CN106180154A - 集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，包括除铁组件、风选组件和破碎组件，其中，除铁组件设置于集装箱外，风选组件和破碎组件均设置于集装箱内，除铁组件包括除铁输送带、垃圾上料斗和永磁滚筒，所述风选组件包括振动筛分给料机和风选机，所述振动筛分给料机通过溜槽分别与细径垃圾回收区、轻质垃圾回收区、较重垃圾回收区以及破碎机连接，所述破碎机出料口通过破碎骨料输送带输送至集装箱外。本发明还提供了一种利用上述系统回收施工现场建筑垃圾的方法。本发明结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能对施工现场建筑垃圾进行自动分类，并且对外界无污染。
Description
技术领域
本发明属于建筑垃圾回收利用技术领域，尤其是涉及一种集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统及回收方法。
背景技术
我国正处于城镇化高速发展时期，2015年，我国建筑垃圾产生量超过15亿吨，约占城市垃圾比例的40％，其中施工过程中产生的建筑垃圾占建筑垃圾总量约45％，这一数字格外触目惊心。其中建筑垃圾进行资源利用的不到5％，而欧美发达国家的利用率在90％以上。未来建筑垃圾数量还将伴随城镇化步伐加快和更大规模的城市建设而逐年递增，预计2020年左右，我国建筑垃圾产生量将达到峰值20亿吨。
国内建筑垃圾处理方式主要有3种：大部分送消纳场填埋，有的用于回填等，部分进行资源化利用。填埋的建筑垃圾中，绝大部分未经技术处理。简易填埋方式下，实行的是“垃圾搬家”，运送成本高，在清运过程中遗撒和灰飞扬尘严重影响了市容环境。此外，一方面越来越多的土地被侵占；另一方面，建筑垃圾中的高分子聚合物、有害重金属元素会给土壤和地下水带来污染。建筑垃圾总量只增不减，而填埋场容量越来越小，这种处理方式不可持续。
建筑垃圾主要包括两类，一类：建筑拆除产生的建筑垃圾。二类：施工现场产生的建筑垃圾。其中二类建筑垃圾包括：混凝土块、砂浆、砖、木料、铁质垃圾、纸、塑料等。其中大部分建筑垃圾通过处理及分类后可进行资源化利用。
2015年1月29日，中国建筑垃圾产业资源化战略联盟在京发布《中国建筑垃圾资源产业化(2014年度)发展报告》(下称《报告》)，《报告》指出，我国有成套针对建筑拆除产生的建筑垃圾的大型集中处理组件系统，没有将施工现场产生的建筑垃圾就地资源化利用的组件。
国内目前研究建筑垃圾资源化处理基本集中在拆除产生的建筑垃圾处理方面，其中以高校、科研院所和部分环保企业为主。研究施工过程产生的建筑垃圾资源化处理主要以大型建筑企业为主，但自动化水平低，尤其是垃圾分类方面仍以人工分类为主，劳动强度大，职业健康危害大，费用高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能对施工现场建筑垃圾进行自动分类，并且对外界无污染。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，该系统包括除铁组件、风选组件和破碎组件，其中，除铁组件设置于集装箱外，风选组件和破碎组件均设置于集装箱内，所述集装箱的上部开设有进料口；
所述除铁组件包括呈上斜式设置的除铁输送带、设置于除铁输送带下端的垃圾上料斗和设置于除铁输送带上端的永磁滚筒，所述风选组件包括设置于集装箱内、位于进料口下方且用于分离细径垃圾的振动筛分给料机，以及设置于集装箱内且用于将振动筛分给料机6中的已分离出细径垃圾的建筑垃圾风选为轻质垃圾、较重垃圾和重垃圾三类的风选机，所述振动风选给料机通过溜槽分别与细径垃圾回收区、轻质垃圾回收区、较重垃圾回收区以及用于回收并破碎重垃圾的破碎机连接，所述破碎机的出料口通过破碎骨料输送带输送至集装箱外；上述的集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，所述集装箱外且位于永磁滚筒的下方设置有铁质垃圾回收区。
