CN111558983A - 大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术 - Google Patents

Abstract

大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术，属于环保工程及智能控制技术领域。其特征在于资源化处理装备为模块式砌块成型机，由操作模块、储料模块、布料模块、压头升降及导向模块、模箱及脱模模块、振动箱及隔振减振模块和托板供输送模块组合而成；装备智能制造工艺系统由储料布料系统、砌块成型系统、脱模系统、供输送板系统、电机系统、液压系统和自动控制系统所组成。该发明通过对处理装备工艺智能制造和控制，提高了生产效率，降低了生产成本。和目前国内外同类技术相比，该发明可以实现大宗固废物资源化处理利用的产业化、集群化和智能化，为大宗固废物资源化处理利用行业的快速发展提供了技术支撑。

Description

大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术

技术领域

本发明属于大宗固废物资源化处理技术领域，同时涉及资源化处理工艺智能制造控制技术，具体讲是提供一种大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术 。

背景技术

被国人引以为豪的“秦砖汉瓦”的生产使用虽然在我国有几千年的历史，但是由于它像一头巨狮张着血盆大口吞噬着我们赖以生存而有限的宝贵土地资源，这又不得不使我们对秦砖汉瓦望而生畏。据国土资源部门权威统计，生产粘土砖每年毁坏良田土地150万亩以上，烧煤7500万吨以上，占全国能耗15% 以上，由此产生排放到空气中的SO₂150万吨。相比之下，粘土砖的替代品混凝土砌块，不仅可以利用各种固体废料，可将粉煤灰、煤渣、建筑垃圾、矿渣、煤矸石等变废为宝，而且还可以使墙体工程造价降低25%，缩短墙体工期50%，节省抹面沙浆40%，节省人工费40%，采暖能耗降低50% 以上，扩大使用面积5%~10%，其巨大的社会经济效益是显而易见的。因此，禁止生产使用粘土砖，发展推广混凝土砌块已经成为一种共识，也是我国社会、环境、资源可持续发展的迫切需要。随着我国城镇建设及工业经济建设的快速发展，建筑工程在拆迁和建设过程中所产生的固体废弃物逐年大幅增加，据统计我国目前每年拆旧和新建产生的建筑垃圾达5000~8000万吨；与此同时，工业固体废弃物排放也与日剧增，2017年我国已公布的尾矿、粉煤灰、煤矸石、冶炼废渣、炉渣、脱硫石膏等大宗工业固废物合计24.5亿吨，较2016年增长5.7%，综合利用率为57.0%，其中大宗尾矿产生量占比最大，达到36.3%，其综合利用率较低，仅为27.0%。整体来看，我国大宗固废物资源化利用率距离73%的目标仍有较大差距。这些大量固体废弃物在城乡周边囤积和堆放，不仅占据了大量的土地资源，而且也造成了严重的环境污染。如何处理这些固体废弃物，如何使这些固体废弃物资源化，已经成为城镇现代化建设中的一个重要课题。将这些大宗固废物资源化，提高其综合利用率，对于促进城乡绿色发展转型，提高城乡生态环境质量，推进“无废城市”建设具有重要意义。

目前我国采用的大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术虽然较多，但是智能控制技术水平普遍较低，严重制约了生产效率的提高幅度，制约了生产成本降低幅度，也在一定程度上影响了产品的压力强度、耐水性、隔热保温及抗冻融等指标的稳定性能，从而限制了该资源化处理工艺技术规模化的推广和应用。

为了有效提高大宗固废物资源化处理工艺自动化智能化水平，提高我国对多种大宗固废物的利用率，使多种不同大宗固废物更好的通过制作建筑墙体材料，得到大规模的回收利用，研究一种大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术势在必行。

发明内容

本发明的目的是针对目前我国利用大宗固废物在制作建筑墙体材料技术工艺中存在的不足之处，提供一种大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术。该发明不仅可以大量回收利用生活垃圾、建筑垃圾、工业固体废弃物等多种大宗固废物，节能减排，而且其产品生产成本较低，效率高，各项性能指标均满足国家标准要求。

