CN105782982B - 一种智能垃圾处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能垃圾处理系统，包括垃圾热解炉、水循环子系统、气循环子系统、进出料子系统和控制模块；垃圾热解炉上安装有观察窗，观察窗上外侧安装有摄像装置，摄像装置用于通过观察窗拍摄垃圾热解炉内图像；进出料子系统包括安装在垃圾热解炉上的炉渣排放阀和靠近垃圾热解炉安装的垃圾推进机构，垃圾推进机构用于向垃圾热解炉倒入垃圾。本发明提供的智能垃圾处理系统，通过观察窗对垃圾热解炉内的燃烧情况进行摄像，通过图像判断的方法对垃圾热解炉中的燃烧情况进行判断，可实时跟踪垃圾热解炉内的垃圾燃烧情况，对垃圾燃烧的速度、火焰大小、燃烧充分程度进行直接采样。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种智能垃圾处理系统。
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。2013年，我国城市生活垃圾产生量近4.5亿吨，且每年以8-10％的速度增长，历年垃圾堆积存量超过60多亿吨，垃圾侵蚀土地面积已超过5亿平方米。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。
目前已有的垃圾处理方式主要有以下几种：
卫生填埋：适应性强，投资大，占地面积大，经济效益低；
有机堆肥：适应性弱，投资小，占地面中，不是最终处理方式；
直接焚烧：对热值要求高，投资大，经济效益高，水土不服；
水泥窑共处置：需依靠当地产业，主要处理工业固废，生活垃圾处理效率低。
可见，目前垃圾处理产业还有待发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种智能垃圾处理系统。
本发明提出的一种智能垃圾处理系统，包括垃圾热解炉、水循环子系统、气循环子系统和进出料子系统和控制模块；
垃圾热解炉上安装有观察窗，观察窗上外侧安装有摄像装置，摄像装置用于通过观察窗拍摄垃圾热解炉内图像；
气循环子系统包括第一抽吸机、冷却箱和导气管，导气管安装在冷却箱中，其两端均与垃圾热解炉连通，导气管和垃圾热解炉构成气体回路，第一抽吸机安装在气体回路上；
水循环子系统包括送水管、水洗池、第二抽吸机和喷淋头；送水管一端与导气管连通，另一端与水洗池连通；喷淋头安装在垃圾热解炉内，水洗池通过第二抽吸机与喷淋头连通，第二抽吸机用于抽取水洗池中析出的沉淀物并通过喷淋头送入垃圾热解炉中；
垃圾热解炉上设有尾气出口，尾气出口通过第三抽吸机与水洗池连通；垃圾热解炉还连接有用于向其内部导入供氧气体的鼓风机；
进出料子系统包括安装在垃圾热解炉上的炉渣排放阀和靠近垃圾热解炉安装的垃圾推进机构，垃圾推进机构用于向垃圾热解炉倒入垃圾；
控制模块分别与摄像装置、炉渣排放阀和垃圾推进机构连接，其对摄像装置拍摄的图像进行判断，并根据判断结果控制炉渣排放阀和垃圾推进机构工作。
优选地，垃圾热解炉内生火后，将垃圾倒入垃圾热解炉覆盖在火焰上进行燃烧，控制模块获取摄像装置拍摄的图像，根据图像判断燃烧位置与垃圾热解炉底部之间的距离并与预设的距离阈值比较，然后根据比较结果，控制炉渣排放阀和垃圾推进机构工作。
优选地，控制模块内预设有排渣阈值和加料阈值，控制模块根据排渣阈值控制炉渣排放阀工作，并根据加料阈值控制垃圾推进机构工作。
优选地，控制模块根据摄像装置拍摄的图像计算垃圾热解炉内燃烧位置下降距离，并根据下降距离计算炉渣排放量；或者控制模块根据炉渣排放阀开启时间计算炉渣排放量；当炉渣排放量达到排渣阈值，控制模块控制炉渣排放阀停止工作。