上述的集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，所述集装箱外且位于破碎骨料输送带的下方设置有破碎骨料回收区。
上述的集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，所述集装箱内设置有桶式除尘器。
另外，本发明还提供了一种利用上述系统回收施工现场建筑垃圾的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将施工现场的建筑垃圾运至垃圾上料斗，经除铁输送带输送至永磁滚筒处，利用永磁滚筒对建筑垃圾中的铁质垃圾进行磁力吸附，从而实现铁质垃圾从建筑垃圾中的分离；
步骤二、将步骤一中除铁处理后的建筑垃圾由进料口送入集装箱中，利用振动筛分给料机对细径垃圾进行筛选，筛选出的细径垃圾经溜槽落入细径垃圾回收区中，其余的建筑垃圾在风选机的风力作用下风选为轻质垃圾、较重垃圾和重垃圾，其中轻质垃圾经溜槽落入轻质垃圾回收区中，较重垃圾经溜槽落入较重垃圾回收区中，重垃圾经溜槽落入破碎机中破碎，得到破碎骨料，所述破碎骨料经破碎骨料输送带输送至集装箱外，最终实现了建筑垃圾的分类回收。
上述的方法，其特征在于，所述风选机为滚筒风选机，所述滚筒风选机的参数设定如下：
①拟定参数
导流滚筒直径D＝800mm，风选室断面风速Vg＝7.5m/s，滚筒有效工作长度Bg＝600mm，送风风口断面风速V＝12.5m/s；
②浓度比和风机的风量
a.浓度比
μ＝G物/G空 (1)
式(1)中各参数的定义、取值和单位分别为：
G物—单位时间内被输送物料的重量，取值15000，单位kg/h；
G空—单位时间内所用空气的重量，取值10000，单位kg/h；
μ—浓度比，计算值1.5，无量纲；
b.风机的风量
Q＝G物/(μ·γ) (2)
式(2)中各参数的定义、取值和单位分别为：
μ—浓度比，由式(1)得其值1.5，无量纲；
G物—单位时间内被输送物料的重量，取值15000，单位kg/h；
γ—空气密度，取值1.2，单位kg/m3；
Q—风机风量，计算值8333，单位m3/h；
③送风口尺寸
H·B＝Q/(3600·V) (3)
式(3)中各参数的定义、取值和单位分别为：
Q—风机风量，由式(2)得其值8333，单位m3/h；
V—送风风口断面风速，取值12.5，单位m/s；
B—送风口宽度，取值0.6，单位m；
H—送风口高度，取值0.3，单位m；
④送风风口断面风压
P＝V2/1600 (4)
式(4)中各参数的定义、取值和单位分别为：
V—送风风口断面风速，取值12.5，单位m/s；
P—送风风口断面风压，计算值0.098，单位kPa；
⑤导流滚筒转速
nt＝60Vt/πD (5)
式(5)中各参数的定义、取值和单位分别为：
Vt—滚筒圆周线速度，取值0.8，单位m/s；
D—导流滚筒直径，取值0.8，单位m；
nt—导流滚筒转速，计算值19.1，单位kr/min。
上述的方法，其特征在于，所述振动筛分给料机的处理量Q’根据式(6)计算得出：
Q’＝1800·W·h·ν·η (6)
式(6)中各参数的定义、取值和单位分别为：
W—筛面宽度，取值0.6，单位m；
h—筛面上物料层的厚度，取值0.03，单位m；
η—物料的松散密度，取值1.3，单位t/m3；
ν—物料运动的平均速度，单位m/s，其取值根据式(7)计算得出：
