环保设备与应用 破碎设备 固废3固废破碎设备电子教案（10页）
时间：2020-09-07 16:13:39 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
环境工程技术专业教学资源库
《环保设备与应用》教案
项目
固废预处理设备
学时
2学时
教学内容
固废破碎设备
教学重点
固废破碎方法
教学难点
破碎垃圾方式选择
固废破碎设备类型
参考资料
沈华.2011．固体废物资源化利用与处理处置．北京．科学出版社
王爱民.2007．环保设备及应用 ．北京．化学工业出版社.
郑铭.2007．环保设备—原理、设计、应用．北京．化学工业出版社.
郭军.2010．固体废物处理与处置．北京．中国劳动社会保障出版社.
2.2固体废物的破碎设备
2.2.1破碎的方法
破碎是指通过人力或机械等外力的作用，破坏物体内部的凝聚力和分子间作用力而使大块物体分裂为小块的操作过程。
破碎的方法可分为机械能破碎（如压碎、劈碎、折断、磨碎、冲击破碎等）和非机械能破碎（如低温破碎、热力破碎、减压破碎、超声波破碎等）。
选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度特别是废物的硬度而定。对于脆硬性废物，如各种废石和废渣等多采用挤压、劈裂、弯曲、冲击和磨剥破碎；对于柔硬性废物，如废钢铁、废汽车、废器材和废塑料等，多采用冲击和剪切破碎；对于含有大量废纸的城市垃圾，近年来有些国家已经采用湿式和半湿式破碎；对于粗大固体废物，往往先剪切或压缩成型后，再送入破碎机处理。
一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的，例如压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。
2.2.2破碎设备
（1）颚式破碎机
颚式破碎机俗称老虎口，具有构造简单、工作可靠、制造容易、维修方便等特点，广泛用于选矿、建材、基建和化工等行业，对坚硬和中硬物料进行破碎，一般用于粗碎和中碎过程。按照进料口宽度大小来分为大、中、小型三种，进料口宽度大于600mm的为大型机器，进料口宽度在300～600mm的为中型机，进料口宽度小于300mm的为小型机。
颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚板（定颚），垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一是活动颚板（动颚），位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔(工作腔)。活动颚板对着固定颚板做周期性的往复运动，时而分开，时而靠近。分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的物料受到挤压，弯折和劈裂作用而破碎。
颚式破碎机按动颚的运动特性可分为简单摆动型、复杂摆动型和综合摆动型，前两种较为常用。
简单摆动颚式破碎机的构造见图5.2-4，动颚悬挂在心轴上，可作左右摆动，偏心轴旋转时，连杆做上下往复运动。带动两块推力板也做往复运动，从而推动动颚做左右往复运动，实现破碎和卸料。此种破碎机采用曲柄双连杆机构，虽然动颚上受有很大的破碎反力，而其偏心轴和连杆却受力不大，所以工业上多制成大型机和中型机，用来破碎坚硬的物料。此外，这种破碎机工作时，动颚上每点的运动轨迹都是以心轴为中心的圆弧，圆弧半径等于该点至轴心的距离，上端圆弧小，下端圆弧大，破碎效率较低，其破碎比i一般为3～6。由于运动轨迹简单，故称简单摆动颚式破碎机。简单摆动颚式破碎机结构紧凑简单，偏心轴等传动件受力较小；由于动颚垂直位移较小，加工时物料较少有过度破碎的现象，动颚颚板的磨损较小。
1-机架；2-破碎齿板；3-侧面衬板；4-破碎齿板；5-可动颚板；6-心轴；7-飞轮；8-偏心轴；9-连杆；10-弹簧；11-拉杆；12-楔块；13-后推力板；14-轴板支座；15-前推力板1-机架；2-可动颚板；3-固定颚板；4、5-破碎齿板；6-偏心传动轴；7-轴孔；8-飞轮；9-肘板；10-调节楔；11-楔块；12-水平拉杆；13-弹簧
1-机架；2-破碎齿板；3-侧面衬板；4-破碎齿板；5-可动颚板；6-心轴；7-飞轮；8-偏心轴；9-连杆；10-弹簧；11-拉杆；12-楔块；13-后推力板；14-轴板支座；15-前推力板
