熟料锤式破碎机的技术升级改造

张松平（湖南韶峰南方水泥有限公司，湖南 湘乡 411423）

1 原熟料破碎机生产中存在的问题

我公司5000t/d生产线自2009年投产，其配套的冷却机为TC-12108第三代推动篦式冷却机，传动段数：3段，篦床有效面积：128.6m2；而用于篦床尾端的熟料破碎机主结构为传统的单转子Φ10100mm×303000mm锤式破碎机，传动方式：三角皮带，配套电机：YR315L2-8，功率：110kW，转数7400r/min。

原锤式破碎机结构见图1，主要由锤头、锤盘、销轴、主轴、传动皮带轮、进料栅条及带衬板上下壳体等组成。其工作原理是主电机带动转子作高速旋转，熟料在篦板的推动下落入破碎机腔口，细料经栅条掉入风室，颗粒较大的熟料被高速回转的锤头冲击、剪切、撕裂直至完全破碎。

图1 原锤式破碎机主结构图

原熟料破碎机生产中存在的问题：

（1）0由于长期的高速连续运转，其锤头、锤盘、销轴更换频繁，而在窑产质量波动、熟料温度异常时，其有效寿命更短，增加了整个设备的维修费用及工作量；

（2）0在每次更换新锤后，各锤头的击打面随着运行时间的增加而磨损，其冲击角度由于磨损而改变，导致锤头击打能力逐渐下降，即合格出料粒度逐渐减少，这样增加了后续工序中水泥磨机的能耗；

（3）0该破碎机配套的电机功率达1100kW，自体能耗较高；

（4）0对于结块较大的熟料一般无力处理，甚至出现卡阻、驱动皮带打滑、发热烧毁的现象，更严重的是大块堆积于破碎机口，需临时停机人工处理，处理时安全风险非常高；

（5）0在日常正常生产时，由于转子高速旋转，造成熟料粒子四处飞溅，故整个设备噪声刺耳，机体内外密封易失效，严重影响现场环境。

2 改造措施

鉴于原锤式破碎机存在的问题，我公司采用PGS辊式破碎机进行技术升级改造。

2.1 PGS辊式破碎机结构、原理

PGS辊式破碎机主要由辊子部分、壳体部分、测速装置、控制部分组成，如图2所示。辊子部分包括传动装置、扭力臂、辊轴、辊套、挡环、轴套、轴承座等；壳体部分包括基础座、箱型侧板及轴两端的侧板、耐磨衬板、密封装置等；传动装置采用带行星减速机的斜齿电机传动，且每个辊子都由一个传动装置来单独驱动，测速装置带有接近开关，可用来采集控制信号，实现自动控制和自动保护功能。

图2 PGS破碎机主结构图

其主要工作原理为窑内熟料经过冷却机篦床水平推动后落入破碎机破碎区，较细的熟料从辊子间隙直接落下，其余熟料通过辊子破碎，PGS辊式破碎机有四个辊子，正常生产时相邻的两辊子转向相反，相向转动的成对辊子形成一个破碎单元，4辊形成两个破碎单元，而各个辊套表面的啮齿凸凹不平且分为三组，每组的齿形和角度也不尽相同，相邻的辊套具有不同的安装角度，这样辊套表面就形成了长短交错的外形，对熟料层进行有效的低速剥离破碎。在遇到较大的物料块时，一侧啮齿主要负责固定和挤压物料，另一侧的啮齿则负责将物料的表面层剥离，物料块最终达到要求的尺寸进入卸料口、输送设备。同时每个辊子的传动电流都设有极限值，当遇到过硬或过大的物体时，辊子电流超载将自动反转，在反向操作次数超过设定最大次数时，就会发出报警信号，可通过人孔门检查、处理内部情况，这样有效的保护了辊套的破坏。

2.2 改造措施

经过与设备厂家技术的多次沟通、现场察看，结合我公司原篦冷机锤式破碎机工艺设计图纸、现场布局、技术参数等情况，具体PGS辊式新破碎机的技术参数见表1。

表1 PGS辊式新破碎机的技术参数

具体施工步骤：

拆除了原锤式破碎机上方与篦冷机检修门下的上部剩余壳体，保留原左右检修门；

待原破碎机机壳等钢构件全部拆除后，再用电镐凿掉原破碎机混凝土与地面相平的原基础部分，保留原钢立柱；

在所有拆除工作完工、清理好现场后，制作PGS辊式破碎机钢结构基础并牢固连接在原保留立柱上，以满足PGS辊式破碎机安装与使用的要求；

分别倒运、吊装、落位新PGS辊式破碎机转子及壳体，连接好卸料溜子，安装减速机、外壳体、走台装置等部件；

完成电气对接、作好基础的浇注、抹平，按润滑要求对相关润滑点加注好润滑剂，并检查各处连接螺栓的紧固，然后空负荷试车时间约8 h等；

改造完毕投入运行的现场如图3所示，此次改造项目，在双方的大力配合下整个现场施工时间在8天内基本顺利完工，但如对安装队中间任务安排得更紧凑一点，可控制在6天内完成。