ν＝0.9·ω·A·Ca·Ch·Cm·Cw·cosδ (7)
式(7)中各参数的定义、取值和单位分别为：
ω—角速度，取值151，单位rad/s；
A—振幅，取值0.003，单位m；
Ca—倾角对平均速度的影响系数，取值1.1，无量纲；
Ch—物料厚度影响系数，取值0.8，无量纲；
Cm—物料形状影响系数，取值0.9，无量纲；
Cw—滑行运动影响系数，取值1，无量纲；
δ——振动方向角，取值50，单位°；
将式(7)中各已知参数代入式(7)，计算得：ν＝0.2m/s；
将ν＝0.2m/s代人式(6)，计算得：Q’＝8.5t/h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明能够在施工现场将建筑垃圾就地自动化分类。
2、本发明对外界污染小，能有效解决现有建筑垃圾分类过程中的噪声和扬尘污染问题。
3、本发明结构简单且设计合理，结构小型化。
4、本发明使用操作简便、使用效果好，能对施工现场建筑垃圾进行自动分类，并且对外界无污染。
5、本发明实用价值高，能够将建筑垃圾在施工现场通过除铁组件、风选组件和破碎组件，实现建筑垃圾的自动分类回收。组件系统采用积木式模块化设计思路，将风选和破碎全部整合在一个集装箱内，整个组件系统安装灵活，体积小，移动周转方便。
总之，本发明结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能对施工现场建筑垃圾进行自动分类，并且对外界无污染。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统的结构示意图。
图2为本发明永磁滚筒对铁质垃圾进行磁力吸附分离的原理图。
附图标记说明:
1-1—除铁输送带； 1-2—垃圾上料斗； 1-3—永磁滚筒；
2—集装箱； 3—风选机； 4—进料口；
5—桶式除尘器； 6—振动筛分给料机； 7—细径垃圾回收区；
8—轻质垃圾回收区； 9—较重垃圾回收区； 10—破碎机；
11—破碎骨料输送带； 12—破碎骨料回收区； 13—铁质垃圾回收区。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，包括除铁组件、风选组件和破碎组件，其中，除铁组件设置于集装箱2外，风选组件和破碎组件均设置于集装箱2内，所述集装箱2的上部开设有进料口4；
所述除铁组件包括呈上斜式设置的除铁输送带1-1、设置于除铁输送带1-1下端的垃圾上料斗1-2和设置于除铁输送带1-1上端的永磁滚筒1-3，所述风选组件包括设置于集装箱2内、位于进料口4下方且用于分离细径垃圾的振动筛分给料机6，以及设置于集装箱2内且用于将振动筛分给料机6中的已分离出细径垃圾的建筑垃圾风选为轻质垃圾、较重垃圾和重垃圾三类的风选机3，所述振动风选给料机6通过溜槽分别与细径垃圾回收区7、轻质垃圾回收区8、较重垃圾回收区9以及用于回收并破碎重垃圾的破碎机10连接，所述破碎机10的出料口通过破碎骨料输送带11输送至集装箱2外。
本发明通过除铁组件、风选组件和破碎组件的结合，实现了建筑垃圾的自动分类回收。其中，系统采用积木式模块化设计思路，预先在集装箱外进行除铁处理，然后将风选和破碎全部整合在一个集装箱内进行，整个组件系统安装灵活，体积小，移动周转方便。
如图1所示，所述集装箱2外且位于永磁滚筒1-3的下方设置有铁质垃圾回收区13。
由于铁质垃圾在永磁滚筒1-3的磁力吸附作用下会改变其原定路径，因此铁质垃圾回收区13位于永磁滚筒1-3的左下方，以便于收集铁质垃圾。永磁滚筒对铁质垃圾进行磁力吸附分离的原理如图2所示，图2中采用网格填充的矩形代表铁质垃圾，无填充的圆代表非铁质垃圾。由图2可以看出，铁质垃圾在永磁滚筒1-3的磁力吸附作用下改变了原定路径，落至集装箱2外的铁质垃圾回收区13中，从而实现了铁质垃圾与非铁质垃圾的分离。