本发明的目的是这样实现的：大宗固废物资源化处理装备为模块式砌块成型机，由操作模块、储料模块、布料模块、压头升降及导向模块、模箱及脱模模块、振动箱及隔振减振模块和托板供输送模块组合而成。各模块既具有一定的相关性又具有一定的独立性，相互性是指多个模块相互作用，相互影响形成特定的结构关系，包括各模块间的输入、输出关系，各模块间的层次联系，各模块的排列组合形式；独立性是指当某一模块根据需要发生一定的变化时，对整体系统的影响较小，从而实现大宗固废物资源化多功能处理利用。操作模块由控制台、上位机监控模块和PLC工艺控制模块所组成，储料模块由储料装置和皮带传输系统所组成，布料模块由布料箱、布料导向装置、布料搅拌装置和布料往返装置所组成，压头升降及导向模块由压头装置、压头导向装置和压头升降装置所组成，模箱及脱模模块由模箱装置、模箱升降装置、模箱导向装置和曲柄连杆装置所组成，振动箱及隔振减振模块由振动装置和减振隔振装置所组成，托板供输送模块由托板输送装置、进板装置、板车导向装置和曲柄连杆装置所组成。

装备智能制造工艺系统由储料布料系统、砌块成型系统、脱模系统、供输送板系统、电机系统、液压系统和自动控制系统所组成；储料布料系统由储料装置、布料箱、布料导向装置、布料搅拌装置和布料往返装置所组成；砌块成型系统由模箱装置、振动装置、减振隔振装置、压头装置、压头导向装置和压头升降装置所组成；脱模系统由模箱升降装置、模箱导向装置和曲柄连杆装置所组成；供输送板系统由托板输送装置、进板装置、板车导向装置和曲柄连杆装置所组成；电机系统由为储料布料系统、砌块成型系统、供输送板系统、液压系统提供动力的各个调速异步电动机及为各异步电动机进行调速的变频器所组成；液压系统由液压站、电磁配压阀、成型缸、脱模缸、料斗缸、布料缸、供板缸和托板升举缸所组成；自动控制系统由交流接触器、热继电器、行程开关、温度传感器、湿度传感器、感应传感器、压力传感器、物理量检测转换模块、控制台、上位机监控模块和PLC工艺控制模块所组成。电机系统和液压系统分别为储料布料系统、砌块成型系统、脱模系统和供输送板系统提供工作动力；自动控制系统通过交流接触器、热继电器和电磁配压阀，对电机系统和液压系统进行智能控制保护操作。

液压系统中的成型缸、脱模缸和布料缸均采用可调式齿轮齿条摆动缓冲缸，且压制成型控制油路采用多向液压锁，利用电液比例溢流阀和电磁配压阀对液压系统压力实行闭环控制。

自动控制系统中的上位机监控模块由工业控制微机和显示屏所组成。PLC工艺控制模块由PLC主机及自动化程序控制系统、各控制保护设备的智能诊断控制系统和通讯系统所组成；自动化程序控制系统包括主程序、参数设置子程序和数据储存子程序，还包括储料布料系统控制子程序、砌块成型系统控制子程序、脱模系统控制子程序、供输送板系统控制子程序、电机系统控制子程序和液压系统控制子程序。

PLC工艺控制模块通过输入端口分别和上位机监控系统、物理量检测转换模块和行程开关相连接，通过输出端口分别和控制各个变频调速器的交流接触器电磁线圈、电磁配压阀电磁线圈相连接。

自动控制系统中的温度传感器、湿度传感器、感应传感器、压力传感器和物理量检测转换模块相连接。

该发明具有一定的实用性，具体体现在该发明能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果：

（1）该发明可以有效地处理回收利用生活垃圾、建筑垃圾和工业大宗固废物，可以最大程度的净化改善环境，实现大宗固废物的资源化循环利用，具有十分显著的社会经济效益。

（2）该发明通过对大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺进行自动化和智能化控制，大幅度提高了生产效率，降低了生产成本，实现了大宗固废物资源化处理利用的产业化、集群化和智能化，为大宗固废物资源化处理利用行业的快速发展提供了技术支撑。具有突出的实质性特点和显著的进步，符合专利法第22条第3款规定的创造性。

具体实施方式

处理装备智能制造工艺生产过程为：首先通过分拣破碎系统，对大宗多种固废物进行分拣，使用粉碎机按颗粒要求进行粉碎并筛分，形成多种粒径颗粒骨料，由配料、搅拌系统将大宗多种固废物及胶粘剂等物料配制好，通过皮带输送至砌块成型机的布料斗里。经过处理装备布料、激振、压制、脱模和输送等工序，将混凝土压制成模箱形状的砌块，并输送到叠板车上，准备输送到养护室进行养护。整个过程自动完成。

