CN106391658A - 面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，所述废旧轮胎资源化回收处理系统根据不同客户的定制需求，配置相应的废旧轮胎资源化处理生产线，所述生产线由机械部分和电气控制部分构成；其中，机械部分由双轴机、碟片分选机、钢丝分离机、振动筛和滚筒式磁选机、破碎机、风选机、储料斗、磨粉机、离心筛、中央除尘装置，以及连接它们的传送带、螺旋输送装置、密封管道组成，并采用统一接口来实现单元设备组合；所述电气控制部分由工控机、可编程控制器、电气/电子元器件以及温度传感器和电流传感器等组成。本发明的废旧轮胎资源化处理生产线，能够分离出废旧轮胎中的钢丝和橡胶，用以回收利用，实现了废旧轮胎资源化处理，防止了环境污染。

Description

面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统

技术领域

本发明属于化工产品回收技术领域，涉及一种废旧轮胎资源化回收技术，具体涉及一种面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统。

背景技术

废旧轮胎属于不熔或难熔的高分子弹性材料，具有很强的抗热性，抗机械性，并且很难自然降解，几十年甚至几百年都不会由于自然力而消失，大量堆积容易产生细菌，传播疾病，给人类健康和环境带来很大威胁。随着汽车工业和公路运输业的飞速发展，废旧轮胎堆积如山的问题越来越严重。据统计，在上世纪80、90年代，美国每年弃置的废旧轮胎大约有2.59亿条。2015年我国废旧轮胎产生量已经突破3亿条，年产生量超过1000万吨，但无害化利用率只有60％，这意味着我国正在遭遇废旧轮胎“黑色污染”的侵蚀。

在上世纪90年代以前，对于废旧轮胎的处理，各国采取的普遍做法是进行焚烧或者填埋，并没有对其进行回收再利用。废旧轮胎“黑色污染”在国外早就前车之鉴，上世纪90年代发生在加拿大安大略湖的黑格斯维尔火灾，持续长达17小时，有1260万条轮胎被烧，大量污染物质渗入土壤，附近河流也被多环芳烃污染。

随着科技不断进步，人们的环境保护意识不断增强，各个国家纷纷积极寻找废旧轮胎回收利用新方法，并充分利用废旧轮胎资源发展相关新兴产业。目前总体来说，对于废旧轮胎的处理方法有以下几种：1.轮胎翻新再利用，即将废旧轮胎经过局部修补、加工、重新贴附胎面胶、最后进行硫化，使其恢复使用价值。2.裂解废旧轮胎，即将废旧轮胎通过高、低温热解、催化热解等转化为再生能源和非橡胶再生能源。3.利用废旧轮胎生产橡胶粉，即将废旧轮胎切碎，分离其中的钢丝后破碎至40-60目或尺寸更小(100目)的橡胶颗粒再加以利用。这种方法已成为目前最为常用的回收处理方法。虽然行业内已有回收处理废旧轮胎的单机设备，但是由于废旧轮胎处理过程中会产生大量的有害物质，同时缺少将这些设备有效集成并且实现资源化高效回收处理系统与生产线，因此实现废旧轮胎自动化回收处理也就成为目前废旧轮胎资源化过程中的一道难题。

发明内容

为了减少在废旧轮胎处理过程中产生的有害物质并且实现废旧轮胎自动化回收处理，本发明的目的是提供一种面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，通过回收处理系统中采用的标准化、模块化的单元处理设备以及不同控制算法模块，设定和配置面向废旧轮胎资源化回收处理生产线中的单元设备及其参数，实现所需的废旧轮胎资源化回收处理生产线的定制，再通过系统中的生产线实现对废旧轮胎破碎处理，分离出废旧轮胎中的钢丝和橡胶，以回收利用，同时将破碎和分离过程中产生的灰尘和纤维进行收集，以防二次污染。解决了现有废旧轮胎资回收处理技术中存在的上述问题。

