砂石骨料行業旋回破碎機工藝布置設計

孫健　王利召

摘? 要：隨著砂石骨料生產進入綠色化、智能化、大型化方向發展，旋回破碎機作為高效節能的粗碎設備，近年來被廣泛應用于大型砂石骨料項目中。旋回破碎機因其工作原理及結構特點，工藝布置具有特殊性，如在實際項目設計中考慮因素不全，會對投資、生產有較大的影響。文章通過分析旋回破碎機工作原理，結構性能，總結旋回破碎機工藝布置設計要素，并結合實際生產需求，提出差異化工藝設計方法。

關鍵詞：砂石骨料;旋回破碎機;工藝布置

中圖分類號：TD451 文獻標志碼：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，我國砂石骨料行業在國家生態文明建設方針指引下進入快速、跨越式的發展階段，工廠化、綠色環保的砂石骨料項目開始逐步占據主流，隨之對節能、高效的大型破碎設備需求量增多。旋回破碎機是大型骨料項目理想的粗碎設備，在我國最早應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中也開始廣泛應用。與其他破碎設備一樣，破碎作業能否達到理想設計條件，工藝布置是設備選型后最為重要的技術環節[1]，在一些大型項目建設前期，由于沒有設計單位或者缺乏有經驗的設備制造企業介入，旋回破碎機的工藝布置設計不夠理想，對于建設投資、土建施工及后期生產造成了一定影響。旋回破碎機工藝布置設計影響因素較多，在前期設計階段需要綜合考慮項目選址、服務年限、設備結構、維修保養、易于操作、節能環保、節約投資等因素[2]。

北方重工是國內大型旋回破碎的主要研發生產基地，是生產數量最多、規格型號最齊全的旋回破碎機生產商，不僅服務國內，同時已出口多個國家。近年來，通過不斷的技術革新與升級換代，北方重工旋回破碎機技術水平、制造能力處于國內領先地位。北方重工工程技術人員在旋回破碎機生產服務中總結出旋回破碎機工藝布置設計要素，并提差異化設計理念。

2 旋回破碎機布置現狀及普遍存在問題

在某些砂石骨料項目中，項目前期設計階段缺乏有經驗的設計單位和設備生產商對于項目建設介入，現場工程技術人員對于工藝設計影響因素考慮不夠全面，影響了實際生產效果，經過前期走訪調研總結出砂石骨料行業旋回破碎機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，水文地質及氣象等條件，造成運輸距離浪費，基礎下沉、開裂，排水不暢等現象，嚴重影響生產運行。

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

（3）旋回基礎形式，沒有考慮設備是否采用動平衡設計，對設備基礎平臺，尤其下料口布置考慮不全，導致地腳螺栓松動，下料口磨損嚴重等情況。

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

（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。

3 旋回工藝布置要點

工藝布置是為了保障設備達到最優工況生產條件，理想的設計可以延長易損件使用壽命，可以提高作業率，充分發揮設備產能，可以提供便利的維護保養環境，為工人操作提供良好的條件。總體來說，旋回破碎機工藝布置與其他粗碎設備相同，都需要滿足共性的基本要求，同時要根據現場自然條件，設備維護條件，設備結構差異進行合理設計。更為重要的是立項的工藝布置可以縮小整體建設成本，根據統計多個旋回破碎機現場，一般建設成本與設備投資的關系為1～2：1，良好的設計可將比例降低至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、水文地質等條件，有相對高差的優先選址，需要平地建設的綜合考慮建設成本。旋回基礎要選址在巖床或滿足要求的其他地質條件的區域內，基礎需要固定到巖石中，防止因為振動引起的滑移，旋回基礎要與整體基礎相連，并且整體澆筑，構成一個整體，一旦發生基礎沉降可以整體下沉，防止破碎機安裝中心線偏移[3]。

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

（3）根據設備結構性能差異，確定布置形式。國產PXZ和引進型PXF或其他仿制型號操作維護存在差異，國產重型旋回破碎機主要為上部維修，而引進型號為上、下部需要同等考慮檢修工作量，同時引進型號具有帶載荷啟動功能，布置時也需要考慮，所以進行工藝布置設計時不可照搬復制。

3.2 典型旋回破碎機工藝布置

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

（1）上部結構

上部結構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、雙側或三側卸料，結合卡車規格及車位數量初步確定寬度。當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施，例如水霧噴淋等。

檢修跨設有檢修吊裝孔與人員通道，旋回破碎機主電機、液壓站、潤滑站等輔助設備檢修、維護等作業需要通過檢修孔實現吊裝。檢修孔的尺寸不必都相同，可根據各層吊裝設備尺寸不同進行差異化設計。操作人員通過人員通道進入破碎站內部進行檢查、操作等作業，該尺寸需要滿足相關標準即可。

檢修場地是備件檢修及臨時儲存區域，空間大小有最大存儲件及備件儲存量有關。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，一些項目根據實際需要設有車輛通道等。

（2）下部結構

下部結構是整個旋回破碎機布置的核心部分，是影響建設投資，操作維護的關鍵。

受料倉布置設計需要使物料下料通暢，并均勻分布在破碎腔內，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。在三側給料布置中，垂直卸料一側需要設置分料墻作為緩沖裝置。

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

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

排料裝置有很多選擇，一般采用重型板式給料機，重型皮帶給料機，振動給料機以及直接皮帶機排料[4]。重型板式給料機是最可靠的排料設備，但是由于設備重量重，導致維修輔助，設備投資大等。重型皮帶給料機在金屬礦破碎作業中有應用，設備維護量大，在砂石骨料生產中應用較少。振動給料機多用于小型旋回項目中，在大型設備應用時多采用2臺設備排料，該設備具有設備投資小，運行穩定等優點，在砂石骨料項目中應用較多。

4 結束語

旋回破碎機工藝布置直接影響項目建設投資與運行管理，理想的工藝布置設計可以充分的發揮設備功能，反之會對生產造成影響。在砂石骨料項目設計階段，建設單位綜合考慮外部及內部因素對于旋回破碎機設備工藝布置的影響，結合設備性能的不同，進行差異化設計，并且充分論證每個節點，使設計符合生產需求。

參考文獻：

[1]高強，張建華.破碎理論及破碎機的研究現狀展望[J].機械設計，2009，26（10）：72-74.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB51186-2016機制砂石骨料工廠設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2016：15-17.

[3]孫長泉，孫成林.選礦廠工藝設備安裝與維修[M].北京：冶金工業出版社，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.