CN110743689A - 一种废弃物破碎方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废弃物破碎方法和控制系统，通过传感器、数据采集器、执行机构和计算机系统组成的高速计算机通信网络形成控制系统，来控制废弃物的自动输送、自动控制给料、自动破碎、自动筛分、自动回送再筛分的过程，减轻了人的劳动强度，降低了人员接触的危险，同时可以实现减少设备损耗和提高效率的目的。

Description

一种废弃物破碎方法和控制系统

技术领域

本发明属于废弃物处理技术领域，特别涉及在废弃物处理过程中一种对废弃物进行粉碎的方法。同时本发明还涉及一种废弃物破碎的控制系统。

背景技术

随着人类社会的不断发展和进步，人们消耗原料和能源也日益增加，在这些消耗中，各种废弃物也在不断地产生着。生活水平和消费水平的提高也使生产和生活过程中消耗的原料的和能源不断增加，同时作为生活和生产过程中的各种废弃物也在日益增加。而废弃物的产生量一般是随社会文明程度成正比的，也就是说，社会文明程度越高，人们的消耗也就越大，废弃物的产生量也 就越大。现代人们生产生活中产生的废弃物增长速度已远远超过了废弃物在自然界降解的速度，此类现象最终会带来严重的环境污染。

鉴于上述破坏环境的严重性，世界各国意识到了废弃物处理的必要性，开始注意和研究废弃物处理的问题。目前的废弃物处理状况虽然有所发展，但仍仅仅局限于废弃物分捡、废弃物焚烧、废弃物填埋。废弃物分捡仅仅是对废弃物进行了分类，有的已实现了部分废弃物的回收利用，如分捡出来的废玻璃等，但大部分废弃物仅仅经过分捡是不能进行无害化处理和再利用的，降解也需要较长的时间，未作处理的这种废弃物将继续污染环境，影响人类的生活；废弃物焚烧也是处理的一种方式，这种方式的缺点是：对废弃物的适应能力差，不能对所有的废弃物都能有效地焚烧降解，对废弃物的硬度、大小和种类都有较高的要求，而且，在焚烧过程中产生的废气会造成空气的二次污染；废弃物填埋方法仅仅将废弃物换了个地方存放，由城市搬到农村，由地上转到了地下。对总体环境的污染来说等于未作任何处理；发酵堆肥也是废弃物的一种处理方式，但适用范围极小。

目前有的地方已开发出废弃物综合处理技术，经过分捡的废弃物分类进行处理，有的进焚烧炉进行焚烧；有的进行堆肥；还有的回收利用。不管是焚烧、堆肥还是回收都会涉及到一个重要的问题，就是废弃物的尺寸问题，众所周知，在焚烧过程中粒度越小效果越好；在堆肥过程中，颗粒越细，分解越快；在回收过程中也是颗粒越小，回收越容易。因此，废弃物的粉碎问题已成为整个废弃物处理过程的关键技术。目前的废弃物粉碎一般都是经过粗碎和精碎的过程，且在粉碎前必须有人进行分捡，粉碎过程中也必须进行人工观察和控制。不仅进入破碎机的废弃物质量不容易控制，从而引起粗大、锋利的硬物进入破碎机造成机械损坏，而且因废弃物的有害物质较多，在粉碎过程中容易造成粉尘飞扬，极不利于操作人员的劳动保护，直接影响到工作人员的身体健康。

中国专利申请号：201310552399.X ，公开了一种城乡废弃物处理方法，将废弃物分检归类，将有机质废弃物粉碎后加入微生物发酵剂，加入秸秆或木糠调节含水量，搅拌后于发酵罐内进行厌氧发酵，将厌氧发酵产物作为饲料进行蝇蛆蚯蚓养殖。收集蝇蛆蚯蚓养殖的残余物经过堆肥发酵制成有机化肥。可燃废弃物经焚烧炉焚烧后给发酵罐、蝇蛆蚯蚓养殖房、堆肥发酵设备供热。本发明使废弃物得到资源化利用，无害化处理、减量化填埋，从根本上治理了废弃物直接填埋、焚烧、堆肥造成的二次污染，但是此类方法仅仅适用于有机质废弃物的处理，适用范围很小。