优选地，控制模块根据垃圾推进机构工作时长，计算垃圾加料量，当垃圾加料量达到加料阈值，控制模块控制垃圾推进机构停止工作。
优选地，水洗池上安装有下端浸没在水洗池溶液中的尾气输送管，尾气输送管与第三抽吸机连通。
优选地，垃圾推进机构包括运输轨道、推车和推车驱动模块，推车安装在运输轨道上，推车驱动模块用于驱动推车移动并用于驱动推车将承载的垃圾倒入垃圾热解炉中。
优选地，控制模块根据摄像装置拍摄图像判断燃烧位置燃烧情况，并根据判断结果控制第一抽吸机和鼓风机工作。
本发明提供的智能垃圾处理系统，通过观察窗对垃圾热解炉内的燃烧情况进行摄像，通过图像判断的方法对垃圾热解炉中的燃烧情况进行判断，可实时跟踪垃圾热解炉内的垃圾燃烧情况，对垃圾燃烧的速度、火焰大小、燃烧充分程度进行直接采样。
本发明中，根据图像判断的方式对垃圾热解炉中的垃圾燃烧情况进行判断，通过对燃烧位置的跟踪计算炉渣积累情况，从而控制炉渣排放和热解炉内垃圾的补充。
本发明中，对炉渣排放的控制客观实时，可保证混合气体导入位置和尾气输出位置相对于燃烧位置的稳定，保证混合气体对燃烧位置的助燃效果，并保证输出的尾气均已经经过燃烧位置高温氧化。本发明中，将水洗池中的析出的沉淀物杂质导入热解炉进行下次循环，有利于水资源的回收利用。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能垃圾处理系统结构示意图；
图2为本发明提出的一种智能垃圾处理系统控制结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种智能垃圾处理系统，包括垃圾热解炉1、水循环子系统、气循环子系统和进出料子系统和控制模块。
垃圾热解炉1上安装有观察窗2，观察窗2上外侧安装有摄像装置，摄像装置3用于通过观察窗拍摄垃圾热解炉1内图像。
本实施方式中，垃圾热解炉1底部点燃火焰后将垃圾倒入垃圾热解炉1，垃圾热解炉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，所以垃圾热解炉1中不会出现激烈的燃烧方式，安全性高。控制模块获取摄像装置3拍摄的图像，并根据图像对垃圾热解炉1内的燃烧情况进行判断。
气循环子系统包括第一抽吸机4、冷却箱5和导气管6，导气管6安装在冷却箱5中，其两端均与垃圾热解炉1连通，导气管6和垃圾热解炉1构成气体回路，第一抽吸机4安装在气体回路上。在第一抽吸机4作用下，垃圾热解炉1 内产生的混合气体进入导气管6。混合气体包括垃圾热解炉1内垃圾中包含的有害气体、垃圾分解产生的甲烷等可燃气体以及垃圾中蒸发出的水蒸气。混合气体通过导气管6后，水蒸气冷凝滞留在导气管6中，除水后的混合气体进入燃烧位置，可燃气体的燃烧可促进垃圾的充分燃烧。
本实施方式中，垃圾热解炉1在工作状态下可以是密封状态也可是敞口状态，密封状态下，为了保证燃烧的充分，需要向燃烧位置倒入供氧气体。敞口状态下，混合气体中包含一部分从垃圾热解炉外流入的空气可对燃烧位置供氧，但为了保证氧气的充足，还可额外向燃烧位置倒入供氧气体。
本实施方式中，垃圾热解炉1连接有用于向其内部燃烧位置导入供氧气体的鼓风机12。鼓风机12出风口处通过一个送风管与垃圾热解炉1底部连通，鼓风机通过送风管向垃圾热解炉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。
