CN105757677B - 一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统 - Google Patents
一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，包括：垃圾处理炉、第一引风机、滤水装置、鼓风机、第二引风机、炉渣收集箱、水洗池、吸尘机、尾气净化机构和控制模块。本发明从垃圾处理炉内抽取混合气体，并将混合气体经过除水处理后导入垃圾处理炉内的氧化层，氧化层对有害物质进行氧化，而混合气体中的可燃气体如甲烷等还可促进氧化层垃圾的燃烧，实现能源的自给。氧化层充分氧化后的气体作为尾气排放，可避免有害气体的排放造成大气污染。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统。
背景技术
垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性，如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。
随着环境问题逐渐被重视，节能、环保成为各国的发展主题，已经开始为垃圾处理提供产业发展的机会。全世界垃圾年均增长速度为8.42％，而中国垃圾增长率达到10％以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。在如此巨大的垃圾压力下，有理由相信，垃圾处理产业会成为未来国内的明星产业。
目前，垃圾处理主要采用燃烧的方式，燃烧过程中产生的尾气和废渣都包含有大量的烟尘和粉尘，为了避免大气污染，必须对尾气中的烟尘和废渣中的粉尘进行处理后排放，成本高昂，结构复杂。
此外，垃圾处理环境恶劣，目前采用人工现场操作的方式对人体伤害较大，且难以保证处理过程的客观稳定。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统。
本发明提出的一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，包括：垃圾处理炉、第一引风机、滤水装置、鼓风机、第二引风机、炉渣收集箱、水洗池、吸尘机、尾气净化机构和控制模块；
垃圾处理炉上设有第一出气口、燃气进口、供氧进口、第二出气口和排渣口；第一出气口通过第一引风机和滤水装置与燃气进口连通，鼓风机与供氧进口连通，排渣口和第二出气口均与炉渣收集箱连通，且排渣口与炉渣收集箱之间设置有渣粉分离机构，第二引风机安装在第二出气口和炉渣收集箱之间，排渣口处设有排放阀；炉渣收集箱上设有与吸尘机进口连通的粉尘出口，水洗池为密封结构，其内部填充有液体，吸尘机的出口安装有一个一端插入水洗池液面以下的送粉管；水洗池位于液面以上设有与尾气净化机构输入端连通的送气口；
垃圾处理炉内设有第一温度传感器、第二温度传感器和压强传感器，控制模块分别连接第一温度传感器、第二温度传感器、排放阀和压强传感器；第一温度传感器和第二温度传感器用于检测垃圾处理炉内不同位置的温度，控制模块根据第一温度传感器和第二温度传感器的检测结果控制排放阀工作，并根据压强传感器检测结果对垃圾处理炉内的气压进行控制使垃圾处理炉内维持在负压状态。
优选地，控制模块内设有温度差阈值，控制模块将第一温度传感器检测结果和第二温度传感器的检测结果相减获得实际温差，然后将实际温差与温度差阈值比较，并根据比较结果控制排放阀工作。
优选地，控制模块还与第一引风机连接，其根据实际温差的变化趋势控制第一引风机工作。
优选地，控制模块还连接鼓风机和第二引风机，控制模块根据压强传感器检测结果控制鼓风机和第二引风机工作使垃圾处理炉内维持在负压状态。
优选地，控制模块还与吸尘机连接，其根据第二出气口排出的尾气进入炉渣收集箱的流速控制吸尘机工作。
优选地，吸尘机工作功率与第二出气口排出的尾气进入炉渣收集箱的流速成反比。
优选地，滤水装置包括冷却箱和导气管，导气管安装在冷却箱内，其第一端与第一出气口连通，其第二端与进气口连通，冷却箱内填充有冷却介质。