中国专利申请号：201410040361.9 ，公开了一种固体废弃物处理工艺用发酵槽及固体废弃物处理系统。该发酵槽包括：沿纵向延伸的槽体，在槽体内设置有隔离蓖，隔离蓖的边缘与所述槽体的侧壁固定连接；隔离蓖与上方的所述槽体的侧壁及端壁围成用于容置污泥的容置槽，槽体位于所述隔离蓖下方的部分形成独立的气室，隔离蓖上开设有用于使气室与容置槽之间气体连通的通气孔；在气室内沿横向设置有N个立板，N个立板将所述气室分隔为沿纵向排列的、N+1个分气室；分气室中设置有导风立板，导风立板将分气室分隔为互相独立的涡流室，且分气室的侧壁上还设置有用于为每个所述涡流室供风的送风管。本发酵槽可提高曝气均匀性，促进固体废弃物均匀发酵，进而缩短发酵周期，提高处理效率，该专利中的固体废弃物仅指畜禽养殖过程中产生的粪便，因此适用范围相当有限。

中国专利申请号：201511015254.1，公开了一种电厂固体废弃物处理方法，利用电厂固体废弃物处理装置，包括以下步骤：1）、利用拉模机将电厂固体废弃物进行粉碎，并在其中加水；2）、利用吹风机将电厂固体废弃物的粉末吹至袋子中；3）、当袋子中具有需要数量的粉末后，利用上模板和下模板的组合将袋子和粉末压成需要的形状即可。本发明的电厂固体废弃物处理方法能够对固体废弃物进行有效处理，通过拉模机将固体废弃物粉碎，然后利用吹风机将粉末均匀的吹至袋子中，然后利用上模板和下模板的组合将袋子与袋子中的固体废弃物粉末压实在一起，可以更有效地将固体废弃物进行处理，解决现有技术中固体废弃物难以处理的缺陷，可以看出该专利的应用仅仅在于电厂的固体废弃物，并且其破碎机仅使用拉摸机，其破碎颗粒的大小不得而知，不能保证破碎颗粒的大小质量。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种废弃物破碎方法， 以提高废弃物破碎效率，改善废弃物处理工作环境，可以大范围的使用于各类废弃物的处理，并且可以有效的控制废弃物颗粒的大小。同时提供一种废弃物破碎控制系统，以实现上述方法。

本发明的技术方案如下：

一种废弃物破碎方法，用以对经过预先分拣的废弃物进行粉碎，包括以下步骤：

a、输送废弃物：通过输送带对经过分捡的废弃物，按废弃物性质和尺寸进行分类输送，输送的目的是将不同的废弃物运送到适合的破碎机；

b、给料：输送带上的废弃物传送到粗破碎机的给料口，通过给料口进入破碎机；

c.粗破碎：废弃物经给料口进入粗破碎机以后，在粗破碎机内进行粗破碎，使废弃物的尺寸减小成为粗废弃物颗粒；

d、筛分：经粗破碎的粗废弃物颗粒进入筛分机，在筛分机内进行筛分分级，通过筛孔的较小颗粒继续下一步的工序，未通过筛孔的筛上颗粒经收集，同时对该筛上颗粒进行回送到进料口，进行再次破碎；

e、二次破碎：经筛分的筛下废弃物颗粒进入二次破碎机，进行第二次的破碎，使废弃物颗粒的粒度进一步减小；

f、带检查筛分：该二次破碎的废弃物颗粒进入二次筛分机进行筛分，并检查筛分状态，筛下废弃物颗粒进入下一步工序，筛上废弃物颗粒经收集回送到一次筛分机的筛下，与经一次筛分的筛下废弃物颗粒一起进入二次破碎工序；

g、精粉碎：经二次筛分后的筛下废弃物颗粒输送到精破碎的粉碎机内，进行粉碎，将废弃物颗粒粉碎成废弃物粉；

h、预先筛分破碎：二次筛分的筛下废弃物粉输送到带预先筛分功能的粉碎机中，先经预先筛分，再进行粉碎，将废弃物粉粉碎成粒度更小的废弃物粉末，该废弃物粉末就可以进入下一步的废弃物处理。

