01 破碎机工作原理
在矿山、水泥等生产部门，每年都有大量的原料需要用破碎机进行加工处理。如在水泥厂，须将石灰石原料破碎，以便烧成熟料，然后再将熟料用磨机磨成水泥。
物料进入破碎机中，立即受到高速回转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头处获得动能，以高速向机壳内壁的衬板和篦条上冲击而第二次破碎。此后，小于篦条缝隙的物料，便从缝隙中排出，而粒度较大的物料，就弹回到衬板和篦条上的粒状物料，还将受到锤头的附加冲击破碎，在物料破碎的整个过程中，物料之间也相互冲击粉碎。

02 锤式破碎机的优缺点
2.1 锤式破碎机的优点
(1)构造简单、尺寸紧凑、自重较小，单位产品的功率消耗小。
(2)生产率高，破碎比大，产品的粒度小而均匀，早立方体，过度破碎现象少。
(3)工作连续可靠，维护修理方便。易损零部件容易检修和拆换。
2.2 锤式破碎机的缺点
(1)主要工作部件，如：锤头、篦条、衬板、转子、圆盘等磨损较快，尤其工作对象十分坚硬时，磨损更快。
(2)破碎腔中落入不易破碎的金属块时，易发生事故。
(3)含水量＞12%的物料，或较多的黏土，出料篦条易堵寨使生产率下降，增大能量损耗，以至加快了易损零部件的磨损。

03 现有石灰石破碎系统主要问题
大连天瑞水泥有限公司(以下简称大连天瑞)现有5000t熟料水泥生产线，其石灰石破碎系统主机设备为一台B2300×10000mm重型板喂机和一台PCF2022(单给料辊)锤式破碎机，进料粒径：＜1000mm×1000mm×1200mm，出料粒径：当40mm，破碎能力：800t/h以上。该生产线为2004年天津院设计，受限于设计单位当时认识上的不足，最初该线设计中没有考虑给料过程中带筛分装置。在实际运行过程出现以下几方面问题急需解决：
(1)实际破碎前来料的原料中＞40mm的细料含量大(约占总量的30%以上)，这些符合成品尺寸的细料与粗料一起喂入破碎机，在破碎机中产生过破碎现象，导致锤头、衬板的金属磨耗加剧，增加了运行成本；
(2)原料中等于或小于成品粒径的细料随着大块物料一同进入破碎机，除了加剧锤头、衬板的金属磨耗外，还增加了破碎系统的电耗；
(3)不带前置筛分结构的破碎系统，没有将破碎前合格尺寸的细料或者泥土筛选出来，导致系统产量低，开机时间长，并且容易堵料，管理维护费用高。

04 破碎前置筛分给料设备的优点
波动辊式筛分给料机是一种既具有给料功能，又具筛分功能的复合式设备，它是由一根根横向排列的滚动轴构成，轴上装有圆形、二角形或轮齿形的耐磨盘(套)每排辊套之间的间距可在设计时确定，该间距即为筛孔尺寸。细料就从耐磨盘之间的缝隙通过筛出，大块物料由辊轴带动向出料端移动，并从末端排出喂入破碎机。该机型是为了给重型破碎机连续筛分喂料而专门设计的，和传统的固定筛、圆简筛、平面运动筛相比，具有物料适应性高、工作稳定、寿命长、污染小和单位面积筛分效率高的特点，既是一种新型的节能降耗产品，又是需要相对稳定产量的大型破碎系统首选筛分给料设备。
由于是前置式筛分，可以将原料中已符合要求的细料筛分出来，所以既提高了破碎系统的生产能力，又减轻了破碎机的磨损。又由于细料中泥质组份多，将它们筛分出来之后，更可减少破碎机被粘湿料堵塞的机会。本机适于含泥料的给料和预筛分作业，筛孔不易被粘湿料堵塞，给料量可以根据破碎机的负荷自动调节，能充分发挥破碎机的工作效率。采用带前置筛分的给料设备对破碎系统具有以下优点。
4.1 提高系统产量
采用带前置筛分的给料设备，可以将原料中本不需要破碎的等于或小于成品尺寸的细碎料，在向破碎机的给料过程中筛选出来，使破碎机仅对大块物料进行破碎。假设原料中符合成品尺寸的物料占总量的30%，那么系统产量就提高了30%。
4.2 节能降耗
根据经验，破碎机中对锤头、衬板等易损件磨耗最大的不是大块物料，而是细碎料及粉料。由于将无需破碎的细碎料提前筛出，可以有效地降低板锤、衬板的金属磨损，大大延长了易损件的使用寿命，加上去除了细碎料，破碎机的电机仅对大块物料破碎做功，系统电耗显著降低，发挥了节能降耗的功效。
4.3 防止破碎机运行故障
多雨地区的矿床，多数由岩性不同的岩层构成，其中还掺夹着页岩、砂岩层。矿床表面受风化影响，成为松软的泥质物，还堆积着覆盖土。在雨季，这种既有高磨蚀性物料，又有粘塑性物的混合物给破碎机的工作带来很大困难。而前置的筛分给料机能将粘湿物料与块状物料分高出来，避免了破碎机(尤其是带篦子板的锤式破碎机)出现堵料“闷车”现象。

05 改造实施方案
根据大连天瑞3线石灰石破碎站实际工艺，本着花钱少、改造费用少的就简原则，具体改造方案(石灰石3#破碎站技改-5辊方案)如下：
(1)破碎机部分：将原破碎机的单给料辊及其驱动装置拆除，重新设计制作转子中心线以上部分的前后左右壳体，重新设计制作破碎板部件，设备重量23t。
(2)增加辊式筛分给料机的支腿、检修平台、筛上防护置以及和破碎机之间的非标连接(头罩)12t；利用现场原来的部分拆除头罩。
(3)在板喂机和破碎机转子之间新增加一台5辊的辊式筛分给料机，宽度与破碎机、板喂机匹配；筛下40mm，功率；37kW，带故障诊断电控；设备重15t。
(4)该方案为板喂机不动，辊子数量较少，改动较小，可以筛分出大部分细料。破碎机改造前后对比见图2。

06 改造工期
(1)设计时段：15d；
(2)辊式筛分给料机生产时段：60d；

(3)现场拆装工期：15d左右。

07 改造前后数据对比分析
3#破碎机筛分辊改造之后单机破碎能力达到950～1200t/h，比没有改造之前台时提高200t/h，电耗下降0.05～0.1kW/h。既提高了台时又降低了电耗，延长锤头的使用寿命，节约成本，见表2。

08 结束语
事实证明，波动辊式筛分给料机是一种成熟、高效、节能的新产品，在水泥市场价格竞争激烈的当下，通过控制生产成本，进而降低水泥产品价格，提高企业的市场竞争力是每个水泥人都在考虑的问题。采用节能降耗的前置筛分给料改造原有破碎系统，是一种明智的选择，有助于企业在竞争激烈的市场中，加大获胜的砝码。

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作者：李文凯
单位：大连天瑞水泥有限公司