所述细径垃圾是指粒径小于3mm的垃圾，所述轻质垃圾为纸质垃圾或塑料垃圾，所述较重垃圾为木质垃圾，所述重垃圾为混凝土块、砖块、瓷砖块或砂浆块。
如图1所示，所述集装箱2外且位于破碎骨料输送带11的下方设置有破碎骨料回收区12。
将混凝土块、砖块、瓷砖块或砂浆块破碎后，得到破碎骨料，这些骨料输运至集装箱2外的破碎骨料回收区12，可直接进行再次利用。
如图1所示，所述集装箱2内设置有桶式除尘器5，除尘器的设置能够有效除去建筑垃圾中的扬尘。
具体实施过程中，可在全封闭集装箱2外围护填充100㎜厚的矿棉降噪，确保建筑垃圾处置现场实现“无粉尘、低噪声”的环保目标。
结合图1，本发明利用上述系统回收施工现场建筑垃圾的方法包括以下步骤：
步骤一、将施工现场的建筑垃圾运至垃圾上料斗1-2，经除铁输送带1-1输送至永磁滚筒1-3处，利用永磁滚筒1-3对建筑垃圾中的铁质垃圾进行磁力吸附，从而实现铁质垃圾从建筑垃圾中的分离；
步骤二、将步骤一中除铁处理后的建筑垃圾由进料口4送入集装箱2中，利用振动筛分给料机6对细径垃圾进行筛选，筛选出的细径垃圾经溜槽落入细径垃圾回收区7中，其余的建筑垃圾在风选机3的风力作用下风选为轻质垃圾、较重垃圾和重垃圾，其中轻质垃圾经溜槽落入轻质垃圾回收区8中，较重垃圾经溜槽落入较重垃圾回收区9中，重垃圾经溜槽落入破碎机10中破碎，得到破碎骨料，所述破碎骨料经破碎骨料输送带11输送至集装箱2外，最终实现了建筑垃圾的分类回收。
本发明在具体实施过程中所采用的风选机3为滚筒风选机，本发明经过大量创造性实验和优化，最终对滚筒风选机的参数设定如下：
①拟定参数
导流滚筒直径D＝800mm，风选室断面风速Vg＝7.5m/s，滚筒有效工作长度Bg＝600mm，送风风口断面风速V＝12.5m/s；
本发明经过大量创造性实验和优化后得知，轻物料(纸张,塑料等)在风速Vg＝7m/s～8m/s的时候可呈现漂浮状态,随气流流动而漂浮，为了使轻物料(纸,塑料等),中重物料(木块)与重物料(混凝土块、砖块、砂浆块、瓷砖等)充分分离,拟定送风风口断面风速V＝11m/s～14m/s，优选的风速Vg＝7.5m/s，优选的送风风口断面风速V＝12.5m/s；
②浓度比和风机的风量
a.浓度比
μ＝G物/G空 (1)
式(1)中各参数的定义、取值和单位分别为：
G物—单位时间内被输送物料的重量，取值15000，单位kg/h；
G空—单位时间内所用空气的重量，取值10000，单位kg/h；
μ—浓度比，计算值1.5，无量纲；
b.由浓度比计算出风机的风量
Q＝G物/(μ·γ) (2)
式(2)中各参数的定义、取值和单位分别为：
μ—浓度比，由式(1)得其值1.5，无量纲；
G物—单位时间内被输送物料的重量，取值15000，单位kg/h；
γ—空气密度，取值1.2，单位kg/m3；
Q—风机风量，计算值8333，单位m3/h；
③送风口尺寸
H·B＝Q/(3600·V) (3)
式(3)中各参数的定义、取值和单位分别为：
Q—风机风量，由式(2)得其值8333，单位m3/h；
V—送风风口断面风速，取值12.5，单位m/s；
B—送风口宽度，取值0.6，单位m；
H—送风口高度，取值0.3，单位m；
④送风风口断面风压
P＝V2/1600 (4)
式(4)中各参数的定义、取值和单位分别为：
V—送风风口断面风速，取值12.5，单位m/s；
P—送风风口断面风压，计算值0.098，单位kPa；
⑤导流滚筒转速
nt＝60Vt/πD (5)
式(5)中各参数的定义、取值和单位分别为：
Vt—滚筒圆周线速度，取值0.8，单位m/s；