本申请还提供了一种废弃物破碎控制系统，包括废弃物给料子系统、废弃物破碎子系统、废弃物筛分子系统和控制中心，分别用于输送、 破碎、筛分和系统运行控制；其中各子系统均包括机械处理装置和自动化控制网络管理系统；该废弃物给料子系统包括废弃物机械输送装置、给料口机械控制装置、传感器、数据采集器、执行机构和子系统计算机；废弃物破碎子系统包括固体废弃物破碎装置、传感器、数据采集器、执行机构和子系统计算机；废弃物筛分系统包括筛分装置、传感器、数据采集器、执行机构和子系统计算机；系统控制中心包括主计算机，所述各子系统计算机采取串联的方式，并与系统控制中心主计算机串联。

进一步的，还包括系统安全管理系统和系统异常处理系统。

进一步的，废弃物输送装置是普通输送带。

进一步的，给料口机械控制装置是可以开合并能控制开合程度的装置。

进一步的，固体废弃物破碎装置包括鄂式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机、球磨机、低温破碎机、湿式破碎机、半湿式破碎机。

进一步的，筛分装置包括振动筛和滚筒筛。

进一步的，该废弃物给料子系统还进一步包括废弃物输送控制模块、废弃物给料控制模块和废弃物筛分后给料控制模块。

进一步的，该废弃物破碎子系统还进一步包括自动调节破碎比模块、自动调节破碎程序模块和自动调节破碎机速率模块。

进一步的，该废弃物筛分系统还进一步包括筛分破碎模块、带检查筛分破碎模块和带预先筛分与检查破碎模块。

本发明有益的技术效果在于：

废弃物输送子系统实现对经过预处理的废弃物根据不同的物理化学(破碎特性、硬度、密度、形状、含水率以及废弃物颗料大小)性质分类，并分别选择使用不同的废弃物破碎类型，并根据废弃物的性质分别由执行机构控制进料口的开闭与大小；对经破碎的废弃物分别输送到不同性质的筛分机，收集筛上废弃物颗粒并进行回送和处理，输送合格的废弃物颗粒进入下一步处理工序； 废弃物破碎子系统分别根据废弃物的性质自动选择不同的破碎比，自动选择破碎程序和自动选择破碎速率，并预先在各破碎机之间的子PC 机安装已知处理模块，以达到废弃物破碎的连续性；废弃物筛分子系统对废弃物粒度、密度或不利于后续处理、处置要求的筛上废弃物分离出来，并根据筛分检查，自动进行筛上废弃物的自动收集，与筛下物进行后续处理。

系统安全管理子系统和系统异常处理系统监视整个系统的运行状态并进行实时处理。

废弃物破碎控制系统是集中现代微电子处理技术、现代通信网络技术、人机联系技术和自动控制的统一体，它具有自动控制功能、集中化的信息管理和操作显示功能，而且还有大规模数据采集、数据处理功能以用很强的数据通信能力、自动控制技术、微电子处理技术、网络通信技术和计算机软件开发技术。

本废弃物破碎控制系统设计采用光纤数据高速公路，采用环行拓展结构，环行光纤数据高速公路具有抗磁干扰、抗射频干扰、 抗一切电信号干扰、抗雷电、耐腐蚀、耐潮湿和无接地回路的优点，有极高的可靠性，并采用令牌传递方式，以要求破碎系统的各子系统具有良好的响应速度，能够满足系统的分布式实时控制要求。

