沸腾炉电厂煤矸石燃料用破碎机的设计g

沸腾炉电厂煤矸石燃料破碎机的设计

中煤国际工程集团重庆设计研究院刘志刚

摘要：论述了MGP-1210破碎机的工作原理、主参数的确定、板锤与反击板材料的选用。

叙词：冲击式破碎机计算结构设计

随着煤炭资源综合利用的深入发展，各地投资兴建了不少低热值的煤矸石燃料沸腾炉电厂。电厂燃料主要来源于选煤厂的水洗矸石和洗中煤。这类燃料的特点是水份较高，常含有部分石灰石、硫铁矿等，矿物组成种类较多，硬度范围大，这给燃料破碎加工带来了困难，不但增加了破碎设备的磨损，而且燃料粒度不易保证。沸腾炉一般要求燃料粒度≤10mm，粒度超限过多，将直接影响沸腾炉效率和使用寿命，燃料破碎成为沸腾炉电厂燃料制备系统的关键环节。

沸腾炉电厂的煤矸石燃料加工，过去在设计和生产中常选用PFD（或MFD）反击式破碎机，或RHC（或PCH）环锤式破碎机。这两类破碎机均存在一定的缺陷，常影响生产正常运行。PFD（或MFD）反击式破碎机具有破碎比大，产品颗粒多呈立方形，单位产量能耗低、效率高、结构简单等优点，适合在以煤（烟煤、无烟煤、褐煤及洗中煤等）作燃料的电厂使用。而用于破碎煤矸石燃料，特别是煤矸石中含有一定量石灰石、硫铁矿时，锤头磨损严重，有时3～5天就需更换，维修工作量大，维护费用高；反击板支座弹簧刚度不够，排料粒度超限严重，影响沸腾炉正常运行。RHC（或PCH）

环锤式破碎机破碎效果好，排料粒度均匀，生产率高，能耗低，振动和噪音小，但其排料口装有筛板控制排料粒度，当燃料水分在10%左右时，易发生堵塞，且清理十分困难，也影响破碎机正常运行。

根据沸腾炉电厂煤矸石燃料特性，综合反击式破碎机和环锤式破碎机设计了MGP—1210型破碎机（见图）。

MGP—1210型破碎机

1—上机体Ⅰ（前盖）；2—上机体Ⅱ（后盖）；3—第一级反击板；

4—第二级反击板；5—转子；6—第三级反击板；7—机座主要技术特征为：

转子直径1200mm

转子宽度1000mm

进料粒度≤100mm

排料粒度≤10mm

生产能力80～100t/h

板锤排数6排

电动机型号JS2—400S2—8

功率132kw

转速737r/min

外形尺寸（长×宽×高）3480×2250×2450mm

机器总重（不包括电动机）8970kg

一、MGP—1210型破碎机工作原理

MGP—1210型破碎机是一种冲击式破碎机，它主要是利用冲击作用进行物料破碎。当物料进入破碎腔后，受到高速旋转板锤的撞击，获得较大的动能，在破碎腔流道内沿第一、第二反击板以及板锤之间经一定时间的反复冲击，使物料沿薄弱部分破碎。物料破碎到要求粒度后，通过转子与第三反击板间隙和第三反击的条缝排出机外。对于硬度较大物料，将受到板锤与第三反击板的挤压、研磨而破碎。

二、MGP—1210型破碎机主参数的确定

1、MGP—1210型破碎机小时处理能力的确定

MGP—1210型破碎机是为24MW机组沸腾炉电厂配套设计的，其需燃料中+13mm粒度含量为50%，筛分效率为80%，破碎机要求小时处理能力为Q=90t/h，年处理煤矸石400kt/a。

MGP—1210型破碎机设计处理能力为：

Q=60πnμkvDLeγt/h

式中μ——物料沿转子长度和圆周的充填系数。

kv——速度系数，μkv乘积取0.02。

n——转子转速，r/min。

D——转子直径，m。

L——转子板锤宽，m。

e——板锤与反击板间的间隙（排料口宽度），m。

γ——破碎物料的松散容重，t/m3。

对于MGP—1210型破碎机：D=1.2m，L=1.0m，e=0.02m，γ=1.4t/m3，n=737r/min，计算得Q=93t/h，满足生产要求。

2、破碎物料硬度

煤矸石燃料中常含有部分石灰石、硫铁矿等硬度较大的矿石，MGP—1210型破碎机按破碎物料硬度系数f=10设计。

3、进料粒度、排料粒度和物料水份

沸腾炉电厂煤矸石燃料一般来自选煤厂的洗矸和中煤，根据沸腾炉对燃料粒度要求，MGP—1210型破碎机按进料粒度D80≤100mm，排料粒度d80≤10mm，物料水份<10%设计，本破碎机属中细碎型破碎机。

4、转子速度的确定

根据破碎物料的性质，给料和排料粒度的要求，破碎机结构等因素，合理的确定板锤的线速度即转子速度，对破碎机的生产能力和板锤的使用寿命影响较大。板锤线速度越高，产品粒度越细，但板锤磨损与其线速度的二次方式成正比，板锤磨损加剧，单位能耗增加。煤用反击式破碎机板锤线速度达50～65m/s；石灰石用反击