本发明所采用的技术方案是，一种面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，所述废旧轮胎资源化回收处理系统根据不同客户的需求定制，并配置相应的废旧轮胎资源化处理生产线，所述生产线由机械部分和电气控制部分构成；其中，机械部分由双轴机、碟片分选机、钢丝分离机、振动筛和滚筒式磁选机、破碎机、风选机、储料斗、磨粉机、离心筛、中央除尘装置，以及连接它们的传送带、螺旋输送装置、密封管道组成，并采用统一接口来实现单元设备组合；所述电气控制部分由工控机、可编程控制器、电气/电子元器件以及温度传感器和电流传感器等组成；由机械部分和电气控制部分结合形成废旧轮胎资源化处理生产线，实现废旧轮胎资源化的自动化处理。

本发明所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征还在于：

所述生产线是将废旧轮胎经过双轴机的预破碎后，通过碟片分选机筛选出符合要求的碎片输送至钢丝分离机进行钢丝分离处理，不符合要求的碎片重新回到双轴机中进行破碎；钢丝分离机将轮胎碎片破碎成橡胶颗粒并且将其中的钢丝与橡胶颗粒分离开；经过钢丝分离工序后，钢丝和橡胶颗粒通过振动筛和滚筒式磁选机的筛选将钢丝回收；随后橡胶颗粒进入破碎机进行进一步破碎，得到目数较大橡胶颗粒；由风选机将橡胶颗粒中混有的纤维和灰尘分离，然后由中央除尘装置将纤维和灰尘收集装袋，分离出纯净度较高的橡胶颗粒；纯净的橡胶颗粒经储料斗送至磨粉机中反复研磨，研磨后的橡胶颗粒输送至离心筛进行筛选，细分进入收集袋中收集。

所述废旧轮胎资源化处理生产线设置废旧轮胎在双轴机、碟片分选机、钢丝分离机、振动筛、滚筒式磁选机和破碎机之间的传送方式为传送带，经破碎机破碎后的橡胶颗粒为保证密封性，采用的传送方式是螺旋输送装置。

所述电气控制部分的工控机上安装有组态软件，实时获取传感器数据，对生产状况进行实时监测，通过可编程控制器控制机械部分的运行。

所述电流传感器安装在双轴机、钢丝分离机和破碎机的电机处，用以检测是否过载；所述温度传感器安装在磨粉机内部；传感器数据经由总线传输到可编程控制器的模拟量拓展模块处理后，再传送到工控机，由组态软件将传感器数据曲线显示。

所述电气控制系统中对生产线各个设备的控制算法采用模块化设计，通过响应逻辑将各个模块连接，达到预期控制任务。

所述废旧轮胎资源化回收处理系统生产线设备的增加或者减少，在对应的控制算法中只需要将该设备的算法模块增加或删除即可。

所述的双轴机、钢丝分离机和破碎机这三种设备的规格型号、其内部尺寸大小、单位时间生产力或有不同，但其机械连接接口均采用标准化设计，即不同型号的设备间更换能够直接进行，无需重新选用新的传送带。

所述废旧轮胎资源化回收处理系统还包括一个利用因特网技术搭建的用户需求平台，所述用户需求平台由服务器和用户终端组成，服务器内有生产线中设备参数数据库并且提供用户界面；用户访问该服务器，进入用户界面，能够设定或配置生产线设备的组成以及相关参数。

所述的用户需求平台具有设备生产商与客户对话交流的功能，帮助客户明确需求，并能根据不同客户的需求配置废旧轮胎资源化生产线所需的设备。

所述废旧轮胎资源化回收处理系统，在交付后持续与客户保持联系，能够根据客户对生产线状况进行反馈的意见，进一步优化生产线设备参数配置。

本发明面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，实现了对废旧轮胎破碎处理，分离出废旧轮胎中的钢丝和橡胶，用以回收利用，在资源化回收处理的过程中，还将破碎和分离过程中产生的灰尘和纤维进行收集，防止了二次污染。

