CN1147363C - 垃圾自动破碎方法及其集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾自动破碎方法和该实现方法的集成系统，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，来控制垃圾的自动输送、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，降低了人员垃圾接触的危险，同时可以实现减少设备损耗和提高效率的目的。

Description

垃圾自动破碎方法及其集成系统

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，特别涉及在垃圾处理过程中一种对垃圾进行粉碎的自动化方法。同时本发明还涉及一种垃圾破碎的自动化集成系统。

背景技术

人类社会的发展和进步，是随着人们不断的消耗原料和能源来实现的，在原料和能源的消耗中，各种废弃物即垃圾也在不断地产生着。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垃圾也在日益增加。而垃圾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，垃圾的产生量也就越大。现代人们生产生活产生的垃圾增长速度已远远超过了垃圾在自然界降解的速度，此类现象最终会带来垃圾包围人类，垃圾毁灭人类的现象。

鉴于上述问题的严重性，世界各国，尤其是主要的工业化国家，也意识到了垃圾处理的必要性，开始注意和研究垃圾处理的问题。目前的垃圾处理状况虽然有所发展.但仍仅仅局限于垃圾分捡、垃圾焚烧、垃圾填埋。垃圾分捡仅仅是对垃圾进行了分类，有的已实现了部分垃圾的回收利用，如分捡出来的废玻璃等，但大部分垃圾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，未作处理的这种垃圾将继续污染环境，影响人类的生活；垃圾焚烧也是处理的一种方式，这种方式的缺点是：对垃圾的适应能力差，不能对所有的垃圾都能有效地焚烧降解，对垃圾的硬度、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二次污染；垃圾填埋方法仅仅将垃圾换了个地方存放，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。发酵堆肥也是垃圾的一种处理方式，但适用范围极小。

现在，有的已开发出垃圾综合处理技术，经过分捡的垃圾分类处理，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，就是垃圾的尺寸问题，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，垃圾的粉碎问题已成为整个垃圾处理过程的关键技术。目前的垃圾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。不仅进入破碎机的垃圾质量不容易控制，从而引起粗大、锋利的硬物进入破碎机造成机械损坏，因垃圾的有害物质较多，在粉碎过程中容易造成粉尘飞扬，也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。如何解决垃圾粉碎中产生的这些问题已是必须解决的问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种垃圾自动破碎方法，以提高垃圾破碎效率改善垃圾处理工作环境。同时提供一种垃圾自动破碎集成系统，以实现上述方法。

本发明的垃圾自动破碎方法是这样实现的，首先对垃圾进行分捡预处理，接着进行以下步骤：

a、输送垃圾：通过输送带等设备对经过分捡的垃圾，按垃圾性质和垃圾的尺寸进行分类输送，输送的目的是将不同的垃圾运送到适合的破碎机；

b、给料：输送带上的垃圾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：垃圾经给料口进入粗破碎机以后，在粗破碎机内进行粗破碎，使垃圾的尺寸减小成为粗垃圾颗粒；

d、筛分：经粗破碎的粗垃圾颗粒进入筛分机，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：经筛分的筛下垃圾颗粒进入二次破碎机，进行第二次的破碎，使垃圾颗粒的粒度进一步减小；

f、带检查筛分：该二次破碎的垃圾颗粒进入二次筛分机进行筛分，并检查筛分状态，筛下垃圾颗粒进入下一步工序，筛上垃圾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垃圾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垃圾颗粒输送到精破碎的粉碎机内，进行粉碎，将垃圾颗粒粉碎成垃圾粉；

h、预先筛分破碎：二次筛分的筛下垃圾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，将垃圾粉粉碎成粒度更小的垃圾粉末，该垃圾粉末就可以进入下一步的垃圾处理，如焚烧发电、堆肥等。

本发明还提供一种垃圾自动破碎集成系统，包括垃圾给料子系统、垃圾破碎子系统、垃圾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；该垃圾给料子系统包括垃圾机械输送装置、给料口机械控制装置、传感器、数据采集器和执行子系统计算机；垃圾破碎子系统包括固体垃圾破碎装置、传感器、数据采集器、执行机构和子系统计算机；垃圾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。

上述各子系统计算机采取串联的方式相互连接，并与系统主计算机串联。

上述垃圾自动破碎集成系统还可以包括系统安全管理系统和系统异常处理系统。

其中，垃圾输送装置是传统输送带；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；固体垃圾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；筛分装置包括振动筛和棍筒筛等自动筛分机。

上述的垃圾给料子系统还进一步包括垃圾给料控制模块和垃圾破碎后的清理控制模块；垃圾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；垃圾筛分系统还进一步包括带筛分破碎模块、带检查筛分破碎模块和带预先筛分与检查破碎模块。

上述系统分别实现以下功能，垃圾输送子系统实现对经过预处理的垃圾根据不同的物理化学(破碎特性、硬度、密度、形状、含水率以及垃圾颗料大小)性质分类，并分别选择使用不同的垃圾破碎类型，并根据垃圾的性质分别由执行机构控制进料口的开闭与大小；对经破碎的垃圾分别输送到不同性质的筛分机，收集筛上垃圾颗粒并进行回送和处理，输送合格的垃圾颗粒进入下一步处理工序；垃圾破碎子系统分别根据垃圾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，以达到垃圾破碎的连续性；垃圾筛分子系统对垃圾粒度、密度或不利于后续处理、处置要求的筛上垃圾分离出来，并根据筛分检查，自动进行筛上垃圾的自动收集，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。