式破碎机板锤线速度为30～40m/s 。考虑到破碎机生产能力、单位能耗、产品粒度与板锤磨损，MGP —1210型破碎机转子转速n=737r/min ，板锤的线速度V=46.3m/s 。

5、电动机功率选定

根据Bond 理论，破碎煤矸石的单位能耗

W 0=10W i (801801

D d )

查煤矸石（与页岩相近）的功指数，W i =18.0772kw·h/t ；排料中占80%的粒度，d 80=10mm=10000μm ，进料中占80%的粒度D 80=100mm=100000μm ，则W 0=1.2361kw·h/t 。

电动机功率

P=W 0Q=123.61kw

选用JS 2—400S 2—8型电动机，功率132kw ，转速737r/min 。

三、板锤和反击板衬板材料的选定

反击式破碎机板锤和反击板衬板通常系用ZGMn13材料制造。实际使用情况表明，板锤和反击板衬板磨损较快更换频繁。MGP —1210型破碎机板锤及反击板衬板选用了高铬抗磨合金“DGK ”材料制造，以提高板锤及反击板衬板的使用寿命。 “DGK ”合金的化学成份为W ：0.8～1.5；Mn ：0.5～3.3；Cr ：14～18；Nb ：0.04～0.1，硬度HRC=60～65。经生产实践证明效果良好。

四、MGP —1210型破碎机设计特点

MGP —1210型破碎机（见图）综合了反击式破碎机和环锤式

破碎机优点，采用反击式破碎机结构形式。破碎机由机体、转子、反击板和驱动装置等部分组成，电动机通过轮胎联轴器直接驱动转子转动。

1、机体

机体以转子轴线分为机座与上机体，上机体分为前盖与后盖。它们均由螺栓固定联接，便于破碎机内腔维护。机座承受整个破碎机重量，并借助螺检固定在基础上。机体为钢板焊接结构，根据机体各部分受力状况，对机体的选材进行了优化设计，较同类型的Φ1250×1000反击式破碎机重量减轻2694kg。

为防止机体的磨损，降低破碎机运行噪音及重量，机体内壁装有可拆卸的耐磨橡胶衬板，磨损后可更换。机体的侧面、前面设有6个可开启的门孔，能方便地开启，观察破碎机内部，便于维护检修及清理。机体外形尺寸小，破碎机高度比同生产能力的PF1210反击式破碎机低467mm，机器总重（不包括电动机）轻6030kg。

2、转子

转子为铸钢结构，其上用螺栓固定有6排板锤，转子与主轴采用胀套联结，较键联结减小了轴径，加工制造方便，联结可靠，并使破碎机左右安装具有互换性，提高了零部件的通用性。

由于破碎机工作时转子轴承将受冲击载荷和转子重量，设计选用承载能力大，调心性能好的双列向心球面滚子轴承，并在轴承座与机体间加垫工业用橡胶板，吸收部分振动，改善轴承受力状况，提高了轴承使用寿命。

3、反击板

MDP—1210破碎机反击板分一级、二级、三级反击板。根据“集中反击破碎原理”设计了一、二级反击板，避免物料不必要的飞行距离，控制物料流向和破碎。一级、二级反击板悬挂在上机体后盖上。吸收环锤式破碎机优点，增设带有条缝的第三级反击板。第三级反击板悬挂在机座上，调整、清理、维护方便。反击板上装有耐磨高铬合金“DGK”铸成的衬板，衬板磨损后易于更换。反击与转子的间隙可借助螺杆上的螺母调节，间隙正确与否关系到排料粒度和鼓风量的大小。第一、二级反击板的耐磨衬尺寸相同，提高了破碎机零部件的通用性和互换性。并对反击板结构和支座弹簧进行了优化设计，第一、二级反击板重量，与Φ1250×1000反击式破碎机相比，分别减轻608kg和595kg。

4、驱动装置

MGP—1210型破碎机电动机直接驱动转子工作，在电动机与转子之间采用减振性好，成本低的UL型轮胎联轴器联接，有效地避免了转子的振动和冲击传给电动机，可防止电动机过载，提高了电动机使用寿命。

根据在松藻矿务局矸石电厂的实际运行情况，MGP—1210型破碎机运行效率高、能耗低，破碎能力及粒度均满足沸腾炉燃料要求。此外从使用情况看，该破碎机还存在工作时鼓风量较大，破碎煤过程中粉尘多的不足。以后生产制造中，可在破碎机内增设梳形导料篦条和扇形风门组成的风量调节器减小各种工况下的鼓风作

用，使进料和排料口等压，稳定转子周围空气流，减小鼓风和粉尘量。对第三反击板的支撑结构形式尚需进一步优化。针对破碎水份大（～18%），泥化程度高，脱水困难，易堵塞破碎机的洗矸，可在破碎机机体风腔悬置钢链条等，以防止破碎机堵塞，扩大MGP型破碎机适用范围。

主要参考文献

1、破碎筛分中国工业出版社

2、粉碎筛分原理与设备机械工业出版社

3、国外破碎粉磨设备发展概与结构计算机械工业出版社