本发明面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统的生产线还具有以下特点：

1.能够将生产线中设备的零部件标准化，对设备按照其功能进行模块化设计，为定制生产线的快速重组提供单元设备；

2.通过网络用户界面，为客户其提供组成生产线设备的多种备选方案和可选择的设备及其组合；

3.根据客户提出的设备配置需求，进行按订单定制的生产。

因此本发明也满足了根据客户的不同需求，实现生产线中设备和控制程序的快速配置，有效地提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统生产线布置示意图；

图2是本发明面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统模块化设备的示意图；

图3是本发明电气控制部分的示意图；

图4是本发明用户需求平台示意图。

图中，1.双轴机，2.碟片分选机，3.钢丝分离机，4.振动筛5.滚筒式磁选机，6.破碎机，7风选机，8储料斗，9.磨粉机，10.离心筛，11.中央除尘装置，12.工控机，13.以太网模块，14.模拟量I/O拓展模块，15.数字量I/O拓展模块，16.数字量I/O拓展模块，17.可编程控制器。

S1.传送带，S2.螺旋输送装置，S3.密封管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，如图1和图2所示，废旧轮胎资源化回收处理系统根据不同客户的需求定制，并配置相应的废旧轮胎资源化处理生产线，所述生产线由机械部分和电气控制部分构成；其中，机械部分由双轴机1、碟片分选机2、钢丝分离机3、振动筛4和滚筒式磁选机5、破碎机6、风选机7、储料斗8、磨粉机9、离心筛10、中央除尘装置11，以及连接它们的传送带S1、螺旋输送装置S2、密封管道S3组成；所述电气控制部分由工控机12、可编程控制器17、电气/电子元器件以及温度传感器和电流传感器等组成；由机械部分和电气控制部分结合形成废旧轮胎资源化处理生产线，实现废旧轮胎资源化处理。

本发明生产线是将废旧轮胎由传送带S1输送到双轴机1进行预破碎，破碎后得到的碎片块由传送带S1输送至碟片分选机2进行筛选，符合要求的轮胎碎片掉落至碟片分选机2下面的传送带S1上，由传送带S1将符合要求的轮胎碎片输送到钢丝分离机3中进行钢丝分离处理，未达标的碎片由传送带S1返回至双轴机1再次进行破碎直至符合要求；钢丝分离机3将轮胎碎片粉碎成橡胶颗粒并且将轮胎中的铁丝与橡胶颗粒分离开，经过铁丝分离后的废旧轮胎经过振动筛4和滚筒式磁选机5，由振动筛4和滚筒式磁选机5将橡胶颗粒中的钢丝吸附并且收集起来；剩下的橡胶颗粒由传送带S1输送到破碎机6进一步破碎，破碎机6将橡胶颗粒破碎成更小的颗粒，并由螺旋输送装置S2输送至风选机7，风选机7将橡胶颗粒以及破碎过程中产生的纤维和灰尘分离，纤维以及灰尘由中央除尘装置11收集，橡胶颗粒则被风选机7经螺旋输送机S2输送至磨粉机进一步反复研磨至更大目数的橡胶颗粒，将研磨后的橡胶颗粒输送至离心筛10中将橡胶颗粒筛选并细分进入收集袋中收集，研磨后目数仍不达标的橡胶颗粒继续返回磨粉机9进行研磨，保证得到纯净并且符合要求的橡胶颗粒。其中，各个设备之间的机械连接的接口均满足互换性，虽然不同型号的单元设备整体尺寸不同，但是每一种型号的设备之间的机械连接接口均按照同一标准设计，保证其互换性。

本发明面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统电气控制部分由工控机12、可编程控制器17、电气/电子元器件以及温度传感器和电流传感器等组成；电气控制部分采用的操作步骤为：1.多点数据采集；2.数据处理；3.控制算法执行；4.现场信息反馈。

