1、旋轉(zhuǎn)剪切破碎裝置的研發(fā)背景
    危險廢物多氯聯(lián)苯（Polychorinated biphenyls;Polychorodiphenyls縮寫為PCBs）是指聯(lián)苯的氯代物，是一種持久性有機污染物（Persistent OrganicPollutants縮寫為POPs）。上世紀60—70年代，我國曾大量生產(chǎn)和使用過PCBs，主要用于油漆添加劑和電力電容器的浸漬劑。為了保護人類健康，必須對散布在環(huán)境中的PCBs進行收集和處置，富通新能源生產(chǎn)銷售木材撕碎機等機械設備。
    PCBs的化學性質(zhì)特別穩(wěn)定，高溫焚燒和氣體凈化是世界上公認的最佳方法川。沈陽環(huán)境科學研究院（以下簡稱沈陽環(huán)科院）的多氯聯(lián)苯( PCBs)工業(yè)性焚燒技術(shù)研究獲得1997年科技部二等獎，但其中的預處理設備（弓式鋸床），其效率和破碎粒度無法滿足大規(guī)模工業(yè)化要求；2002年沈陽環(huán)境科學研究院研制出了滿足大規(guī)模工業(yè)化的往復式電容器剪斷破碎機，但其破碎粒度還是不夠小；電容器的有效破碎，使危險廢物PCBs在焚燒過程中與氧充分接觸，提高危險廢物的去除率，一直是PCBs工業(yè)化處置一個突出的問題。
    目前，我國對固體廢物的機械破碎處理，主要用在礦渣、煤矸石，鉻渣等工業(yè)固體廢物方面，處理不了帶金屬外殼的、含PCBs的電容器，技術(shù)裝備水平低于大氣污染防治和水污染防治技術(shù)裝備水平。國外少數(shù)廠家生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)剪切式破碎裝置，但無法破碎壁厚達3 mm的電容器和電容器上的瓷瓶。最突出的問題任何金屬刀具都切割不了陶瓷，為此沈陽環(huán)科院在輥式破碎前增加了一道去除瓷瓶的工藝，使金屬切割刀具不與陶瓷接觸，并研發(fā)了旋轉(zhuǎn)剪切式單軸破碎裝置，該裝置雖進料粒度不如進口設備大，但切割力大，能破碎壁厚達3 mm的電容器，是危險廢物PCBs前處理設備中的主要設備。
2、旋轉(zhuǎn)剪切破碎裝置的設計原則
2.1破碎工藝流程
    需焚燒處理的電容器先經(jīng)斗式給料機，輸送到旋轉(zhuǎn)剪切破碎機料斗中，電容器經(jīng)過料斗的斜面緩沖與破碎的刀具接觸，并開始破碎，破碎后的電容器碎塊通過板式出料機和皮帶輸送機，進入焚燒系統(tǒng)，破碎過程中流出的電容器油也經(jīng)過收油車等輸送到焚燒系統(tǒng)。
2.2工藝參數(shù)的選擇
    該裝置是電容器的專用破碎設備。被破碎電容器最大輪廓尺寸920 mm×400 mm×180 mm(含接線柱)；電容器最小輪廓尺寸600 mm×400 mm×110mm（含接線柱）。電容器金屬殼最大厚度3 mm。電容器最大重量73 kg;電容器最小重量20 kg。出料粒度<300 mm×150 mm×150 mm。破碎能力>200 kg/h。液壓驅(qū)動。刀具壽命>1 500 h。
2.3裝置的特點
    破碎機由一臺液壓馬達作為動力，液壓馬達直接驅(qū)動破碎機的主軸，漸開線花鍵傳動，旋轉(zhuǎn)方向正反轉(zhuǎn)，主軸上裝有8個破碎刀盤，9個隔環(huán)，主軸裝配形式是一個刀盤、一個隔環(huán)。主軸裝配完成后用專用壓盤壓緊，用螺母鎖緊。主軸平行裝配在軸承座上，主軸上的刀盤與另一個刀盤旋轉(zhuǎn)60度，螺旋排列，主軸以正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，箱體兩側(cè)裝有定刀，主軸上的刀盤旋轉(zhuǎn)時通過兩定刀，產(chǎn)生相對剪切運動，即將物料破碎，并能防止破碎后物料的回帶、纏繞、清理刀片之間的夾帶物。
    主軸與破碎刀盤的連接方式為六方軸傳遞動力的形式，傳遞扭矩大。刀盤的瑣緊要用專門工具，專用工具中心螺孔與主軸螺紋連接，專用工具周圈有壓緊螺栓，螺栓擰緊力矩<200 NM。
