CN109883146A - 一种建筑废弃物脱水处理系统及其脱水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种建筑废弃物脱水处理系统，包括环形轨道，环形轨道的环心处设置有真空工作站和热交换工作站；环形轨道上设置有脱水反应釜，热交换工作站连接有热风管道，热风管道通过辅助热源连接有建废预处理车间，建废预处理车间连接有自控式装料机，自控式装料机能与脱水反应釜的进料口连接；自控式装料机一侧设置有自控式机械臂，自控式机械臂与自控式装料机之间设置有输送机，输送机末端连接有下级处理装置；在此基础上，本发明还提供一种建筑废弃物脱水工艺，通过预处理，装料、脱水反应釜脱水处理，卸料等步骤，实现了建筑废弃物的脱水操作。本发明提供的建筑废弃物脱水处理系统及其脱水工艺，使建筑废弃物脱水处理高效，成本低，能耗少。

Description

一种建筑废弃物脱水处理系统及其脱水工艺

技术领域

本发明涉及建筑废弃物处理技术领域，特别是涉及一种建筑废弃物脱水处理系统及其脱水工艺。

背景技术

建筑废弃物资源化利用处置工艺，依据后续产品的生产工艺要求，需要进行不同工艺处置满足后续工艺要求。其中在利用建筑废弃物生产干混砂浆、活性掺合料、再生轻质骨料等后续产品时，均要求建筑废弃物进行脱水处理，处理产物至干燥恒重状态或含水率低于1％等。

目前，建筑废弃物资源化利用行业整体处于新兴发展阶段，尚未形成完善的脱水技术体系。现行的脱水工艺多借用矿石加工工艺、化工原料加工工艺中的脱水方法，利用热风、微波等加热建筑废弃物至90-110℃，有时辅以流动空气，加速水分蒸发而实现脱水效果。此类工艺方法能耗巨大，导致处理成本高，脱水产物难于以合理成本进入后续利用中，即虽可以获得干燥物料但因制品成本过高市场无法接受，制约了建筑废弃物资源化利用工作的进步。

发明内容

本发明的目的是提供一种建筑废弃物脱水处理系统及其脱水工艺，以解决上述现有技术存在的问题，使建筑废弃物脱水处理高效，成本低，能耗少。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种建筑废弃物脱水处理系统，包括真空工作站和热交换工作站；所述真空工作站和热交换工作站外设置有环形轨道，真空工作站和热交换工作站位于环形轨道的环心，分上下层布置，由管道分别与所有脱水反应釜连接。真空工作站和热交换工作站布置在位于环心处的圆形承重转盘上，由电机驱动，通过中央PLC控制系统控制电机转速，实现与环形轨道的同步运动；承重转盘与脱水反应釜以相同角速度转动。所述环形轨道上均匀设置有多个脱水反应釜，所述脱水反应釜分别与所述真空工作站和热交换工作站连接；所述热交换工作站连接有热风管道，所述热风管道通过辅助热源连接有建废预处理车间，所述建废预处理车间连接有自控式装料机，所述自控式装料机能够与所述脱水反应釜的进料口连接；所述自控式装料机一侧设置有自控式机械臂，所述自控式机械臂与所述自控式装料机之间设置有与所述环形轨道相连的输送机，所述输送机末端连接有下级处理装置。

可选的，所述环形轨道上设置有输送带，所述脱水反应釜设置于所述输送带上。

可选的，脱水反应釜通过耐高压管道与所述真空工作站连接；所述脱水反应釜通过耐压保温管道与所述热交换工作站连接。

可选的，还包括中央PLC控制系统，所述中央PLC控制系统用于控制所述真空工作站、热交换工作站、脱水反应釜以及承重转盘转速，自控式机械臂动作、自控式装料机动作、辅助热源启停等。

本发明还提供一种建筑废弃物脱水工艺，包括如下步骤：

(1)预处理；将建筑废弃物送入建废预处理车间，进行热风预热处理；并对建废预处理车间随机采样，每天不少于100组，测定含水率，用于设定后续工艺参数的参考；

(2)装料；将经预热处理后的建筑废弃物，输送到脱水车间工作区，自控式机械臂开启脱水反应釜，脱水车间工作区的自控式装料机从装料/卸料区计量投料进脱水反应釜；

(3)脱水；自控式机械臂闭合脱水反应釜，中央PLC控制系统检查反应釜的管路连接并调整至正常工况参数，启动真空工作站将脱水反应釜抽真空至作业要求，同时开启脱水反应釜内加热控制器进行加热至作业温度开始脱水作业；脱水作业期间，脱水反应釜在环形轨道上匀速前进；

(4)卸料；脱水反应釜沿环形轨道前行至装料/卸料区，由自控式机械臂按中央PLC控制系统指令对脱水反应釜执行开启、翻转、卸料、震动清洁、复位等操作后，重新进入装料流程，进行下一作业循环。

