PC1416錘式煤泥破碎機的研究及應用

高有茂 韓洋 王磊 李洪超 鄭帥

山東萊蕪煤礦機械有限公司，中國·山東 萊蕪 271100

1 引言

山東臨沂礦業集團菏澤煤電開發有限公司彭莊煤礦位于鄆城縣張營鎮，是巨野煤田在菏澤境內投產的第一對礦井，其生產能力為2.00Mt/a，于2007年3月正式投產。針對尾煤泥灰分高難回收的特點，于2021年10月對尾煤泥系統進行了改造，尾煤泥水經2020-100-10 超高壓隔膜壓濾機脫水回收，脫水后濾餅水分達17%以下。為了使尾煤泥得到充分利用，針對超高壓隔膜壓濾機脫水的煤泥濾餅水分低、瞬時產量大的特點，該礦選用了PC1416錘式煤泥破碎機，用于2020-100-10 超高壓隔膜壓濾機脫水的煤泥濾餅的破碎，成功解決了尾煤泥破碎后粒度難以達標、易堵塞的問題。

2 PC1416 錘式煤泥破碎機的主要參數

①處理能力：42t/h；

②出料粒度：≤3mm；

③轉子直徑：1400mm；

④轉子長度：1600mm；

⑤轉子轉速：740r/min；

⑥電動機數量：1 臺；

⑦電動機功率：250kW。

3 PC1416 錘式煤泥破碎機的工作原理

電動機將動力通過聯軸器驅動轉子旋轉，破碎板、篩條與轉子之間形成破碎腔。當物料進入破碎腔后，首先受到隨轉子高速旋轉的錘頭的沖擊作用而破碎，被破碎的物料同時從錘頭處獲得動能，高速地沖向破碎板，受到第二次破碎，然后落到篩板上，物料再次受到錘頭的碾壓和剪切作用進一步破碎，最后透過篩孔排出[1]。出料粒度的調節，是通過更換不同規格的篩板來實現的。轉子與篩條之間的間隙，可根據需要通過調節機構進行調節。工作原理見圖1。

圖1 工作原理簡圖

4 PC1416 錘式煤泥破碎機的結構

該破碎機由電動機、電動機底座、聯軸器、破碎腔等部分組成，見圖2。

圖2 結構簡圖

5 主要參數的設計計算

5.1 轉子的直徑及長度的確定

錘式破碎機的轉子的直徑D 由給料粒度決定：通常D為最大給料粒度的1.2～5 倍，直徑與轉子有效長度的比值通常為0.7～1.8，選取D 與最大給料粒度的比值為3，直徑與轉子有效長度的比值為0.875，由破碎機的最大給料粒度為450mm，計算轉子的直徑與轉子有效長度值：

D=450×3=1350mm

取D ＝1400mm

則：L=1400/0.875=1600mm

5.2 轉子的轉速的確定

錘頭圓周速度越高，破碎比就越大，但過粉碎越嚴重，機體及錘頭的磨損也越嚴重；轉子的圓周速度越高，能量損失也多，因此，在滿足產品粒度和質量要求的情況下，宜選低速。要得到均勻的中等粒度產品，轉子的圓周速度通常在20～55m/s 范圍內，故初選V ＝40m/s，則：

查電機手冊：取n ＝740/rmin。

5.3 電動機功率的確定

功率消耗原因復雜，主要取決于物料的性質，轉子的圓周速度、破碎比、生產能力等[2]。根據破碎機的工作原理，其功耗主要是有用功耗和空載功耗，有用功耗包括錘頭沖擊物料和研磨物料的能量消耗，空載功耗包括滾動軸承摩擦損耗等，計算有用功耗關鍵是確定物料在破碎機中的破碎功指數，在錘式破碎機中：W1=8kW·h/t故：

式中，Wi——功指數，kW·h/t；

D——產品80%重量通過的粒度，3000μm；

D——給料80%重量通過的粒度，450000μm；

Q——產量，150t/h；

K——修正系數，尾煤泥取1；

經過計算：P=250kW。

5.4 錘頭排數的確定

根據給料高度，轉子轉速和轉子的結構尺寸，滿足錘頭在相隔打擊物料的時間內，物料能夠自由下落至錘頭的打擊區，根據物料自由下落及轉子轉速地關系，利用運動學地相關理論，可推出：

式中，H——給料高度，m；

β——錘式幾何尺寸系數，一般取：0.6～0.8；

H——錘頭工作區深度，m；

Z——錘頭排數；

N——轉子轉速，r/min。

H 給料高度應滿足拆卸箱體應保證足夠空間，同時，給料高度還不宜過大，以免引起粉塵，所以初步確定：H=1m。

錘頭工作區深度h 也要適量因此，確定h 的范圍為60～100mm。即：

取z ＝4。

5.5 篩條的確定

篩條采用20mm 的篩縫，篩條與篩條之間采用150mm以上的間隔，嚴格保證出料粒度且尾煤泥可以實現快速排出，不發生堵塞現象。

6 PC1416 錘式煤泥破碎機的使用

該破碎機于2021年10月在山東臨沂礦業集團菏澤煤電開發有限公司彭莊煤礦進行正式運行，經過連續運行，使用效果良好，設備運行可靠，出料粒度穩定，圓滿地解決了尾煤泥破碎后粒度難以達標的問題，為選煤廠的正常生產提供了有利的保證。

7 效益

7.1 直接經濟效益

PC1416 錘式煤泥破碎機有效地解決了尾煤泥破碎后粒度難以達標、易堵塞的問題，減少了相關設備的維護量，每年可節約大量相關設備配件費用，給企業帶來很好的經濟效益[3]。

7.2 社會效益

PC1416 錘式煤泥破碎機技術走在了煤泥破碎領域的前列，打破了國內很多單位研究剛剛起步、設備穩定性差且還沒有形成產業化的局面。

8 結語

PC1416 錘式煤泥破碎機是一種新型的節能、高效破碎機，其工作原理突破了傳統破碎理論，帶來系列綜合性能優點[4]。在介紹PC1416錘式煤泥破碎機的主要參數、工作原理、結構的基礎上，對該破碎機的主要參數的設計計算做了一定的推導和介紹，這對實際設計該破碎機有一定的指導作用。