    破碎刀的結(jié)構(gòu)吸取了世界上最先進的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合我國的國情設計而成。破碎刀是由兩個刀尖和刀體組成，刀尖主要起到將破碎物抓住進行破碎的作用。刀盤旋轉(zhuǎn)中心加工有六方孔，更便于裝配在主軸上。破碎刀頭采用合金工具鋼制造，經(jīng)過多次熱處理。刀頭設有沉孑L結(jié)構(gòu)；使固定螺栓頭部沉到刀頭里，用專用工具安裝，防止廢物纏繞。為承受巨大的工作負荷，用M30螺栓和彈性墊圈固定破碎刀頭，防止松動。
    為防止廢物中混入異物時發(fā)生故障而停機，該裝置設置了超載停車反轉(zhuǎn)功能。
    模塊化設計的液壓馬達，片式疊裝；可分為機械輸出裝置、液壓功能裝置和機械制動裝置3部分。采用多作用平面配流技術(shù)，對壓力和溫度敏感度低，自動補償配流摩擦副間的磨損，能長時期保證馬達很高的容積效率；同時采用滾柱、柱塞結(jié)構(gòu)，傳力簡單，摩擦副小，機械效率高。液壓系統(tǒng)采用鋼圈與橡膠壓制在一起的組合墊密封，密封效果良好。
    減速機為行星齒輪結(jié)構(gòu)，與馬達直接法蘭連接。齒輪嚙合和軸承采用浸漬潤滑。傳動裝置除定期換油以外，無須維護。減速機中的太陽輪，采用花鍵結(jié)構(gòu)，徑向尺寸小、重量輕、扭炬大。減速機輸出軸承可承受較大的徑向與軸向外力。減速機啟動效率高，有優(yōu)異的低速穩(wěn)定性，噪音低，經(jīng)濟性好。
3、旋轉(zhuǎn)剪切破碎裝置的系統(tǒng)設計與應用
3.1系統(tǒng)構(gòu)成
    旋轉(zhuǎn)剪切破碎裝置由上料機、破碎機、板式出料機及皮帶輸送機等組成。
    上料機采用斗式提升機，與破碎機的上料斗口對口安裝，便于收集電容器泄漏的PCBs油。
    破碎機由電氣控制系統(tǒng)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、主軸部件、破碎刀盤部件、機座部、進料斗部、支架部等組成。
    板式出料機配有專門的PCB收集槽和收集車。
    皮帶輸送機采用槽型拖輪結(jié)構(gòu)，防止破碎散落。
    在整套裝置上方設有排塵通風裝置，可大幅度改善工人的工作環(huán)境，見圖2。
3.2工程應用效果
    該設施在沈陽環(huán)科院的環(huán)境保護危險廢物工程技術(shù)中心進行2 000多臺電容器切割試驗。實際處理效率為，輪廓尺寸600 mmx 400 mm×110 mm(含接線柱)的電容器，6 min/臺；輪廓尺寸920 mm×400 mm×180 mm(含接線柱)的電容器，10 min/臺，處理速度較快。包括重量73 kg和壁厚達3 mm的電容器數(shù)百臺，運行穩(wěn)定。
    破碎電力電容器中的軟物、硬物、大件等物料，不纏繞、不堵料。
    刀具強度高、硬度高，使用壽命長，刀具在很大的磨損情況下也能滿足設計要求，達到國際同行業(yè)先進水平。裝置的技術(shù)含量較高，破碎機中的關(guān)鍵技術(shù)，正在申報國家專利。
    破碎機兼有破袋功能，編織袋包裝的電力電容器無需破袋，可直接破碎，效率高，污染少。
    斗式提升機運行可靠，板PCBs油不向外部擴散。
    板式出料機輸送的破碎物，移動速度均勻。破碎處理成本較低低，自動化程度高，操作簡單。
   該裝置破碎金屬物料的效果優(yōu)于顎式、錘式破碎機，且噪音也比沖擊式破碎機小，粉塵逸出量也不大。破碎碎粒度比往復式剪斷破碎機小，破碎后的物料粒度均勻。能在常溫狀態(tài)下破碎，經(jīng)濟性優(yōu)于低溫破碎。為整個多氯聯(lián)苯電力電容器焚燒系統(tǒng)的運行，提供了可靠前提保證。
    該裝置作為中國“斯德哥爾摩公約”履約項目的重要組成部分，對滿足國際公約標準的有關(guān)要求，起到了決定性的作用。是國內(nèi)先進的特種危險廢物高效、無害化處置設備。
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