大宗固废物资源化处理装备为模块式砌块成型机，由操作模块、储料模块、布料模块、压头升降及导向模块、模箱及脱模模块、振动箱及隔振减振模块和托板供输送模块组合而成，各模块既具有一定的相关性又具有一定的独立性，相互性是指多个模块相互作用，相互影响形成特定的结构关系，包括各模块间的输入、输出关系，各模块间的层次联系，各模块的排列组合形式；独立性是指当某一模块根据需要发生一定的变化时，对整体系统的影响较小，从而实现大宗固废物资源化多功能处理利用。通过调整更换模箱及脱模模块、振动箱及隔振减振模块，可利用尾矿、生活垃圾、煤炉渣、粉煤灰、建筑垃圾、煤石、卵石、各种轻骨料和各种粘合剂等为原料进行砌块生产，可依据当地资源合理配置。可生产多品种砌块，如标准砖、承重空心砖、轻骨料空心砖、步道车道组合砌块、草坪砌块、境界砌块、护岸砌块等。

操作模块由控制台、上位机监控模块和PLC工艺控制模块所组成，储料模块由储料装置和皮带传输系统所组成；布料模块由布料箱、布料导向装置、布料搅拌装置和布料往返装置所组成；压头升降及导向模块由压头装置、压头导向装置和压头升降装置所组成；模箱及脱模模块由模箱装置、模箱升降装置、模箱导向装置和曲柄连杆装置所组成；振动箱及隔振减振模块由振动装置和减振隔振装置所组成；托板供输送模块由托板输送装置、进板装置、板车导向装置和曲柄连杆装置所组成。

装备智能制造工艺系统由储料布料系统、砌块成型系统、脱模系统、供输送板系统、电机系统、液压系统和自动控制系统所组成。储料布料系统由储料装置、布料箱、布料导向装置、布料搅拌装置和布料往返装置所组成，布料搅拌装置采用往复旋转破拱模块，包括底板、布料箱、置于底板上的导轨、在上述布料箱两侧置有导向轮，上述导向轮与导轨滑动配合，在布料箱内置有至少三根破拱轴，在破拱轴上置有破拱齿，破拱轴的两端置有齿轮，齿轮之间依次啮合，在一根破拱轴上置有破拱链轮，上述布料箱另一端置有减速机，布料箱一侧置有过渡链轮，减速机通过链条、过渡链轮、破拱链轮驱动破拱轴转动，上述破拱轴之间相互平行布置。砌块成型系统由模箱装置、振动装置、减振隔振装置、压头装置、压头导向装置和压头升降装置所组成，振动装置的工艺参数：最佳振动烈度在1300cm²/s³～3300cm²/s³之间，最佳振动加速度在8cm/s²～15cm/s²之间，设计振动频率的范围定为0～4500次/分，最大振幅取2.3mm左右，振动时间范围定为0～9.99s。脱模系统由模箱升降装置、模箱导向装置和曲柄连杆装置所组成；供输送板系统由托板输送装置、进板装置、板车导向装置和曲柄连杆装置所组成；电机系统由为储料布料系统、砌块成型系统、供输送板系统、液压系统提供动力的各个调速异步电动机及为各异步电动机进行调速的变频器所组成；液压系统由液压站、电磁配压阀、成型缸、脱模缸、料斗缸、布料缸、供板缸和托板升举缸所组成；自动控制系统由交流接触器、热继电器、行程开关、温度传感器、湿度传感器、感应传感器、压力传感器、物理量检测转换模块、控制台、上位机监控模块和PLC工艺控制模块所组成。整个系统的运行操作都布置于控制台操作台面上，有连续/单步/手动转换开关、各种功能按钮、开关、指示灯及急停按钮。由于生产工艺控制点数多，PLC选用了具有高速、多功能、系统化、模块化、高可靠性特点的OMRON公司的C200HS-CPU21-E型作为主控单元，内置RS-232连接器。

电机系统和液压系统分别为储料布料系统、砌块成型系统、脱模系统和供输送板系统提供工作动力；自动控制系统通过交流接触器、热继电器和电磁配压阀，对电机系统和液压系统进行智能控制保护操作。

液压系统中的成型缸、脱模缸和布料缸均采用可调式齿轮齿条摆动缓冲缸，且压制成型控制油路采用多向液压锁，利用电液比例溢流阀和电磁配压阀对液压系统压力实行闭环控制。液压系统采用一个液压泵供油，以液压阀为控制枢纽，通过液压站集成块和液压管路驱动执行器，使得各运动部件能够准确、及时地实现生产动作，完成设定的生产程序。

自动控制系统中的上位机监控模块由工业控制微机和显示屏所组成，上位机监控模块作为生产管理级，负责对生产过程的监视和控制、部分数据的采集、系统参数设定、全部数据的后期处理、故障报警和统计报表打印等工作，主要面向生产操作人员。PLC工艺控制模块由PLC主机及自动化程序控制系统、各控制保护设备的智能诊断控制系统和通讯系统所组成，自动化程序控制系统包括主程序、参数设置子程序和数据储存子程序，还包括储料布料系统控制子程序、砌块成型系统控制子程序、脱模系统控制子程序、供输送板系统控制子程序、电机系统控制子程序和液压系统控制子程序。