本发明的电气控制部分在双轴机1、钢丝分离机3和破碎机6的电机处安装电流检测传感器，该电流传感器测得的数据经过现场总线传输至工控机12，工控机12上运行的组态软件将当前电流变化情况用曲线绘制出来，达到实时监控电流变化，当电机电流超过最大限度值5s后，系统报警并停机，避免过载，并通过组态软件实现历史电流曲线的保存和读取，方便日后根据电机电流曲线状况判断设备潜在异常情况。由于在磨粉过程中会产生粉尘，粉尘遇到高温时可能会产生爆炸，所以在磨粉机9内必须安装温度传感器，温度传感器测得的数据经过现场总线传输至工控机12，工控机12上运行的组态软件实时监控温度变化，当温度达到设定值的90％时，系统报警并停机，避免温度过高而产生爆炸。使用可编程控制器17控制各个工作流程协调进行，工控机12上运行组态软件，可以实时显示生产线的情况。控制程序采用模块化设计，对于每一种设备都配有相应的控制程序，设备间控制程序的组合使整个生产线顺畅运行，当生产线中增加或减少某一设备时，只需将相应设备的控制程序模块增加或删除即可。

本发明面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统生产线的具体操作流程为：各个设备的运行流程由可编程控制器17进行控制，采用从生产线设备由后往前的开机顺序，即采用中央除尘装置11—离心筛10—磨粉机9—螺旋输送装置S2—风选机7—破碎机6—滚筒式磁选机5—钢丝分离机3—双轴机1，这样一个开机顺序来保证设备的流畅运行。由于双轴机1和破碎机6的电机功率较大，故当它们启动时需采用Y-Δ启动方式，即降压启动，以保证平稳顺畅地启动。当破碎机6启动时，可编程控制器17首先将启动控制信号发送给Y型连接启动电路，Y型连接电路中继电器导通，破碎机6开始启动；当平稳启动后，可编程控制器17将控制信号发送给Δ型连接电路，由于Y-Δ启动有互锁特性，当Δ型连接电路启动时，Y型连接电路不产生作用，从而实现Y-Δ启动的平稳转换。设备状态由传感器、可编程控制器17、PLC的拓展模块以及安装有组态软件的工控机12进行实时监控，传感器获得设备的电流、温度值，首先将传感器获得的数值通过可编程控制器17的A/D模块进行模/数转换，然后转换后得到的数值经过可编程控制器17后再通过D/A模块进行数/模转换，最后组态软件通过读取PLC的D/A拓展模块的数值将电流实时曲线绘制，并且可编程控制器17通过读取D/A转换后的电流、温度值来判断设备是否过载以及设备是否处于危险状态，从而进一步采取控制措施。可编程控制器17可以使用其内部触点记录机械设备的运行状态，可以根据其内部触点的状态(0或1)判断设备处于停止还是运行状态，从而根据设备状态采取相应控制措施。当钢丝分离机3过载或者其进料输送带S1停止时，可编程控制器17发出停止控制信号控制钢丝分离机3前的机械设备停止，暂停向双轴机1、碟片分选机2和钢丝分离机3进料，避免物料堆积；当双轴机1过载时，暂停向双轴机1送料，待其电机电流达到工作范围时开始继续向双轴机1送料；当破碎机6过载时，暂停破碎机6之前设备，停止向破碎机6进料；当磨粉机7和离心筛10过载时，暂停向磨粉机9进料；当磨粉机9内温度达到设定值的60％时，可编程控制器17发出控制信号控制磨粉机9电机转速降低，当温度达到设定值的90％时，磨粉机9以及在其之前的设备停止工作，待磨粉机9内部温度达到工作范围时设备继续工作。

