]。重型板式给料机是最可靠的排料设备，但是由于设备重量重，导致维修辅助，设备投资大等。重型皮带给料机在金属矿破碎作业中有应用，设备维护量大，在砂石骨料生产中应用较少。振动给料机多用于小型旋回项目中，在大型设备应用时多采用2台设备排料，该设备具有设备投资小，运行稳定等优点，在砂石骨料项目中应用较多。