水循环子系统包括送水管7、水洗池8、第二抽吸机9和喷淋头10。送水管 7一端与导气管6连通，另一端与水洗池8连通，导气管中水蒸气凝结的水可通过送水管7进入水洗池中。喷淋头10安装在垃圾热解炉1内，水洗池8通过第二抽吸机9与喷淋头10连通，第二抽吸机9用于抽取水洗池中析出的沉淀物并通过喷淋头送入垃圾热解炉中。垃圾热解炉1上设有尾气出口，尾气出口通过第三抽吸机11与水洗池8连通。
垃圾热解炉1内燃烧位置产生的尾气在第三抽吸机11作用下进入水洗池进行水洗，由于有害物质已经在垃圾热解炉中被充分氧化，水洗后的尾气可直接排放，为了进一步保证尾气排放安全，也可对尾气进行净化后排放。
水洗池截留尾气中的烟尘从而变浑浊，随着水洗的进行，水洗池中溶液浓度上升达到饱和并析出沉淀物。本实施方式中，水洗池中析出的沉淀物可在第二抽吸机9作用下通过喷淋头10喷洒到垃圾热解炉1内的垃圾上，从而沉淀物中水分被垃圾热解炉1内高温蒸发成水蒸气成为混合气体的组成部分进入下一次水循环，而沉淀物和垃圾一起经过燃烧位置燃烧后作为炉渣炉灰排放。而导气管6中的水导入水洗池8，可对水洗池进行补充，保证水洗池对尾气的水洗能力。
本实施方式中，水洗池8上安装有下端浸没在水洗池8溶液中的尾气输送管，尾气输送管与第三抽吸机11连通。如此，垃圾热解炉1内产生的尾气直接通过尾气输送管输入到水洗池8液面下，以保证尾气经过充分水洗后排出。本实施方式中，第二抽吸机9从水洗池8底部抽取沉淀物输送给喷淋头10，因为烟尘溶解在水洗池中后向下沉沦，水洗池底部容易形成更多的沉淀物。
本实施方式中，为了避免垃圾热解炉中有害气体溢出，垃圾热解炉内维持在负压状态。具体可通过控制控制鼓风机12导入供氧 气体的速度小于第三抽吸机抽取尾气的速度的方式维持垃圾热解炉内的负压状态。本实施方式中，控制模块分别连接第三抽吸机11和鼓风机12，并根据垃圾热解炉内气压状况控制第三抽吸机11和鼓风机12工作。例如，垃圾热解炉内气压变大，控制模块可对第三抽吸机11和鼓风机12进行调整，使得 供氧 气体导入流速和尾气输出流速之间的差值变大。垃圾热解炉内气压情况可通过安装在垃圾热解炉内的气压传感器进行检测。
本实施方式中，控制模块还连接第一抽吸机4，并根据摄像装置拍摄图像判断燃烧位置燃烧情况，然后根据判断结果控制第一抽吸机4和鼓风机12工作。例如，当燃烧位置燃烧区域变小，则可能是该处垃圾不易燃烧而输入的混合气体不足以满足助燃需要导致的，也可能是垃圾热解炉内氧气不足以满足充分燃烧的需求；如果是前者，控制模块控制控制第一抽吸机4加快对混合气体的抽取速率，如果是后者控制模块控制鼓风机12加快供氧 气体的导入流速。本实施方式中，可通过优先增加第一抽吸机4抽取混合气体的速度判断导致燃烧不充分的原因。
进出料子系统包括安装在垃圾热解炉1上的炉渣排放阀13和靠近垃圾热解炉1安装的垃圾推进机构，垃圾推进机构用于向垃圾热解炉1倒入垃圾。本实施方式中，垃圾推进机构包括运输轨道14、推车15和推车驱动模块，推车15 安装在运输轨道14上，推车驱动模块用于驱动推车15移动并用于驱动推车15 将承载的垃圾倒入垃圾热解炉1中。
控制模块分别与摄像装置3、炉渣排放阀13和推车驱动模块连接。控制模块内预设有排渣阈值和加料阈值。控制模块根据摄像装置3获取的图像，判断燃烧位置与垃圾热解炉1底部之间的距离并与预设的距离阈值比较，并根据比较结果控制炉渣排放阀工作。具体的，可在控制模块中设置距离阈值，当燃烧位置与垃圾热解炉1底部之间的距离达到距离阈值，控制模块控制炉渣排放阀 13开启以排出对应排渣阈值的炉渣。
本实施方式中，可以通过计算垃圾热解炉1内燃烧位置下降距离，并根据下降距离计算炉渣排放量。或者，控制模块根据炉渣排放阀13开启时间计算炉渣排放量；当炉渣排放量达到排渣阈值，控制模块控制炉渣排放阀13停止工作。