优选地，导气管为螺旋管。
优选地，导气管上连接有用于导出冷凝水的出水机构。
优选地，冷却箱内设有降温装置，导气管输出端设置有湿度传感器，控制模块与湿度传感器连接，并根据检测结果控制降温装置工作。
本发明提出的一种有多重气体循环的智能垃圾处理系统，从垃圾处理炉内抽取混合气体，并将混合气体经过除水处理后导入垃圾处理炉内的氧化层，氧化层对有害物质进行氧化，而混合气体中的可燃气体如甲烷等还可促进氧化层垃圾的燃烧，实现能源的自给。氧化层充分氧化后的气体作为尾气排放，可避免有害气体的排放造成大气污染。
本发明中，垃圾燃烧产生的炉灰和炉渣通过渣粉分离机构分离处理，尾气首先排放到炉渣收集箱中，利用尾气携带炉渣收集箱中的粉尘进入水洗池，可对炉渣中的粉尘进行分离，避免炉渣后续处理造成粉尘污染。
垃圾处理炉中，随着垃圾的燃烧产生的炉渣炉灰的积累，氧化层位置不断上移，当氧化层上移过多，不仅会造成垃圾处理炉对垃圾的容纳量降低，还会造成氧化层相对于第一进气口、第二进气口和第二出气口相对位置的变化，从而导致氧化层难以充分燃烧。本发明中，通过第一温度传感器和第二温度传感器对垃圾处理炉中不同位置的温度进行监测，并根据两个温度器检测值的差值变化对氧化层的位置进行监测，根据监测结果自动控制排放阀对炉渣炉灰进行排放，有利于氧化层相对位置的稳定，保证垃圾处理炉内垃圾处理的效率。
本发明中，通过压强传感器实时检测炉内气压，以保证炉内气压维持在负压状态，可避免炉内有害气体溢出。
本发明采用自动监测自动控制的方式，提高了垃圾处理系统工作的可靠性与客观性，节约了人力成本，实现了垃圾处理的智能化与自动化。
附图说明
图1为本发明提出的一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统结构示意图；
图2为本发明提出的一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统控制示意图。
具体实施方式
参照图1、图2，本发明提出的一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，包括：垃圾处理炉1，第一引风机2、滤水装置3、鼓风机4、第二引风机5、炉渣收集箱6、粉碎箱13、分类箱14、吸尘机7、水洗池8、尾气净化机构A和控制模块。
垃圾处理炉1上设有进料口、燃气进口、第一出气口、第二出气口和排渣口。燃气进口距离垃圾处理炉1底部有预定距离,第二出气口设置在燃气进口上方，第一出气口设置在第二出气口上方。
垃圾处理炉1底部点燃火焰后可通过进料口将垃圾倒入垃圾处理炉1，垃圾处理炉1内的垃圾由燃烧位置往上根据温度变化分为氧化层、还原层和干馏层。氧化层即为垃圾燃烧区域，其温度最高，可将有害物质氧化；还原层将垃圾中的可分解物质进行分解，干馏层对垃圾中的水分进行蒸发形成水蒸气。本实施方式中，由于垃圾直接覆盖在火焰上，所以垃圾处理炉1中不会出现激烈的燃烧方式，安全性高。鼓风机4出风口处通过一个送风管9与垃圾处理炉1底部连通，鼓风机4通过送风管9向垃圾处理炉1内氧化层底部输入含氧气体，以保证氧化层垃圾持续燃烧提供高温，并保证氧化层中的有害物质被充分氧化。
第一出气口通过第一引风机2和滤水装置3与燃气进口连通。本实施方式中，第一出气口位于干馏层上方，第一引风机2通过第一出气口将包含还原层产生的分解气体和干馏层产生的水蒸气的混合气体抽吸到滤水装置3中，混合气体在滤水装置3中被滤除水蒸气后通过燃气进口被导入氧化层，从而混合气体中的可燃气体在氧化层燃烧，以提高氧化层垃圾燃烧的速度和充分程度，混合气体中的有害气体在氧化层完全氧化。氧化层完全氧化后的尾气在第二引风机5作用下通过第二出气口排出。
本实施方式中，垃圾处理炉1内设有第一温度传感器A1和第二温度传感器A2用于检测垃圾处理炉1内不同位置的温度，具体的，第一温度传感器A1和第二温度传感器A2可分别设置在预设的燃烧部位的底部和顶部，正常情况下，第一温度传感器A1和第二温度传感器A2的检测结果相差不大，但是随着垃圾燃烧，垃圾处理炉1底部的炉渣逐渐堆积推动燃烧部位上移，第一温度传感器A1的检测结果和第二温度传感器A2的检测结果逐渐增大。故而，通过对第一温度传感器A1的检测结果和第二温度传感器A2的检测结果差值的追踪，可实时了解垃圾处理炉内垃圾燃烧的速度。