附图说明

图1是本发明废弃物破碎方法工艺流程图；

图2是本发明废弃物破碎控制系统的网络结构图；

图3是本发明废弃物破碎控制系统给料子系统的功能模块图；

图4是本发明废弃物破碎控制系统破碎子系统的功能模块图；

图5是本发明废弃物破碎控制系统筛分子系统的功能模块图；

图6是本发明废弃物破碎控制系统模块控制流程图；

图7是本发明废弃物破碎控制系统控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。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。

如图1所示，本发明的废弃物自动破碎方法，首先对废弃物进行分捡预处理，接着进行以下步骤：

a、输送废弃物：通过输送带等设备对经过分捡的废弃物，按废弃物性质和废弃物的尺寸进行分类输送，输送的目的是将不同的废弃物运送到适合的破碎机；如将尺寸较大的输送到鄂式破碎机、而尺寸较小的输送到辊式破碎机、橡胶塑料等输送到剪切式破碎机、含水量较大的输送到半湿或湿式破碎机等；通过系统的自动控制可以实现不同的废弃物自动进入不同的输送带，按不同的路径予以输送；

b、给料：输送带上的废弃物传送到粗破碎机的给料口，通过给料口进入破碎机；给料口的开闭和大小通过系统自动控制，以允许符合要求的废弃物进入；

c．粗破碎：废弃物经给料口进入粗破碎机以后，在粗破碎机内进行粗破碎，使废弃物的尺寸减小成为粗废弃物颗粒；

d、筛分：经粗破碎的粗废弃物颗粒进入筛分机，在筛分机内进行筛分分级，通过筛孔的较小颗粒继续下一步的工序，未通过筛孔的 筛上颗粒经收集，同时对该筛上颗粒进行回送到进料口，进行再次破碎；

e、二次破碎：经筛分的筛下废弃物颗粒进入二次破碎机，进行第二次的破碎，使废弃物颗粒的粒度进一步减小；

f、带检查筛分：该二次破碎的废弃物颗粒进入二次筛分机进行筛分，并检查筛分状态，筛下废弃物颗粒进入下一步工序，筛上废弃物颗 粒经收集回送到一次筛份机的筛下，与经一次筛分的筛下废弃物颗粒一起进入二次破碎工序；

g、精粉碎：经二次筛分后的筛下废弃物颗粒输送到精破碎的粉碎机内，进行粉碎，将废弃物颗粒粉碎成废弃物粉；

h、预先筛分破碎：二次筛分的筛下废弃物粉输送到带预先筛分功能的粉碎机中，先经预先筛分，再进行粉碎，将废弃物粉粉碎成粒度更小的废弃物粉末，该废弃物粉末就可以进入下一步的废弃物处理，如焚烧发电、堆肥等。

以上方法是通过控制系统实现的，废弃物破碎系统的网络结构如图2所示。该废弃物破碎控制系统包括废弃物给料子系统、 废弃物破碎子系统和废弃物筛分子系统。

如图3所示，废弃物给料子系统由废弃物输送装置及系统控制装置组成，输送装置是普通输送带，用电机或其它机械做动力，带动输送带运转而将废弃物送往进行破碎处理的设备；系统控制装置由子系统计算机利用摄像头、遥感器、传感器、数据采集器和执行机构与分别在输送、给料、筛分收集给料三个模块对输送带进行控制，该系统能根据自动采集的信息数据进行自动分析，分别控制不同性质的废弃物进入不同的破碎机。该给料系统采用数据库管理系统软件开发，以达到废弃物给料的自动化。

如图4所示，废弃物破碎系统设有各种形式的破碎机，包括鄂式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机、球磨机、低温破碎机、湿式破碎机、半湿式破碎机，以分别对不同性质的废弃物进行破碎，其中，各破碎机都由子系统计算机进行控制，根据废弃物成分选择破碎类型，并根据废弃物性质(破碎特性、硬度、 密度、形状、含水率等)以及废弃物颗料大小，预先在各破碎机之间的子PC机安装已知处理模块，由执行机构自动控制各破碎金的启闭、自动选择破碎比、自动选择破碎程序、自动选择破碎速率等， 以达到废弃物破碎的连续性。如废弃物含水量大，则启用湿式破碎机，废弃物尺寸较大则最先起用鄂式破碎机，废弃物尺寸较小的可直接进入二次破碎或带预先检查筛分破碎阶段。这些都是通过现场传感器采 集数据与计算机等自动控制系统实现的。

