0、前言
為適應(yīng)水泥廠濕法窯改造而發(fā)展起來(lái)的濕磨干燒技術(shù)，利用濕法水泥廠原有的原料濕法制備系統(tǒng)，將料漿脫水后經(jīng)烘干破碎系統(tǒng)烘干、打散后送人新型干法窯中進(jìn)行鍛燒。在這一生產(chǎn)工藝中，烘干破碎機(jī)是濕磨干燒系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，要求其具有低阻、高效的工藝特性，在工作溫度較高的情況下可長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。以往在水泥廠濕改干工程中選用的烘干破碎機(jī)多為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格極其昂貴，濕改干工程與全干法相比最大的優(yōu)勢(shì)是一次性投資少，所以開(kāi)發(fā)性能卓越的國(guó)產(chǎn)烘干破碎機(jī)就顯得尤為重要。
浙江湖州達(dá)強(qiáng)水泥廠位于太湖之濱，我院承擔(dān)其用于處理太湖淤泥的2 000t/d濕磨干燒水泥熟料生產(chǎn)線的改造。結(jié)合此工程我院研制開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)最大的PCH4225錘式烘干破碎機(jī)，處理量130～160 t/h（干基），現(xiàn)已經(jīng)投入運(yùn)行，使用狀況良好。現(xiàn)對(duì)此設(shè)備的設(shè)計(jì)研發(fā)作一簡(jiǎn)要介紹。
1、工作原理
經(jīng)壓濾機(jī)脫水后的濕料餅由特殊的葉輪給料機(jī)及分料裝置喂入烘干破碎機(jī)，在烘干破碎機(jī)的進(jìn)料箱內(nèi)料餅與預(yù)熱器引入的熱風(fēng)相接觸，進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換，濕料餅在通過(guò)進(jìn)料箱內(nèi)的分料裝置時(shí)被進(jìn)一步打散，沿破碎機(jī)轉(zhuǎn)子軸向初步散開(kāi)，此時(shí)料餅表面的大部分水分在此被蒸發(fā)。預(yù)烘干的料餅和熱氣流一起進(jìn)入破碎機(jī)的破碎腔，在轉(zhuǎn)子和弧形板間被錘頭進(jìn)一步打散，并與熱風(fēng)進(jìn)行充分的熱交換，被烘干的細(xì)粉隨著熱風(fēng)通過(guò)出風(fēng)管進(jìn)入上升管道。粗粉則又回到破碎機(jī)的破碎腔被繼續(xù)打散，直至能夠被熱風(fēng)帶走為止。烘干破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
2、能力與規(guī)格的確定
2.1 實(shí)際烘干打散能力的確定
首先以烘干破碎機(jī)進(jìn)口至烘干破碎機(jī)出口為平衡范圍進(jìn)行料氣熱平衡計(jì)算，確定系統(tǒng)中料餅含水量以及所需熱量與實(shí)際烘干能力之間的關(guān)系，見(jiàn)圖2。所以當(dāng)C1旋風(fēng)筒的廢氣溫度、烘干破碎機(jī)的出口廢氣溫度及進(jìn)入烘干破碎機(jī)的料餅含水量確定后，烘干破碎機(jī)的實(shí)際烘干打散能力也隨之確定。在湖州達(dá)強(qiáng)2 000 t/d濕改干工程中，進(jìn)口風(fēng)溫530～600℃，出口風(fēng)溫160～180℃，料餅含水量≤20%；此時(shí)烘干破碎機(jī)的實(shí)際烘干打散能力可達(dá)130～160 t/h（干基），完全可滿足窯產(chǎn)量。
2.2烘干破規(guī)格的確定
烘干破碎機(jī)規(guī)格主要通過(guò)理論計(jì)算及對(duì)目前在國(guó)內(nèi)濕改干工程中應(yīng)用的國(guó)內(nèi)外烘干破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)和實(shí)際工藝操作參數(shù)的研究、對(duì)比、分析基礎(chǔ)上確定。特別是近幾年，我院自行開(kāi)發(fā)的烘干破碎機(jī)在江山、皖維、達(dá)強(qiáng)一期等1000 t/d濕磨干燒生產(chǎn)線上的成功應(yīng)用，更為此次開(kāi)發(fā)2 000 t/d生產(chǎn)線的烘干破碎機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。到目前為止，國(guó)內(nèi)濕改干工程中使用的國(guó)內(nèi)外烘干破碎機(jī)的基本參數(shù)如表1。
為實(shí)現(xiàn)烘干破碎機(jī)高效低阻的目標(biāo)，我院自行開(kāi)發(fā)的烘干破碎機(jī)，其轉(zhuǎn)子采用合適的寬徑比，配上專用的葉輪給料機(jī)及分料裝置喂料機(jī)及分料機(jī)構(gòu)，可以使進(jìn)入破碎機(jī)的物料在轉(zhuǎn)子寬度方向上分布較為均勻，提高了破碎機(jī)的打散效果及物料在破碎機(jī)中的熱交換效率，同時(shí)有效減少了熱氣流旁流現(xiàn)象。從而使破碎機(jī)內(nèi)部溫度分布均勻，顯著改善破碎機(jī)的工作狀況，減少轉(zhuǎn)子、弧形板及殼體的熱變形。