可选的，步骤(1)中预热处理的热量来源于热交换工作站的回收热量和辅助热源的辅助加热。

可选的，步骤(3)中，脱水反应釜内工作压强设定为15KPa，脱水反应釜内物料温度加热至55℃。

可选的，所述脱水反应釜内设置有冷凝部，所述冷凝部用于对建筑废弃物脱除的水分进行冷凝回收。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的建筑废弃物脱水处理系统及其脱水工艺，通过在脱水反应釜内抽真空降低气压，利用水的沸点随压强降低而降低的物理原理，实现水在较低温度时的沸腾(剧烈气化)，同时通过工艺控制和自主研发的反应釜特殊结构，保证脱水作业时的温度、压强的动态平衡，可有效的降低处理成本、提高脱水产能，最终提供一种处置成本合理、脱水产物可以实际上用于后续产品生产的处置工艺。与现有技术相比，本发明脱水能耗减少60％以上，可回收能量50％以上，环保节能效果大幅提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的建筑废弃物脱水处理系统结构示意图；

其中，1为中央PLC控制系统、2为建废预处理车间、3为自控式装料机、4为自控式机械臂、5为真空工作站、6为热交换工作站、7为耐高压管道、8为耐压保温管道、9为环形轨道、10为脱水反应釜、11为热风管道、12为辅助热源、13为输送机、14为下级处理装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种建筑废弃物脱水处理系统及其脱水工艺，以解决上述现有技术存在的问题，使建筑废弃物脱水处理高效，成本低，能耗少。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种建筑废弃物脱水处理系统，如图1所示，包括真空工作站5和热交换工作站6；真空工作站5和热交换工作站6外设置有环形轨道9，环形轨道9上均匀设置有多个脱水反应釜10，脱水反应釜10分别与真空工作站5和热交换工作站6连接；具体地，真空工作站5和热交换工作站6位于环形轨道9的环心，分上下层布置，由管道分别与所有脱水反应釜10连接。真空工作站5和热交换工作站6布置在位于环心处的圆形承重转盘上，由电机驱动，通过中央PLC控制系统1控制电机转速，实现与环形轨道9的同步运动；承重转盘与脱水反应釜10以相同角速度转动。热交换工作站6连接有热风管道11，热风管道11通过辅助热源12连接有建废预处理车间2，热交换工作站6还与脱水反应釜10连接，通过冷媒把脱水反应釜10的液化热传输到热交换工作站6，然后通过热风管道11传输到建废预处理车间2；建废预处理车间2连接有自控式装料机3，自控式装料机3能够与脱水反应釜10的进料口连接；自控式装料机10一侧设置有自控式机械臂4，自控式机械臂4与自控式装料机3之间设置有与环形轨道9相连的输送机13，用于输送脱水反应釜10中脱水后的产物，输送机13末端连接有下级处理装置14。

进一步优选的，环形轨道9上设置有输送带，输送带上设置有多个脱水反应釜10。脱水反应釜10通过耐高压管道7与真空工作站5连接；脱水反应釜10通过耐压保温管道8与热交换工作站6连接。本系统还包括中央PLC控制系统1，中央PLC控制系统1用于控制真空工作站5、热交换工作站6、自控式机械臂4、自控式装料机3和脱水反应釜10。

在上述系统的基础上，本发明还提供一种建筑废弃物脱水工艺，主要包括如下步骤：

(1)建筑废弃物进入建废预处理车间2，进行预热处理。预热采用热风加热，热源来自于热交换工作站6的回收热量和辅助热源12加热；辅助热源12使用电加热，可使用太阳能、风能等作为电力来源。

(2)建废预处理车间2随机采样，每天不少于100组，测定含水率，用于设定后续工艺参数的参考；

(3)装料；建筑废弃物经预热处理后，由建废预处理车间2输送到脱水车间工作区，待自控式机械臂4开启脱水反应釜10后，经自控式装料机3在装料/卸料区计量投料进脱水反应釜10。脱水车间工作区采用环形轨道9布局，真空工作站5位于环心区域，脱水反应釜10分布于环形轨道9的输送带上，由耐高压管道7与真空工作站5相连，由耐压保温管道8与热交换工作站6相连。在装料/卸料区布置自控式机械臂4，按中央PLC控制系统1设定指令进行脱水反应釜10的开启、闭合、旋转卸料、震动清洁等操作。

(4)脱水；自控式机械臂4闭合脱水反应釜10，中央PLC控制系统1检查脱水反应釜10的管路连接是否正常。如工况参数正常，启动真空工作站5对脱水反应釜10抽真空至作业要求，同时开启脱水反应釜10内加热控制器进行加热至作业温度。一般设定为釜内工作压强15KPa，釜内物料温度55℃。

脱水反应釜10设置了水蒸气冷凝结构，建筑废弃物所含水分在反应釜下部气化上升后，水蒸气在反应釜上部迅速冷凝液化，冷凝水沿冷排管道外壁流入预抽真空的密封式储水罐，水蒸气液化放热经冷媒传输到热交换工作站，由送风装置将热量带走传送到预处理车间用于建筑废弃物原料预热。