如图5所示，废弃物筛分利用筛分机和子系统计算机进行控制检查， 并将检查结果传给计算机进行自动显控制，筛分效率控制通过以下办法实现，在带检查筛分中设置重量仪，通过单位时间内筛下废弃物与进入筛分的废弃物中小于筛孔孔径的废弃物的重量比率即为筛分效率，具体表示为A=B/(C*d/100)*100％公式中：A-筛分效率％ C-入筛废弃物重量 B-筛下废弃物重量d-入筛废弃物中小于筛孔的细料含量％ 可以通过检测到的筛分效率来控制筛分机的动作，达到最好效果。

如图6所示，废弃物破碎控制系统还包括系统安全管理系统和系统异常处理系统，它们通过传感器感知系统各部的运转状态进行处理，并传回系统控制中心，再由控制中心发出指令，对系统异常情况进行协调处理。

如图6所示，是该废弃物破碎控制系统控制模块流程图。该控制系统的特征是对整个系统进行集成控制和集成管理，系统各个子系统之间通过高速通信网进行通信、协调控制和统一管理。如给料子系统通过传感器检测到欲破碎的废弃物尺寸较大，子系统本身通过分析给出该废弃物的传送路径和破碎方式，同时根据主系统的破碎机定位，将废弃物传送到适合该废弃物破碎方式的破碎机；在子系统分析控制的同时，给主系统发送废弃物尺寸信息，该尺寸信息被破碎主系统和破碎系统接收后，通过分析给出最佳的破碎方式，选择适合的破碎机，再将该破碎机的定位信息发送到废弃物给料子系统；废弃物给料子系统根据该定位信息开放相应的给料口，并将废弃物到达信息发送给废弃物破碎子系统，废弃物破碎子系统即根据废弃物性质选择破碎比、破碎程序和破碎速率，自动开启破碎机立即破碎；子系统开始破碎后，迅速将破碎信息发送给筛分子系统，废弃物筛分子系统根据破碎子系统发送的信息进行分析，确定筛分方式和筛分路径；筛分机启动后，启动传感器重量测试仪定时测定筛下废弃物和小于筛孔孔径的筛废弃物的比率，计算筛分效率，并发送信息给破碎子系统和给 料子系统，以协调各子系统正常运行；筛上颗粒经自动收集器收集，在筛分给料控制模块的控制下回送到相应的给料口，进行再次破碎；对已符合破碎要求的筛下废弃物分别进入下一步处理程序和进行后续处理。

如图7所示，该控制系统设有指挥控制中心，分别对个子系统、各模块进行指挥控制，利用软件开发平台进行开发。

上述的废弃物破碎方法和控制系统通过利用现代高速计算机网络系统，分别对破碎过程进行实时控制，能实现以下功能：1、废弃物自动输送控制功能；2、自动调节破碎比功能；3、筛分自动控制功能；4、自动调节破碎程序功能；5、废弃物破碎后自动清理功能；6、各破碎机运作状态显示功能；7、异常处理控制功能；8、信息数据采集控制功能。通过以上功能达到了以下目的：1、为废弃物焚烧式压实提供符合要求的废弃物粒质；2、为方便有效回收城市废弃物中的可回收利用成分资源；3、使废弃物的比表面积增加，提高焚烧热解、熔融的稳定性和热效率；4、使废弃物中易于在焚烧中产生二次污染的塑料、橡胶、金属从废弃物中分拣出来，以达到控制焚烧尾气源头的效果；5、 防止粗大、锋利的城市废弃物损坏运输、分送、焚烧设备；6、便于废弃物焚烧后的炉渣产生制砖原料，加快恢复土还原；7、便于有机物的降解堆肥；8、便于废弃物在任何焚烧炉进行焚烧。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种废弃物破碎方法，用以对经过预先分拣的废弃物进行粉碎，其特征在于：包括以下步骤：