3、設(shè)備的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
如圖1所示，本機(jī)由傳動(dòng)裝置、皮帶輪罩、破碎機(jī)本體、進(jìn)出料箱和冷卻裝置組成。
3.1傳動(dòng)裝置
破碎機(jī)由YR系列三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)小皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。一對(duì)帶雙列向心球面滾子軸承的軸承座支承著上列傳動(dòng)零件，整個(gè)傳動(dòng)部件裝在同一個(gè)傳動(dòng)底座上，傳動(dòng)底座就位在四根滑軌上，底座可由螺桿推拉作前后移動(dòng)，以張緊傳動(dòng)皮帶（見(jiàn)圖3）。
電動(dòng)機(jī)采用YR系列電機(jī)，工作電壓為6 000V，傳動(dòng)功率為1000 kW，根據(jù)用戶實(shí)際使用工況和處理量，具體裝機(jī)功率可作上下調(diào)整。主傳動(dòng)動(dòng)力經(jīng)窄V型皮帶拖動(dòng)驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)工作。
3.2破碎機(jī)本體
破碎機(jī)本體由機(jī)體、隔板和轉(zhuǎn)子體組成，見(jiàn)圖4所示。
(1)機(jī)體。機(jī)體是帶有加強(qiáng)筋的鋼板焊接件結(jié)構(gòu)，由上部的進(jìn)料端機(jī)體、出料端機(jī)體和下機(jī)體及弧形板、底架等分別用螺栓聯(lián)接而成。機(jī)體內(nèi)的工作表面裝有單獨(dú)分開(kāi)可更換的襯板，為了防止細(xì)粉進(jìn)入殼體端面和轉(zhuǎn)子的端盤(pán)之間，在此特別布置了圓周的扇形襯板，這些襯板都用螺栓安裝固定在機(jī)殼上，日常維修可以通過(guò)機(jī)殼上大檢修門(mén)進(jìn)行。底部弧形板裝置由一小段中心弧形板及兩塊半圓形弧形板底板組成，兩塊半圓形弧形板底板可以向兩端打開(kāi)，便于設(shè)備內(nèi)部的檢查和底部襯板以及錘頭、錘軸的更換。底架由型鋼制成，下機(jī)體直接安放在底架上，用地腳螺栓灌漿固定在土建基礎(chǔ)上。機(jī)體具有剛度大，抗熱變形好的特點(diǎn)。
(2)轉(zhuǎn)子體。破碎機(jī)主要工作部件是轉(zhuǎn)子體，轉(zhuǎn)子體由錘盤(pán)、錘頭、主軸、隔套、冷卻盤(pán)及支承裝置和大皮帶輪等，見(jiàn)圖5。
主軸支撐在用油脂潤(rùn)滑的帶拆卸套的自調(diào)心滾子軸承上，軸承座的迷宮密封附帶一個(gè)毛氈密封圈，采用組合式密封，確保有效地防止灰塵進(jìn)入軸承，每個(gè)軸承座安裝一個(gè)熱電阻來(lái)測(cè)量軸承溫度。大皮帶輪通過(guò)脹套固定在主軸上，裝、拆非常方便。錘頭由特殊的耐磨鋼制造，錘頭可以繞錘軸3600全回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使轉(zhuǎn)子破碎機(jī)在不均勻喂料的情況下可以平穩(wěn)地運(yùn)行工作。軸承座內(nèi)側(cè)特制的冷卻盤(pán)以及軸端竄水強(qiáng)制冷卻裝置，確保烘干破碎機(jī)在較高的工作溫度下其轉(zhuǎn)子軸承能夠正常工作。
(3)隔板。隔板設(shè)置在轉(zhuǎn)子的上部，進(jìn)料端殼體與出料端殼體之間。隔板可根據(jù)所配系統(tǒng)的熱工工藝參數(shù)情況，如風(fēng)溫、風(fēng)量、產(chǎn)量等參數(shù)的變化來(lái)增減其數(shù)量，以保證破碎腔內(nèi)合理的風(fēng)速和壓降。
(4)水冷卻系統(tǒng)。為降低軸承溫度，在轉(zhuǎn)子主軸兩端設(shè)置了水冷卻系統(tǒng)，冷卻水通過(guò)裝在軸端頭的旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入軸端盲孔，通過(guò)進(jìn)水管道上的閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水量，裝在出口管道上的流量計(jì)可直接讀出冷卻水流量（圖6）。
(5)進(jìn)出料裝置。進(jìn)出料裝置由進(jìn)料箱、膨脹節(jié)、出料箱、調(diào)節(jié)板和框架等組成（圖7）。
進(jìn)料箱為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，進(jìn)料口和進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在其上部，內(nèi)部澆鑄保溫襯砌，中部設(shè)置四根分料桿，呈“十”字形排列。進(jìn)料箱的兩側(cè)各設(shè)置了一個(gè)檢修門(mén)，通過(guò)檢修門(mén)可以方便地進(jìn)行內(nèi)部檢修。與進(jìn)料箱的出口相聯(lián)的是柔性膨脹節(jié)，膨脹節(jié)內(nèi)部有一襯套，在襯套與膨脹節(jié)填充巖棉可保護(hù)膨脹節(jié)免受高溫的影響。膨脹節(jié)可以吸收破碎機(jī)及進(jìn)料箱在垂直方向上的線性膨脹量以及隔離破碎機(jī)振動(dòng)對(duì)上部進(jìn)料箱的影響。