1-机架；2-可动颚板；3-固定颚板；4、5-破碎齿板；6-偏心传动轴；7-轴孔；8-飞轮；9-肘板；10-调节楔；11-楔块；12-水平拉杆；13-弹簧
图5.2-4 简单摆动颚式破碎机 图5.2-5 复杂摆动颚式破碎机
复杂摆动颚式破碎机的构造见图5.2-5，动颚上端直接悬挂在偏心轴上，作为曲柄连杆机构的连杆，由偏心轴的偏心直接驱动，动颚的下端铰连着推力板支撑到机架的后壁上。当偏心轴旋转时，动颚上各点的运动轨迹是由悬挂点的圆周线(半径等于偏心距)，逐渐向下变成椭圆形，越向下部，椭圆形越偏，直到下部与推力板连接点轨迹为圆弧线。由于这种机械中动颚上各点的运动轨迹比较复杂，故称为复杂摆动式颚式破碎机。
复杂摆动颚式破碎机与简单摆动颚式破碎机相比较，其优点是：质量较轻，构件较少，结构更紧凑，破碎腔内充满程度较好，所装物料块受到均匀破碎，加以动颚下端强制性推出成品卸料，故生产率较高，比同规格的简单摆动颚式破碎机的生产率高出20～30%；物料块在动颚下部有较大的上下翻滚运动，容易呈立方体的形状卸出，减少了像简单摆动颚式破碎机产品中那样的片状成分，产品质量较好。
（2）锤式破碎机
锤式破碎机适用于在水泥、化工、电力、冶金等工业部门破碎中等硬度的物料，如石灰石，炉渣，焦碳，煤等物料的中碎、细碎作业。
锤式破碎机锤式由破碎机箱体、转子、锤头、反击衬板、筛板等组成，其结构示意图见图5.2-6。其主要工作部件为带有锤子（又称锤头）的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤子组成。电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部给料口给入机内，受高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎。在转子下部，设有筛板、粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒级被阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨，最后通过筛板排出机外。
按转轴方向不同，锤式破碎机有水平和垂直两种；按转子数目不同，锤式破碎机可分为单转子和双转子两类。单转子破碎机根据转子旋转方向不同，又可分为可逆式和不可逆式两种。目前普遍采用可逆单转子锤碎机。
另外，按破碎物料硬度的不同，锤式破碎机还可以分重型及轻型两种，环锤式碎煤机（轻型锤式破碎机）适用于莫氏硬度二级物料的破碎，使用碎煤环锤。环锤式碎石机（重型锤破机）适用于莫氏硬度五级以下的脆性物料的破碎。因为碎石环锤质量大于碎煤环锤的质量，所以从而可以提高环锤的冲击力，达到破碎矿石的目的。
1-锤头；2-筛板；3-破碎板
1-锤头；2-筛板；3-破碎板
图5.2-6 锤式破碎机 图5.2-7 Hazemag型反击式破碎机
（3）冲击式破碎机
冲击式破碎机大多是旋转式的，利用冲击力进行破碎，结构与锤式破碎机类似，但其锤子数要少很多，一般为两到四个不等。冲击式破碎机具有破碎比大、适用性强、构造简单、外形尺寸小、操作方便、易于维护等特点，适于破碎中等硬度、软质、脆性、韧性及纤维状等多种固体废物。
图5.2-7为Hazemag型反击式破碎机，该机装有两块反击板，形成两个破碎腔，转子上安装有两个坚硬的板锤，机体内表面装有特殊钢制衬板，用以保护机体不受损坏。物料从上部给入，在冲击力和剪切作用下被破碎。
（4）剪切式破碎机
剪切式破碎是一种利用机械的剪切力破碎固体废物的方法。剪切式破碎作用发生在互呈一定角度能够逆向运动或闭合的刀刃之间。一般刀刃分固定刀和可动刀，可动刀又分往复刀和回转刀。剪切式破碎适于处理各种汽车轮胎、废旧金属、塑料废品、包装木箱、废纸箱以及城市垃圾中的纸、布等纤维织物，金属类废物等。
图5.2-8所示为往复剪切式破碎机，其往复刀和固定刀交错排列，通过下端活动铰轴连接，开口时呈V字型破碎腔，固体废物投入后，通过液压装置将往复刀推向固定刀，从而将废物剪碎。该机可剪切厚度在200mm以下的普通型钢，适于城市垃圾焚烧厂的废物破碎。
图5.2-8 往复剪切式破碎机
图5.2-9所示为旋转剪切式破碎机，该机一般由3～5个回转刀和1～2个固定刀及投入装置构成。投入的物料落入回转刀和固定刀之间被剪断。该机结构简单的，但不宜破碎硬度大的物质，以免损坏刀刃。
1-旋转刀；2-废物；3-固定刀