图3 改造后现场图

3 改造后运行效果

经过改造后的PGS型辊式破碎机，有效解决原锤式破碎机在日常生产中所存在的问题，具体与原锤破相比，具有如下主要优点。

（1）由于破碎方式的改变，从原高速旋转的锤子的冲击式破碎转变为主轴旋转的辊套挤压、剥离式破碎，4根主轴转速非常低，运行非常平稳，几乎没有什么振动，因此设备基础受力简单，负荷小，而且密封严实，相应噪音小、灰尘少，彻底改变了过去锤式破碎机噪声大、现场跑冒滴漏难以治理的局面，为整个生产现场创造了较好的条件。

（2）在节能降耗方面效果非常明显。原设备配套电机功率为110kW，而PGS型辊式破碎机为4台15kW电机，加之辊破运行振动小，辊套磨损小，挤压破碎效率高，这样无用功少，相比原设备节电至少在40%以上。

（3）为后续水泥磨生产创造了有利条件。经PGS型辊式破碎机处理的熟料粒度为≤25mm和至少保持有90%以上，而且由于熟料表面经挤压后在显微镜下经检测明显可看到大量的微裂纹，这样进入下道工序的水泥磨的熟料易磨性获得一定程度的改善，为后续设备包括水泥磨车间的辊压机运行振动、水泥磨提产降耗带来一定的效果。

（4）有效减少了维修费用及减轻维修工人劳动强度。PGS型辊式破碎机依靠绕主轴低速旋转的辊套来挤碎熟料，而且辊套表面有较高的耐热耐磨性，辊套运行磨损非常少（附安装时及运行后磨损检查如图4），据统计其辊套寿命是原锤破锤头寿命的4～9倍，全年配件的消耗、维护的费用、维修的工作量将大为减少。

图4 辊面现场对比图

（5）运行时自动化程度相对较高。原锤式破碎机在碰到金属或超负荷时，锤头容易损坏、卡机、停机检修；而PGS型辊式破碎机在生产时遇同样情况时，会在电控装置的保护下，辊子自动反转进行中负荷破碎，只有当经过几次反转后仍然超负荷时，才会停机并报警，且报警均能通过中控DCS显示，现场可通过人孔门观察，再也不用担心熟料高速飞溅伤人，改造后再未发生因大块造成破碎机停机的事故。

（6）PGS型辊式破碎机4个辊子平行布置，各辊子间间隙与壳体间隙相对较小，生产时在一定料层的作用下，其冷却机篦床上与下输送通道基本形成封闭的空间，而原锤式破碎由于结构的不同，基本与下面的输送点经常性将形成一个进风的通道，这样不利于整个冷却机工艺操作的控制。

相关其他事项：

（1）安装试机前，务必把各辊座上配套的测速装置的Ni8-M18-AZ3x接近开关螺栓调节合理并紧固到位，注意其距离最大不得超于10mm，如调节螺栓松动，则将引起单个辊子的报警或跳机。

（2）注意新安装的卸料溜子的防冲击、磨损。在本次改造中施工厂家由于从节约成本的角度出发，未充分考虑到此处熟料破碎到下输送设备由于角度、高差的变化，故有非常强的冲击、磨损性，于是在投入正式生产运行34天后，而只采用普通8mm厚钢板制作的卸料溜子出现了严重的漏料现象，还好被现场巡检工及时发现，后通过临时加打浇注料背包处理，及第二次检修中公司组织维修人员在溜子内镶嵌耐磨堆焊衬板后，漏料问题彻底解决。

（3）日常维护巡检中，注意各配套减速机的油位检查即减速机与电机高速齿轮润滑，部分厂家出现了由于润滑不够，造成高速齿轮的干摩擦，引发设备事故。

4 结语

通过上述破碎系统的升级改造，经过后期的连续跟踪，该熟料辊式破碎机的改造完全达到了公司预期的效果和目的，其整个回转窑设备可靠性显著提高，设备能耗降低明显，现场环境大为改善，于是，在我公司2 500 t/d熟料生产线上被再次应用。