a、输送废弃物：通过输送带对经过分捡的废弃物，按废弃物性质和尺寸进行分类输送，输送的目的是将不同的废弃物运送到适合的破碎机；

b、给料：输送带上的废弃物传送到粗破碎机的给料口，通过给料口进入破碎机；

c.粗破碎：废弃物经给料口进入粗破碎机以后，在粗破碎机内进行粗破碎，使废弃物的尺寸减小成为粗废弃物颗粒；

d、筛分：经粗破碎的粗废弃物颗粒进入筛分机，在筛分机内进行筛分分级，通过筛孔的较小颗粒继续下一步的工序，未通过筛孔的筛上颗粒经收集，同时对该筛上颗粒进行回送到进料口，进行再次破碎；

e、二次破碎：经筛分的筛下废弃物颗粒进入二次破碎机，进行第二次的破碎，使废弃物颗粒的粒度进一步减小；

f、带检查筛分：该二次破碎的废弃物颗粒进入二次筛分机进行筛分，并检查筛分状态，筛下废弃物颗粒进入下一步工序，筛上废弃物颗粒经收集回送到一次筛分机的筛下，与经一次筛分的筛下废弃物颗粒一起进入二次破碎工序；

g、精粉碎：经二次筛分后的筛下废弃物颗粒输送到精破碎的粉碎机内，进行粉碎，将废弃物颗粒粉碎成废弃物粉；

h、预先筛分破碎：二次筛分的筛下废弃物粉输送到带预先筛分功能的粉碎机中，先经预先筛分，再进行粉碎，将废弃物粉粉碎成粒度更小的废弃物粉末，该废弃物粉末就可以进入下一步的废弃物处理。

2.一种废弃物破碎控制系统，其特征在于：包括废弃物给料子系统、废弃物破碎子系统、废弃物筛分子系统和控制中心，分别用于输送、 破碎、筛分和系统运行控制；其中各子系统均包括机械处理装置和自动化控制网络管理系统；该废弃物给料子系统包括废弃物机械输送装置、给料口机械控制装置、传感器、数据采集器、执行机构和子系统计算机；废弃物破碎子系统包括固体废弃物破碎装置、传感器、数据采集器、 执行机构和子系统计算机；废弃物筛分系统包括筛分装置、传感器、数据采集器、执行机构和子系统计算机；系统控制中心包括主计算机，所述各子系统计算机采取串联的方式，并与系统控制中心主计算机串联。

3.根据权利要求2所述的废弃物破碎控制系统，其特征在于：还包括系统安全管理系统和系统异常处理系统。

4.根据权利要求2、3或4所述的废弃物破碎控制系统，其特征在于：废弃物输送装置是普通输送带。

5.根据权利要求2、3或4所述的废弃物破碎控制系统，其特征在于：给料口机械控制装置是可以开合并能控制开合程度的装置。

6.根据权利要求2、3或4所述的废弃物破碎控制系统，其特征在于：固体废弃物破碎装置包括鄂式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机、球磨机、低温破碎机、湿式破碎机、半湿式破碎机。

7.根据权利要求2、3或4所述的废弃物破碎控制系统，其特征在于：筛分装置包括振动筛和滚筒筛。

8.根据权利要求2、3或4所述的废弃物破碎控制系统，其特征在于：该废弃物给料子系统还进一步包括废弃物输送控制模块、废弃物给料控制模块和废弃物筛分后给料控制模块。

9.根据权利要求2、3或4所述的废弃物破碎控制系统，其特征在于：该废弃物破碎子系统还进一步包括自动调节破碎比模块、自动调节破碎程序模块和自动调节破碎机速率模块。

10.根据权利要求2、3或4所述的废弃物自动破碎集成系统，其特征在于：该废弃物筛分系统还进一步包括筛分破碎模块、带检查筛分破碎模块和带预先筛分与检查破碎模块。

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