在脱水反应釜10内，利用水的沸点随压强降低而降低的物理原理，通过在脱水反应釜内抽真空降低气压，实现水在较低温度时的沸腾(剧烈气化)，同时通过中央PLC实时调整温度、反应釜上主体设置冷排等冷凝部件，使得气化后穿过半透膜的水蒸气冷凝，并顺着冷排壁流到冷凝水挡板处，最终通过排水管道流入储水罐，保证了脱水作业时的温度、压强的动态平衡，可有效的降低处理成本、提高了脱水产能。

脱水作业期间，脱水反应釜10在环形轨道9上匀速前进，速率设定参考轨道长度、原料含水率、压强设定值、温度设定值等因素由中央PLC计算后设定。

设置冷凝结构的目的在于保证反应釜内的压力平衡，所含水分气化后体积增大6000倍，会增大釜内气压而大幅增加真空工作站的工作能耗甚至破坏反应条件。设置冷凝结构后，所含水分经气化运输到反应釜上部后仍以液态排出，体积变化大幅减小，大幅降低了处理能耗。

(5)卸料；脱水反应釜10沿环形轨道9前行至装料/卸料区，由自控式机械臂4按中央PLC控制系统1指令执行开启、翻转、卸料、震动清洁、复位等操作后，进入装料流程，进行下一作业循环。

(6)脱水产物输送到后续环节的下级处理装置，进入精细筛分、制品生产等工艺程序。

与现有技术相比，本发明脱水能耗减少60％以上，可回收能量50％以上，环保节能效果大幅提高。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种建筑废弃物脱水处理系统，其特征在于：包括真空工作站和热交换工作站；所述真空工作站和热交换工作站外设置有环形轨道，所述真空工作站和热交换工作站位于承重转盘上，所述承重转盘位于所述环形轨道的环心处；所述环形轨道上均匀设置有多个脱水反应釜，所述脱水反应釜分别与所述真空工作站和热交换工作站连接，所述承重转盘能够与所述脱水反应釜以相同角速度转动；所述热交换工作站连接有热风管道，所述热风管道通过辅助热源连接有建废预处理车间，所述建废预处理车间连接有自控式装料机，所述自控式装料机能够与所述脱水反应釜的进料口连接；所述自控式装料机一侧设置有自控式机械臂，所述自控式机械臂与所述自控式装料机之间设置有与所述环形轨道相连的输送机，所述输送机末端连接有下级处理装置。

2.根据权利要求1所述的建筑废弃物脱水处理系统，其特征在于：所述环形轨道上设置有输送带，所述脱水反应釜设置于所述输送带上。

3.根据权利要求1所述的建筑废弃物脱水处理系统，其特征在于：所述脱水反应釜通过耐高压管道与所述真空工作站连接；所述脱水反应釜通过耐压保温管道与所述热交换工作站连接。

4.根据权利要求1所述的建筑废弃物脱水处理系统，其特征在于：还包括中央PLC控制系统，所述中央PLC控制系统用于控制所述真空工作站、热交换工作站、脱水反应釜以及承重转盘转速，自控式机械臂动作、自控式装料机动作、辅助热源启停等。

5.一种建筑废弃物脱水工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)预处理；将建筑废弃物送入建废预处理车间，进行热风预热处理；并对建废预处理车间随机采样，每天不少于100组，测定含水率，用于设定后续工艺参数的参考；

(2)装料；将经预热处理后的建筑废弃物，输送到脱水车间工作区，自控式机械臂开启脱水反应釜，脱水车间工作区的自控式装料机从装料/卸料区计量投料进脱水反应釜；

(3)脱水；自控式机械臂闭合脱水反应釜，中央PLC控制系统检查反应釜的管路连接并调整至正常工况参数，启动真空工作站将脱水反应釜抽真空至作业要求，同时开启脱水反应釜内加热控制器进行加热至作业温度开始脱水作业；脱水作业期间，脱水反应釜在环形轨道上匀速前进；

(4)卸料；脱水反应釜沿环形轨道前行至装料/卸料区，由自控式机械臂按中央PLC控制系统指令对脱水反应釜执行开启、翻转、卸料、震动清洁、复位等操作后，重新进入装料流程，进行下一作业循环。

6.根据权利要求5所述的建筑废弃物脱水工艺，其特征在于：步骤(1)中预热处理的热量来源于热交换工作站的回收热量和辅助热源的辅助加热。

7.根据权利要求5所述的建筑废弃物脱水工艺，其特征在于：步骤(3)中，脱水反应釜内工作压强设定为15KPa，脱水反应釜内物料温度加热至55℃。

8.根据权利要求5所述的建筑废弃物脱水工艺，其特征在于：所述脱水反应釜内设置有冷凝部，所述冷凝部用于对建筑废弃物脱除的水分进行冷凝回收。