1-旋转刀；2-废物；3-固定刀
图5.2-9 旋转剪切式破碎机 图5.2-10 Lindemann式剪切破碎机
图5.2-10所示为林德曼（Lindemann）式剪切破碎机，其可动刀为往复式，分预备压缩机和剪切机两部分。固体废物送入后先压缩，再剪切。剪切长度可由推杆控制。
（5）球磨机
图5.2-11是球磨机的构造示意图。它主要由圆柱形筒体、端盖、中空轴颈、轴承和传动大齿圈等部件组成。筒体装有直径为25～150mm的钢球，其装入量为整个筒体有效容积的1/4～1/2。筒体两端的中空轴颈有两个作用：一是起轴颈的支承作用，使球磨机全部重量经中空轴颈传给轴承和机座；二是起给料和排料的漏斗作用。当电机联轴器和小齿轮带动大齿圈和筒体转动时，在磨檫力、离心力和筒壁衬板的共同作用下，钢球和物料被提升到一定高度，然后在其本身重力作用下，产生自由泻落和抛落，从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用，使物料粉碎。物料达到磨碎细度要求后，由风机抽出。球磨机广泛用于用煤矸石、钢渣生产水泥、砖瓦、化肥等过程以及垃圾堆肥的深加工过程。
1-筒体；2-端盖；3-轴承；4-大齿轮
1-筒体；2-端盖；3-轴承；4-大齿轮
图5.2-11 球磨机
（6）辊式破碎机
辊式破碎机又称对辊式破碎机，适用于在水泥，化工，电力，冶金，建材，耐火材料等工业部门破碎中等硬度的物料，如石灰石，炉渣 ，焦炭，煤等物料的中碎，细碎作业。
辊式破碎机主要由辊轮组成、辊轮支撑轴承、压紧和调节装置以及驱动装置等部分组成，主要靠剪切和挤压作用对物料进行破碎。常用的辊式破碎机有单辊破碎机和双辊破碎机。根据辊子的特点，可将辊式破碎机分为光辊破碎机和齿辊破碎机。
图5.2-12 辊式破碎机
2.2.3特殊破碎方法
（1）低温破碎
对于在常温下难以破碎的固体废物，可利用其低温变脆的性能而有效地破碎，亦可利用不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎，即所谓低温破碎。低温破碎技术适用于常温下难以破碎的复合材质的废物，如钢丝胶管、橡胶包覆电线电缆，废家用电器等橡胶和塑料制品等。
低温破碎的工艺流程如图5.2-13所示。先将固体废物投入预冷装置，再进入浸没冷却装置，这样橡胶、塑料等易冷脆物质迅速脆化，然后送入高速冲击破碎机破碎，使易脆物质脱落粉碎。破碎产品再进入各种分选设备进行分选。
1-预冷装置；2-液氮贮槽；3-浸没冷却装置；4-高速冲击破碎机；5-皮带运输机 1-斗式脱水提升机；2-六刀旋转破碎辊；3-减速机；4-电动机；5-筛网；6-六刀旋转破碎辊
1-预冷装置；2-液氮贮槽；3-浸没冷却装置；4-高速冲击破碎机；5-皮带运输机
1-斗式脱水提升机；2-六刀旋转破碎辊；3-减速机；4-电动机；5-筛网；6-六刀旋转破碎辊
图5.2-13 低温破碎的工艺流程 图5.2-14 湿式破碎机
采用低温破碎，同一种材质破碎的尺寸大体一致，形状好，便于分离。但因通常采用液氮作制冷剂，而制造液氮需耗用大量能源，因此，发展该技术必须考虑在经济效益上能否抵上能源方面的消耗费用。
（2）湿式破碎
湿式破碎技术最早是美国开发的，主要用于回收城市垃圾中的大量纸类。由于纸类在水力的作用下发生浆化，然后将浆化的纸类用于造纸，从而达到回收纸类的目的。图5.2-14为湿式破碎机结构示意图。垃圾用传送带投入破碎机，破碎机于圆形槽底上安装多孔筛，筛上设有6个刀片的旋转破碎辊，使投入的垃圾和水一起激烈旋转，废纸则破碎成浆状，透过筛孔由底部排出，难以破碎的筛上物（如金属等）从破碎机侧口排出，再用斗式提升机送至磁选器将铁与非铁物质分离。
（3）半湿式破碎
半湿式破碎是利用各类物质在一定均匀湿度下的耐剪切、耐压缩、耐冲击性能等差异很大的特点，在不同的湿度下选择不同的破碎方式，实现对废物的选择性破碎和分选，适于回收含纸屑较多的城市垃圾中的纸纤维、玻璃、铁和有色金属。
图5.2-15所示为半湿式破碎机结构示意图，该机分三段，前两段装有不同筛孔的外旋转滚筒筛和筛内与之反向旋转的破碎板，第三段无筛板和破碎板。垃圾进入圆筒筛首端，并随筛壁上升而后在重力作用下抛落，同时被反向旋转的破碎板撞击，垃圾中的玻璃、陶瓷等脆性物质被破碎成小块，从第一段筛网排出，剩余垃圾进入第二段筒筛，此段喷射水分，中等强度的纸类被破碎从第二段筛孔排出。最后剩余的垃圾如金属、塑料、木材等从第三段排出。
图5.2-15 半湿式破碎机