本实施方式中，控制模块根据加料阈值控制推车驱动模块推动推车向垃圾热解炉1内倒入垃圾，并根据垃圾推进机构工作时长，计算垃圾加料量，当垃圾加料量达到加料阈值，控制模块控制垃圾推进机构停止工作。
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 (6)
1.一种智能垃圾处理系统，其特征在于，包括垃圾热解炉(1)、水循环子系统、气循环子系统和进出料子系统和控制模块；
垃圾热解炉(1)上安装有观察窗(2)，观察窗(2)上外侧安装有摄像装置，摄像装置(3)用于通过观察窗拍摄垃圾热解炉(1)内图像；
气循环子系统包括第一抽吸机(4)、冷却箱(5)和导气管(6)，导气管(6)安装在冷却箱(5)中，其两端均与垃圾热解炉(1)连通，导气管(6)和垃圾热解炉(1)构成气体回路，第一抽吸机(4)安装在气体回路上；
水循环子系统包括送水管(7)、水洗池(8)、第二抽吸机(9)和喷淋头(10)；送水管(7)一端与导气管(6)连通，另一端与水洗池(8)连通；喷淋头(10)安装在垃圾热解炉(1)内，水洗池(8)通过第二抽吸机(9)与喷淋头(10)连通，第二抽吸机(9)用于抽取水洗池中析出的沉淀物并通过喷淋头送入垃圾热解炉中；
垃圾热解炉(1)上设有尾气出口，尾气出口通过第三抽吸机(11)与水洗池(8)连通；垃圾热解炉(1)还连接有用于向其内部导入供氧气体的鼓风机(12)；
进出料子系统包括安装在垃圾热解炉(1)上的炉渣排放阀(13)和靠近垃圾热解炉(1)安装的垃圾推进机构，垃圾推进机构用于向垃圾热解炉(1)倒入垃圾；
控制模块分别与摄像装置(3)、炉渣排放阀(13)和垃圾推进机构连接，其对摄像装置(3)拍摄的图像进行判断，并根据判断结果控制炉渣排放阀(13)和垃圾推进机构工作；
水洗池(8)上安装有下端浸没在水洗池(8)溶液中的尾气输送管，尾气输送管与第三抽吸机(11)连通；
控制模块根据摄像装置拍摄图像判断燃烧位置燃烧情况，并根据判断结果控制第一抽吸机(4)和鼓风机(12)工作。
2.如权利要求1所述的智能垃圾处理系统，其特征在于，垃圾热解炉(1)内生火后，将垃圾倒入垃圾热解炉(1)覆盖在火焰上进行燃烧，控制模块获取摄像装置(3)拍摄的图像，根据图像判断燃烧位置与垃圾热解炉(1)底部之间的距离并与预设的距离阈值比较，然后根据比较结果，控制炉渣排放阀(13)和垃圾推进机构工作。
3.如权利要求2所述的智能垃圾处理系统，其特征在于，控制模块内预设有排渣阈值和加料阈值，控制模块根据排渣阈值控制炉渣排放阀(13)工作，并根据加料阈值控制垃圾推进机构工作。
4.如权利要求3所述的智能垃圾处理系统，其特征在于，控制模块根据摄像装置(3)拍摄的图像计算垃圾热解炉(1)内燃烧位置下降距离，并根据下降距离计算炉渣排放量；或者控制模块根据炉渣排放阀(13)开启时间计算炉渣排放量；当炉渣排放量达到排渣阈值，控制模块控制炉渣排放阀(13)停止工作。
5.如权利要求3所述的智能垃圾处理系统，其特征在于，控制模块根据垃圾推进机构工作时长，计算垃圾加料量，当垃圾加料量达到加料阈值，控制模块控制垃圾推进机构停止工作。
6.如权利要求1所述的智能垃圾处理系统，其特征在于，垃圾推进机构包括运输轨道(14)、推车(15)和推车驱动模块，推车(15)安装在运输轨道(14)上，推车驱动模块用于驱动推车(15)移动并用于驱动推车(15)将承载的垃圾倒入垃圾热解炉(1)中。
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