在图2中，生产线上的设备根据其单位时间处理废旧轮胎能力的大小分为不同系列，每一个设备可以看成一个模块，每一个模块都包含不同型号的设备，其中不同型号的设备根据单位时间处理废旧轮胎的数量分类，各个模块之间的机械连接接口相同，所以可以在不改变模块之间机械连接件的情况下实现不同型号设备的快速配置。例如根据客户需要达到生产线每小时2吨的产量，则可以根据模块中不同系列的单位时间生产能力把一套符合客户需求的生产线配置出来。如果当客户不需要目数更大的橡胶颗粒时，可以去掉生产线设备中的磨粉机9或者修改控制程序使得磨粉机9的研磨次数降低。生产线中控制部分也按照模块化设计，分为双轴机1控制模块、破碎机6控制模块、钢丝分离机3控制模块、磁选机5控制模块、风选机7控制模块、磨粉机9控制模块和中央除尘装置11控制模块。当对应机械设备改变或者删除时，在控制部分也只需相应地改变或者删去对应模块。

在图3中，工控机12通过可编程控制器17的以太网拓展模块13与可编程控制器17进行通信，从而达到数据交换；PLC模拟量I/O拓展模块14可以使可编程控制器17具有模拟量输入输出功能，在此可用此模块达到温度和电流的检测，并将检测结果输出到工控机的两个功能PLC数字量I/O拓展模块15、16，使可编程控制器17的I/O点数增加，从而可以记录生产线中每一个设备运行状态，达到更好的控制效果；可编程控制器17控制整个生产流程的运行，使整个生产流程实现自动化。

本发明废旧轮胎资源化回收处理系统还包括一个利用因特网技术搭建的用户需求平台，所述用户需求平台由服务器和用户终端组成，服务器内有生产线中设备参数数据库并且提供用户界面；用户访问该服务器，进入用户界面，能够设定或配置生产线设备的组成以及相关参数。如图4所示，用户通过因特网进入服务器WebUI界面。在WebUI界面中，用户可以看到一个基本的生产线布局以及生产线各个设备的配置参数，用户可以在WebUI界面中自行配置生产线中的设备及其参数以满足自己的需求。而设备生产商根据用户选定的设备及其参数配置，设计制造出一个用户所需的废旧轮胎资源化回收处理生产线。在生产线的交付使用中，还可对用户进行持续追踪获取生产线状况的反馈，以便于后继改进生产线中的设备。

本发明面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统的用户需求平台模型建立，如图4所示。用户根据其需求选配设备组成生产线的具体步骤为：生产线制造商搭建一台服务器，服务器内部创建MySQL数据库，该数据库内有废旧轮胎生产线组成的各个设备的具体型号和参数，采用SQL查询语言与数据库交互。用GET命令读取数据库内的数据，SET命令修改数据库内的数据，在服务器上有一个生产线各设备的分布以及配置的用户界面(WebUI)，通过该用户界面可以了解生产线设备布局情况以及该生产线的产能参数和最终破碎目数的参数。将服务器以Web形式发布到互联网，用户可通过网络访问服务器，在WebUI界面中根据其需求自行改变生产线中的设备，当用户自行配置好生产线中设备后，用户界面显示出该生产线的单位时间产量和最终破碎目数等参数，用户可以根据这些参数对生产线进行再次配置最终满足其需求。将定制好产品交给客户后，及时与客户沟通，根据客户反馈进一步改进生产线设备的机械结构和控制方法。采用大规模客户化定制使得制造商和客户之间的协作更加紧密，更加能促进双方发展。

上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。

Claims (11)

1.一种面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于，所述废旧轮胎资源化回收处理系统根据不同客户的需求定制，并配置相应的废旧轮胎资源化处理生产线，所述生产线由机械部分和电气控制部分构成；其中，机械部分由双轴机(1)、碟片分选机(2)、钢丝分离机(3)、振动筛(4)和滚筒式磁选机(5)、破碎机(6)、风选机(7)、储料斗(8)、磨粉机(9)、离心筛(10)、中央除尘装置(11)，以及连接它们的传送带(S1)、螺旋输送装置(S2)、密封管道(S3)组成，并采用统一接口来实现单元设备组合；所述电气控制部分由工控机(12)、可编程控制器(17)、电气/电子元器件以及温度传感器和电流传感器等组成；由机械部分和电气控制部分结合形成废旧轮胎资源化处理生产线，实现废旧轮胎资源化的自动化处理。