框架為一型鋼焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)置在膨脹節(jié)、出料箱與破碎機(jī)之間。出口一側(cè)設(shè)置了可自由調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)板，調(diào)整調(diào)節(jié)板開(kāi)度的大小，可選擇合適的出料細(xì)度和風(fēng)速。
出料箱為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，置于框架之上。內(nèi)部局部區(qū)域設(shè)置了襯板，以保護(hù)出料箱免受料餅無(wú)料的直接沖擊沖刷。其出口與工藝管道相連，外側(cè)為防止結(jié)露設(shè)置了外保溫。
4、實(shí)際應(yīng)用
本次開(kāi)發(fā)的PCF4225錘式烘干破碎機(jī)于2004年2月在湖州達(dá)強(qiáng)水泥廠2 000 t/d濕改干工程中投入生產(chǎn)，至今—直正常工作。當(dāng)該廠將窯熟料產(chǎn)量提到2 600 t/d時(shí)，烘干破碎機(jī)仍能長(zhǎng)時(shí)期地正常工作；工作中設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，軸承溫升無(wú)異常，轉(zhuǎn)子及殼體熱膨脹均勻，無(wú)明顯的熱變形，破碎機(jī)密封性能良好，對(duì)外界及工藝操作參數(shù)有相當(dāng)較寬泛的適應(yīng)能力。烘干破碎機(jī)的熱效率及壓力損失均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)且優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。
5、結(jié)語(yǔ)
目前，正值國(guó)家對(duì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行宏觀調(diào)控以抑制固定資產(chǎn)投資增長(zhǎng)過(guò)快的時(shí)期，水泥行業(yè)首當(dāng)其沖。普通新型干法水泥廠建設(shè)面臨土地及信貸資金雙重壓力，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，濕磨干燒工藝特別是對(duì)原有濕法生產(chǎn)線迸行濕改干改造時(shí)，項(xiàng)目多方面的優(yōu)勢(shì)漸漸顯露出來(lái)。
首先，項(xiàng)目得到國(guó)家環(huán)保政策的大力支持，在結(jié)合濕法廠改造時(shí)，能將大量工業(yè)排放廢棄物如電石渣、廢石灰、粉煤灰、焦炭粉等等及天然江河湖泊中的淤泥等作為水泥生產(chǎn)中的原料或燃料使用，變廢為寶，同時(shí)也消除了環(huán)境污染。
其次，原有濕法生產(chǎn)線進(jìn)行濕改干改造時(shí)，利用的是原工廠的土地，這在當(dāng)前嚴(yán)格進(jìn)行土地整治的大環(huán)境下，與新建干法廠需要土地審批相比具有天壤之別。
再次，由于是對(duì)原有濕法生產(chǎn)線進(jìn)行濕改干改造，可充分利用原有生料制備系統(tǒng)及料漿儲(chǔ)存調(diào)整系統(tǒng)，只需對(duì)燒成系統(tǒng)進(jìn)行改造，其靜態(tài)投資只及全干法投資的50%～60%。這在信貸緊縮的當(dāng)前，無(wú)疑具有特別重要的意義。
綜上所述，在當(dāng)前全干法水泥廠投資遭到政策、土地、信貸等多方面制約時(shí)，符合國(guó)家環(huán)保政策的老廠濕改干工程便顯得更加切實(shí)可行。
目前南京水泥設(shè)計(jì)研究院自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的各種規(guī)格烘干破碎機(jī)及其喂料鎖風(fēng)裝置已成功應(yīng)用于浙江江山、安徽皖維、湖州達(dá)強(qiáng)等1000 t/d～2 000 t/d濕改干生產(chǎn)線。生產(chǎn)實(shí)踐標(biāo)明表明，該系列烘干破碎系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、低阻、高效、操作范圍廣、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。尤其是與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，不但性能優(yōu)良，價(jià)格更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品，這對(duì)于進(jìn)一步降低濕改干工程的成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力是大有裨益的。
三門(mén)峽富通新能源銷售破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)等破碎機(jī)械設(shè)備。