D—导流滚筒直径，取值0.8，单位m；
nt—导流滚筒转速，计算值19.1，单位kr/min。
所述振动筛分给料机(6)的处理量Q’根据式(6)计算得出：
Q’＝1800·W·h·ν·η (6)
式(6)中各参数的定义、取值和单位分别为：
W—筛面宽度，取值0.6，单位m；
h—筛面上物料层的厚度，取值0.03，单位m；
η—物料的松散密度，取值1.3，单位t/m3；
ν—物料运动的平均速度，单位m/s，其取值根据式(7)计算得出：
ν＝0.9·ω·A·Ca·Ch·Cm·Cw·cosδ (7)
式(7)中各参数的定义、取值和单位分别为：
ω—角速度，取值151，单位rad/s；
A—振幅，取值0.003，单位m；
Ca—倾角对平均速度的影响系数，取值1.1，无量纲；
Ch—物料厚度影响系数，取值0.8，无量纲；
Cm—物料形状影响系数，取值0.9，无量纲；
Cw—滑行运动影响系数，取值1，无量纲；
δ——振动方向角，取值50，单位°；
将式(7)中各已知参数代入式(7)，计算得：ν＝0.2m/s；
将ν＝0.2m/s代人式(6)，计算得：Q’＝8.5t/h。
本发明中所选取的上述各项参数，是综合考虑整套系统的功能目标、产能目标、环境目标以及施工现场建筑垃圾的种类、形态特征等基础上优化得出的。各关键组件参数的合理选定，在首先确保功能目标、产能目标、环境目标的情况下，尽量实现整套系统高效节能、绿色环保、小型轻量、便于周转。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，包括除铁组件、风选组件和破碎组件，其中，除铁组件设置于集装箱(2)外，风选组件和破碎组件均设置于集装箱(2)内，所述集装箱(2)的上部开设有进料口(4)；
所述除铁组件包括呈上斜式设置的除铁输送带(1-1)、设置于除铁输送带(1-1)下端的垃圾上料斗(1-2)和设置于除铁输送带(1-1)上端的永磁滚筒(1-3)，所述风选组件包括设置于集装箱(2)内、位于进料口(4)下方且用于分离细径垃圾的振动筛分给料机(6)，以及设置于集装箱(2)内且用于将振动筛分给料机(6)中的已分离出细径垃圾的建筑垃圾风选为轻质垃圾、较重垃圾和重垃圾三类的风选机(3)，所述振动风选给料机(6)通过溜槽分别与细径垃圾回收区(7)、轻质垃圾回收区(8)、较重垃圾回收区(9)以及用于回收并破碎重垃圾的破碎机(10)连接，所述破碎机(10)的出料口通过破碎骨料输送带(11)输送至集装箱(2)外；所述细径垃圾是指粒径小于3mm的垃圾，所述轻质垃圾为纸质垃圾或塑料垃圾，所述较重垃圾为木质垃圾，所述重垃圾为混凝土块、砖块、瓷砖块或砂浆块。
2.根据权利要求1所述的集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，所述集装箱(2)外且位于永磁滚筒(1-3)的下方设置有铁质垃圾回收区(13)。
3.根据权利要求1所述的集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，所述集装箱(2)外且位于破碎骨料输送带(11)的下方设置有破碎骨料回收区(12)。
4.根据权利要求1所述的集装箱型施工现场建筑垃圾自动分类回收系统，其特征在于，所述集装箱(2)内设置有桶式除尘器(5)。
5.一种利用如权利要求1至4中任一权利要求所述系统回收施工现场建筑垃圾的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将施工现场的建筑垃圾运至垃圾上料斗(1-2)中，经除铁输送带(1-1)输送至永磁滚筒(1-3)处，利用永磁滚筒(1-3)对建筑垃圾中的铁质垃圾进行磁力吸附，从而实现铁质垃圾从建筑垃圾中的分离；