本实施方式中，控制模块分别连接第一温度传感器A1、第二温度传感器A2和第一引风机2连接，控制模块将第一温度传感器A1检测结果和第二温度传感器A2的检测结果相减获得实际温差其根据实际温差的变化趋势控制第一引风机2工作。当实际温差变化缓慢，则表示垃圾燃烧速度慢，有可能是该层垃圾不易燃烧导致，此时，加大抽风机功率，加大混合气体进入燃烧部位的速度，如此，混合气体中的甲烷等对燃烧部位进行助燃，可加快垃圾燃烧速度；当实际温差变化快速，则表示垃圾燃烧速度快，此时可适当降低第一引风机2功率，以节约能源。
本实施方式中，控制模块还与鼓风机4连接，其根据第一引风机2工作状态和实际温差的变化趋势控制鼓风机4工作，当实际温差变化趋势缓慢，二第一引风机2功率较大，则可能是供氧不足导致的燃烧速度缓慢，此时可控制鼓风机4增大功率。当实际温差变化趋势快速时，在控制第一引风机2降低功率的同时也相应的控制鼓风机4降低功率，以减少机器损耗。
滤水装置3包括冷却箱301和导气管302，导气管302安装在冷却箱301内，其第一端与第一出气口连通，其第二端与燃气进口连通，冷却箱301内填充有冷却介质。混合气体通过导气管302后，其中的水蒸气遇冷凝结，从而被分离出来。分离出水蒸气的混合气体进入氧化层后，可避免含水量过高对燃烧反应的不利影响。本实施方式中，为了提高除水效率，导气管302采用螺旋管。
本实施方式中，冷却箱301内设有降温装置C1，导气管302输出端设置有湿度传感器C2，控制模块与湿度传感器C2连接，并根据检测结果控制降温装置C1工作。当湿度传感器C2检测到混合气体湿度大于预设的湿度阈值，则表示导气管302中水蒸气冷凝效果不佳，即冷却箱301内冷量丧失过多，此时，控制模块控制降温装置C1工作以进行冷量补偿。
本实施方式中，导气管302上连接有用于导出冷凝水的出水机构，以避免导气管302内凝水过多后，对混合气体的除水造成不利影响。
本实施方式中，燃气进口与氧化层底部对应，第二出气口与氧化层温度最高处例如氧化层顶层对应，以便第二出气口排出的尾气都已经在氧化层完全被氧化，防止有害气体排出。
为了保证燃气进口、第二出气口与氧化层相对位置的稳定，必须对炉底的炉渣进行及时排放，避免氧化层上移过多。
本实施方式中，控制模块内设有温度差阈值，控制模块将实际温差与温度差阈值比较，并根据比较结果控制排放阀A3工作。具体的，当实际温差小于温度差阈值，则说明氧化层位置上移较多，此时，可控制排放阀开启并维持开启状态预设时间长度，以便将垃圾处理炉底部的炉渣排放出部分，对氧化层的位置进行控制。
本实施方式中，垃圾处理炉1侧壁上还设有观察窗，且观察窗12靠近垃圾处理炉1底部设置，如此，可通过观察窗观察炉底炉渣的积累情况，从而及时对炉渣进行排放，提高炉渣排放的可靠性。本实施方式中，为了避免氧化层温度从炉底散失，应该保持炉底平铺有一层炉渣或炉灰进行保温。
本实施方式中，第二引风机5的功率大于第一引风机2的功率，即垃圾处理炉1中通过第二出气口的尾气排出流速比鼓风机4作用下含氧气体的输入流速大，如此，保持垃圾处理炉1内时钟维持在负压状态，避免垃圾处理炉1内的有害气体高温膨胀后溢出造成大气污染，并避免垃圾处理炉1中易爆物品燃烧产生爆炸。
本实施方式中，垃圾处理炉1内设有压强传感器B1，控制模块还与第二引风机连接。控制模块根据压强传感器B1检测结果控制鼓风机4和第二引风机5工作使垃圾处理炉1内维持在负压状态。具体的，控制模块内设有气压阈值，当压强传感器B1检测值大于气压阈值，控制模块控制第二引风机5增大功率，或者控制鼓风机4减小功率。