PLC工艺控制模块作为前端各部分数据采集和生产现场监控级，主要完成生产过程的数据采集，控制执行机构作相应动作，它面向生产过程。

PLC工艺控制模块通过输入端口分别和上位机监控系统、物理量检测转换模块和行程开关相连接，通过输出端口分别和控制各个变频调速器的交流接触器电磁线圈、电磁配压阀电磁线圈相连接。

自动控制系统中的温度传感器、湿度传感器、感应传感器、压力传感器和物理量检测转换模块相连接。

在上述说明中，虽然列举了本发明较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本发明的权利保护范围，亦即，任何熟悉该发明创新点的工程技术科学研究人员，若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术，其特征在于资源化处理装备为模块式砌块成型机，由操作模块、储料模块、布料模块、压头升降及导向模块、模箱及脱模模块、振动箱及隔振减振模块和托板供输送模块组合而成，各模块既具有一定的相关性又具有一定的独立性，相互性是指多个模块相互作用，相互影响形成特定的结构关系，包括各模块间的输入、输出关系，各模块间的层次联系，各模块的排列组合形式；独立性是指当某一模块根据需要发生一定的变化时，对整体系统的影响较小，从而实现大宗固废物资源化多功能处理利用；操作模块由控制台、上位机监控模块和PLC工艺控制模块所组成，储料模块由储料装置和皮带传输系统所组成，布料模块由布料箱、布料导向装置、布料搅拌装置和布料往返装置所组成，压头升降及导向模块由压头装置、压头导向装置和压头升降装置所组成，模箱及脱模模块由模箱装置、模箱升降装置、模箱导向装置和曲柄连杆装置所组成，振动箱及隔振减振模块由振动装置和减振隔振装置所组成，托板供输送模块由托板输送装置、进板装置、板车导向装置和曲柄连杆装置所组成；

装备智能制造工艺系统由储料布料系统、砌块成型系统、脱模系统、供输送板系统、电机系统、液压系统和自动控制系统所组成；储料布料系统由储料装置、布料箱、布料导向装置、布料搅拌装置和布料往返装置所组成，砌块成型系统由模箱装置、振动装置、减振隔振装置、压头装置、压头导向装置和压头升降装置所组成，脱模系统由模箱升降装置、模箱导向装置和曲柄连杆装置所组成，供输送板系统由托板输送装置、进板装置、板车导向装置和曲柄连杆装置所组成，电机系统由为储料布料系统、砌块成型系统、供输送板系统、液压系统提供动力的各个调速异步电动机及为各异步电动机进行调速的变频器所组成，液压系统由液压站、电磁配压阀、成型缸、脱模缸、料斗缸、布料缸、供板缸和托板升举缸所组成，自动控制系统由交流接触器、热继电器、行程开关、温度传感器、湿度传感器、感应传感器、压力传感器、物理量检测转换模块、控制台、上位机监控模块和PLC工艺控制模块所组成；电机系统和液压系统分别为储料布料系统、砌块成型系统、脱模系统和供输送板系统提供工作动力，自动控制系统通过交流接触器、热继电器和电磁配压阀，对电机系统和液压系统进行智能控制保护操作。

2.根据权利要求1所述大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术，其特征在于液压系统中的成型缸、脱模缸和布料缸均采用可调式齿轮齿条摆动缓冲缸，且压制成型控制油路采用多向液压锁，利用电液比例溢流阀和电磁配压阀对液压系统压力实行闭环控制。

3.根据权利要求1所述大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术，其特征在于自动控制系统中的上位机监控模块由工业控制微机和显示屏所组成；PLC工艺控制模块由PLC主机及自动化程序控制系统、各控制保护设备的智能诊断控制系统和通讯系统所组成，自动化程序控制系统包括主程序、参数设置子程序和数据储存子程序，还包括储料布料系统控制子程序、砌块成型系统控制子程序、脱模系统控制子程序、供输送板系统控制子程序、电机系统控制子程序和液压系统控制子程序；

PLC工艺控制模块通过输入端口分别和上位机监控系统、物理量检测转换模块和行程开关相连接，通过输出端口分别和控制各个变频调速器的交流接触器电磁线圈、电磁配压阀电磁线圈相连接。

4.根据权利要求1所述大宗固废物资源化处理装备智能制造工艺技术，其特征在于自动控制系统中的温度传感器、湿度传感器、感应传感器、压力传感器和物理量检测转换模块相连接。