步骤二、将步骤一中除铁处理后的建筑垃圾由进料口(4)送入集装箱(2)中，利用振动筛分给料机(6)对建筑垃圾进行筛选，筛选出的细径垃圾经溜槽落入细径垃圾回收区(7)中，其余的建筑垃圾在风选机(3)的作用下风选为轻质垃圾、较重垃圾和重垃圾，其中轻质垃圾经溜槽落入轻质垃圾回收区(8)中，较重垃圾经溜槽落入较重垃圾回收区(9)中，重垃圾经溜槽落入破碎机(10)中破碎，得到破碎骨料，所述破碎骨料经破碎骨料输送带(11)输送至集装箱(2)外，最终实现了建筑垃圾的分类回收。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述风选机(3)为滚筒风选机，所述滚筒风选机的参数设定如下：
①拟定参数
导流滚筒直径D＝800mm，风选室断面风速Vg＝7.5m/s，滚筒有效工作长度Bg＝600mm，送风风口断面风速V＝12.5m/s；
②浓度比和风机的风量
a.浓度比
μ＝G物/G空 (1)
式(1)中各参数的定义、取值和单位分别为：
G物—单位时间内被输送物料的重量，取值15000，单位kg/h；
G空—单位时间内所用空气的重量，取值10000，单位kg/h；
μ—浓度比，计算值1.5，无量纲；
b.风机的风量
Q＝G物/(μ·γ) (2)
式(2)中各参数的定义、取值和单位分别为：
μ—浓度比，由式(1)得其值1.5，无量纲；
G物—单位时间内被输送物料的重量，取值15000，单位kg/h；
γ—空气密度，取值1.2，单位kg/m3；
Q—风机风量，计算值8333，单位m3/h；
③送风口尺寸
H·B＝Q/(3600·V) (3)
式(3)中各参数的定义、取值和单位分别为：
Q—风机风量，由式(2)得其值8333，单位m3/h；
V—送风风口断面风速，取值12.5，单位m/s；
B—送风口宽度，取值0.6，单位m；
H—送风口高度，取值0.3，单位m；
④送风风口断面风压
P＝V2/1600 (4)
式(4)中各参数的定义、取值和单位分别为：
V—送风风口断面风速，取值12.5，单位m/s；
P—送风风口断面风压，计算值0.098，单位kPa；
⑤导流滚筒转速
nt＝60Vt/πD (5)
式(5)中各参数的定义、取值和单位分别为：
Vt—滚筒圆周线速度，取值0.8，单位m/s；
D—导流滚筒直径，取值0.8，单位m；
nt—导流滚筒转速，计算值19.1，单位kr/min。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述振动筛分给料机(6)的处理量Q’根据式(6)计算得出：
Q’＝1800·W·h·ν·η (6)
式(6)中各参数的定义、取值和单位分别为：
W—筛面宽度，取值0.6，单位m；
h—筛面上物料层的厚度，取值0.03，单位m；
η—物料的松散密度，取值1.3，单位t/m3；
ν—物料运动的平均速度，单位m/s，其取值根据式(7)计算得出：
ν＝0.9·ω·A·Ca·Ch·Cm·Cw·cosδ (7)
式(7)中各参数的定义、取值和单位分别为：
ω—角速度，取值151，单位rad/s；
A—振幅，取值0.003，单位m；
Ca—倾角对平均速度的影响系数，取值1.1，无量纲；
Ch—物料厚度影响系数，取值0.8，无量纲；
Cm—物料形状影响系数，取值0.9，无量纲；
Cw—滑行运动影响系数，取值1，无量纲；
δ——振动方向角，取值50，单位°；
将式(7)中各已知参数代入式(7)，计算得：ν＝0.2m/s；
将ν＝0.2m/s代人式(6)，计算得：Q’＝8.5t/h。
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