控制模块中预设有多个流速集合，每一个流速集合中均包括一个尾气导出流速和一个对应的供氧气体导入流速，任意两个流速集合中，尾气导出流速和供氧气体导入流速的差值相异。每一个流速集合中，尾气导出速度均大于供氧气体导入流速，如此，可在垃圾处理炉内形成负压状态，以避免垃圾处理炉内的高温气体外溢，既提高了高温利用率，又避免了有害气体的溢出。尾气导出流速和供氧气体导入流速分别通过控制第二引风机5和鼓风机4进行调整。即，控制模块分别连接鼓风机4和第二引风机5，其通过调用流速集合对鼓风机4和第二引风机5的工作状态进行设置。
具体地，控制模块根据预设在垃圾处理炉1外的第二压强传感器实时获取垃圾处理炉1的工作环境气压，控制模块将当前工作环境气压减去预设值获得气压阈值，并根据工作环境气压对气压阈值进行更新。控制模块内还预设有炉压下限值，控制模块将垃圾处理炉内的气压分别与气压阈值和炉压下限值比较，当垃圾处理炉内的气压大于气压阈值，控制模块调取与当前执行的流速集合相邻，且尾气导出流速和供氧气体导入流速差值较大的流速集合对鼓风机和第二引风机进行调整；当垃圾处理炉内的气压小于炉压下限值，控制模块调取与当前执行的流速集合相邻，且尾气导出流速和供氧气体导入流速差值较小的流速集合对鼓风机和第二引风机进行调整。
排渣口通过渣粉分离机构与炉渣收集箱6的炉渣输入口连通，第二出气口通过第二引风机5与炉渣收集箱6的尾气输入口连通。
本实施方式中，还设置有粉碎箱13和分类箱14.炉渣收集箱6的尾气输出口、粉碎箱13的尾气输出口和分类箱14的尾气输出口均与吸尘机7的输入口连通，吸尘机7的输出口处设置有除尘管10，除尘管10另一端插入水洗池8并淹没于水洗池8内填充的液体中。水洗池8的出气口与尾气净化机构A的输入端连通。
垃圾处理炉1内的垃圾燃烧转换为粉尘状的炉灰和固体颗粒状的炉渣，炉渣和炉灰通过排渣口排出并在渣粉分离机构中被分离开来，炉灰单独收集，炉渣被排入炉渣收集箱6；尾气被导入炉渣收集箱6并在吸尘机7作用下，携带炉渣收集箱6中的炉渣中残留的粉尘进入水洗池8，水洗池8输出的纯气态尾气被尾气净化机构A净化后排放。
控制模块还与吸尘机7连接，其根据第二出气口排出的尾气进入炉渣收集箱6的流速控制吸尘机7工作。具体的控制模块根据第二引风机5的工作功率控制吸尘机7工作。当第二引风机5功率大时，炉渣收集箱6内气压大，炉渣收集箱6内混合了粉尘的尾气在气压作用下向吸尘机7流动，此时，控制模块控制吸尘机7开启较小功率维持运行状态即可；当第二引风机5功率小时，炉渣收集箱6内气压小，此时吸尘机7需开启较大功率，才能达到较好的抽吸效果。吸尘机7工作功率与第二出气口排出的尾气进入炉渣收集箱6的流速成反比。具体实施时，也可在尾气输送管11内设置流速传感器，根据流速传感器的检测结果控制吸尘机7工作。
粉碎箱13内设有粉碎装置，炉渣收集箱6的炉渣输出口与粉碎箱13的输入口连通，粉碎箱13的输出口与分类箱14的输入口连通。炉渣在炉渣收集箱6中将大部分的粉尘分离出去后，进入粉碎箱13中，直径大的炉渣被粉碎，粉碎箱13中产生的粉尘同样被吸尘机7导入水洗池8中。
分类箱14内设有经炉渣按照直径大小分类的分类机构，分类机构可为螺旋通道，炉渣在螺旋形通道上滚动过程中，不同大小直径的炉渣受到惯性作用的影响不同，从而对其进行分类；或者，分类机构设置为倾斜设置且不同区域分布有不同孔径的落料孔的筛板，例如筛板上的筛孔从上至下依次增大，以便不同直径的炉渣在不同区域落料从而分离。分类箱14中的粉尘同样通过吸尘机7导入水洗池8中，以便对炉渣中的粉尘进行充分分离。
水洗池8中的液体对粉尘进行溶解，尾气从液体中溢出进入尾气净化机构A净化后排放。尾气净化机构A可采用高效过滤器，或者采用由干燥装置、吸附装置、酸碱中和装置等组成。
本实施方式中，炉渣收集箱6的炉渣输入口和尾气输出口设置在顶部，炉渣收集箱6的尾气输入口设置在底部。如此，炉渣下落过程中，粉尘充分氧气，尾气从而底部输入更对粉尘进行冲击，有利于增强粉尘分离效率。同理，粉碎箱13的尾气输出口和分类箱14的尾气输出口也均设置在顶部。