2.根据权利要求1所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于：所述生产线是将废旧轮胎经过双轴机(1)的预破碎后，通过碟片分选机(2)筛选出符合要求的碎片输送至钢丝分离机(3)进行钢丝分离处理，不符合要求的碎片重新回到双轴机(1)中进行破碎；钢丝分离机(3)将轮胎碎片破碎成橡胶颗粒并且将其中的钢丝与橡胶颗粒分离开；经过钢丝分离工序后，钢丝和橡胶颗粒通过振动筛(4)和滚筒式磁选机(5)的筛选将钢丝回收；随后橡胶颗粒进入破碎机(6)进行进一步破碎，得到目数较大橡胶颗粒；由风选机(7)将橡胶颗粒中混有的纤维和灰尘分离，然后由中央除尘装置(11)将纤维和灰尘收集装袋，分离出纯净度较高的橡胶颗粒；纯净的橡胶颗粒经储料斗(8)送至磨粉机(9)中反复研磨，研磨后的橡胶颗粒输送至离心筛(10)进行筛选，细分进入收集袋中收集。

3.根据权利要求1所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于：所述废旧轮胎资源化处理生产线设置废旧轮胎在双轴机(1)、碟片分选机(2)、钢丝分离机(3)、振动筛(4)、滚筒式磁选机(5)和破碎机(6)之间的传送方式为传送带(S1)传送，经破碎机(6)破碎后的橡胶颗粒为保证密封性，采用的传送方式是螺旋输送装置(S2)。

4.根据权利要求1所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于：所述电气控制部分的工控机(12)上安装有组态软件，实时获取传感器数据，对生产状况进行实时监测，通过可编程控制器(17)控制机械部分的运行。

5.根据权利要求1所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于：所述电流传感器安装在双轴机(1)、钢丝分离机(3)和破碎机(6)的电机处，用以检测是否过载；所述温度传感器安装在磨粉机内部；传感器数据经由总线传输到可编程控制器(17)的模拟量拓展模块处理后，再传送到工控机(12)，由组态软件将传感器数据曲线显示。

6.根据权利要求4或5所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于：所述电气控制系统中对生产线各个设备的控制算法采用模块化设计，通过响应逻辑将各个模块连接，达到预期控制任务。

7.根据权利要求1或6所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于：所述废旧轮胎资源化回收处理系统生产线设备的增加或者减少，在对应的控制算法中只需要将该设备的算法模块增加或删除即可。

8.根据权利要求1所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于：所述的双轴机(1)、钢丝分离机(3)和破碎机(6)这三种设备的规格型号、其内部尺寸大小、单位时间生产力或有不同，但其机械连接接口均采用标准化设计，即不同型号的设备间更换能够直接进行，无需重新选用新的传送带(S1)。

9.根据权利要求1所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于，所述废旧轮胎资源化回收处理系统还包括一个利用因特网技术搭建的用户需求平台，所述用户需求平台由服务器和用户终端组成，服务器内有生产线中设备参数数据库并且提供用户界面；用户访问该服务器，进入用户界面，能够设定或配置生产线设备的组成以及相关参数。

10.根据权利要求9所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于，所述的用户需求平台具有设备生产商与客户对话交流的功能，帮助客户明确需求，并能根据不同客户的需求配置废旧轮胎资源化生产线所需的设备。

11.根据权利要求10所述的面向大规模客户化定制的废旧轮胎资源化回收处理系统，其特征在于，所述废旧轮胎资源化回收处理系统，在交付后持续与客户保持联系，能够根据客户对生产线状况进行反馈的意见，进一步优化生产线设备参数配置。