本实施方式中，第二出气口通过尾气输送管11与炉渣收集箱6连通，第二引风机5安装在尾气输送管11上，尾气输送管11环绕在垃圾处理炉1外周。如此，利用高温尾气对垃圾处理炉1进行保温，可提高高温利用率，有利于垃圾处理炉内还原层的分解反应和氧化层的氧化反应。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，包括：垃圾处理炉(1)、第一引风机(2)、滤水装置(3)、鼓风机(4)、第二引风机(5)、炉渣收集箱(6)、水洗池(8)、吸尘机(7)、尾气净化机构(A)和控制模块；
垃圾处理炉(1)上设有第一出气口、燃气进口、供氧进口、第二出气口和排渣口；第一出气口通过第一引风机(2)和滤水装置(3)与燃气进口连通，鼓风机(4)与供氧进口连通，排渣口和第二出气口均与炉渣收集箱(6)连通，且排渣口与炉渣收集箱(6)之间设置有渣粉分离机构，第二引风机(5)安装在第二出气口和炉渣收集箱(6)之间，排渣口处设有排放阀(A3)；炉渣收集箱(6)上设有与吸尘机(7)进口连通的粉尘出口，水洗池(8)为密封结构，其内部填充有液体，吸尘机(7)的出口安装有一个一端插入水洗池(8)液面以下的送粉管(10)；水洗池(8)位于液面以上设有与尾气净化机构(A)输入端连通的送气口；
垃圾处理炉(1)内设有第一温度传感器(A1)、第二温度传感器(A2)和压强传感器(B1)，控制模块分别连接第一温度传感器(A1)、第二温度传感器(A2)、排放阀(A3)和压强传感器(B1)；第一温度传感器(A1)和第二温度传感器(A2)用于检测垃圾处理炉(1)内不同位置的温度，控制模块根据第一温度传感器(A1)和第二温度传感器(A2)的检测结果控制排放阀(A3)工作，并根据压强传感器(B1)检测结果对垃圾处理炉(1)内的气压进行控制使垃圾处理炉(1)内维持在负压状态；
控制模块内设有温度差阈值，控制模块将第一温度传感器(A1)检测结果和第二温度传感器(A2)的检测结果相减获得实际温差，然后将实际温差与温度差阈值比较，并根据比较结果控制排放阀(A3)工作。
2.如权利要求1所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，控制模块还与第一引风机(2)连接，其根据实际温差的变化趋势控制第一引风机(2)工作。
3.如权利要求1所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，控制模块还连接鼓风机(4)和第二引风机(5)，控制模块根据压强传感器(B1)检测结果控制鼓风机(4)和第二引风机(5)工作使垃圾处理炉(1)内维持在负压状态。
4.如权利要求1所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，控制模块还与吸尘机(7)连接，其根据第二出气口排出的尾气进入炉渣收集箱(6)的流速控制吸尘机(7)工作。
5.如权利要求4所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，吸尘机(7)工作功率与第二出气口排出的尾气进入炉渣收集箱(6)的流速成反比。
6.如权利要求1所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，滤水装置(3)包括冷却箱(301)和导气管(302)，导气管(302)安装在冷却箱(301)内，其第一端与第一出气口连通，其第二端与进气口连通，冷却箱(301)内填充有冷却介质。
7.如权利要求6所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，导气管(302)为螺旋管。
8.如权利要求6所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，导气管(302)上连接有用于导出冷凝水的出水机构。
9.如权利要求6所述的具有多重气体循环的智能垃圾处理系统，其特征在于，冷却箱(301)内设有降温装置(C1)，导气管(302)输出端设置有湿度传感器(C2)，控制模块与湿度传感器(C2)连接，并根据检测结果控制降温装置(C1)工作。
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