垃圾自动破碎集成系统是集中现代全微电子处理技术、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、微处理技术、网络通信技术和计算机软件开发技术。

本垃圾自动破碎集成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是本发明垃圾自动破碎方法工艺流程图；

图2是本发明垃圾自动破碎集成系统的网络结构图；

图3是本发明垃圾自动破碎集成系统给料子系统的功能模块图；

图4是本发明垃圾自动破碎集成系统破碎子系统的功能模块图；

图5是本发明垃圾自动破碎集成系统筛分子系统的功能模块图；

图6是本发明垃圾自动破碎集成系统模块控制流程图；

图7是本发明垃圾自动破碎集成系统控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的垃圾自动破碎方法，首先对垃圾进行分捡预处理，接着进行以下步骤：

a、输送垃圾：通过输送带等设备对经过分捡的垃圾，按垃圾性质和垃圾的尺寸进行分类输送，输送的目的是将不同的垃圾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垃圾自动进入不同的输送带，按不同的路径予以输送；

b、给料：输送带上的垃圾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，以允许符合要求的垃圾进入；

c.粗破碎：垃圾经给料口进入粗破碎机以后，在粗破碎机内进行粗破碎，使垃圾的尺寸减小成为粗垃圾颗粒；

d、筛分：经粗破碎的粗垃圾颗粒进入筛分机，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：经筛分的筛下垃圾颗粒进入二次破碎机，进行第二次的破碎，使垃圾颗粒的粒度进一步减小；

f、带检查筛分：该二次破碎的垃圾颗粒进入二次筛分机进行筛分，并检查筛分状态，筛下垃圾颗粒进入下一步工序，筛上垃圾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垃圾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垃圾颗粒输送到精破碎的粉碎机内，进行粉碎，将垃圾颗粒粉碎成垃圾粉；

h、预先筛分破碎：二次筛分的筛下垃圾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，将垃圾粉粉碎成粒度更小的垃圾粉末，该垃圾粉末就可以进入下一步的垃圾处理，如焚烧发电、堆肥等。

以上方法是通过一集成系统实现的，垃圾自动破碎系统的网络结构如图2所示。该垃圾自动破碎集成系统包括垃圾给料子系统、垃圾破碎子系统和垃圾筛分子系统。

如图3所示，垃圾给料子系统由垃圾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垃圾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垃圾进入不同的破碎机。该给料系统采用数据库管理系统软件INFORMIX开发，以达到垃圾给料的自动化。

如图4所示，垃圾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垃圾进行破碎，其中，各破碎机都由子系统计算机进行控制，根据垃圾成分选择破碎类型，并根据垃圾性质(破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等)以及垃圾颗料大小，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，以达到垃圾破碎的连续性。如垃圾含水量大，则启用湿式破碎机，垃圾尺寸较大则最先起用鄂式破碎机，垃圾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PC机等自动控制系统实现的。

如图5所示，垃圾筛分利用筛分机和子系统PC进行控制检查，并将检查结果传给PC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垃圾与进入筛分的垃圾中小于筛孔孔径的垃圾的重量比率即为筛分效率，具体表示为E＝Q₁(Q*a)*100％

公式中：E—筛分效率％Q—入筛垃圾重量

Q₁—筛下垃圾重量 a—入筛垃圾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，垃圾自动破碎集成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，是该垃圾自动破碎集成系统控制模块流程图。该集成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垃圾尺寸较大，子系统本身通过分析给出该垃圾的传送路径和破碎方式，同时根据主系统的破碎机定位，将垃圾传送到适合该垃圾破碎方式的破碎机；在子系统分析控制的同时，给主系统发送垃圾尺寸信息，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垃圾给料子系统：垃圾给料子系统根据该定位信息开放相应的给料口，并将垃圾到达信息发送给垃圾破碎子系统，垃圾破碎子系统即根据垃圾性质选择破碎比、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，垃圾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垃圾和小于筛孔孔径的如筛垃圾的比率，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垃圾分别进入下一步处理程序和进行后续处理。

如图7所示，该集成系统设有指挥控制中心，分别对各子系统、各模块进行指挥控制，该垃圾自动破碎集成系统是以贝利控制INFI-90系统、福克罗斯的1/A系统、利诺的MAX100系统、西屋电气的WDPF的四种成熟的技术为基础，利用UNIX、INFORMIX和POWERBUILDER软件开发平台开发的。

上述的垃圾自动破碎方法和集成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、垃圾自动输送控制功能；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、垃圾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、为垃圾焚烧式压实提供要求的垃圾粒质；2、为方便有效回收城市垃圾中的可回收利用成分资源；3、使垃圾的比表面积增加，提高焚烧热解、熔融的稳定性和热效率；4、使垃圾中易于在焚烧中产生二次污染的塑料、橡胶、金属从垃圾中分拣出来，以达到控制焚烧尾气源头的效果；5、防止粗大、锋利的城市垃圾损坏运输、分送、焚烧设备；6、便于垃圾焚烧后炉渣产生制砖原料，加快恢复土还原；7、便于有机物的降解堆肥；8、便于垃圾在任何焚烧炉进行焚烧。

Claims (10)

1.一种垃圾自动破碎方法，用以对经过预先分拣的垃圾进行粉碎，其特征在于：包括以下步骤：

a、输送垃圾：通过输送带对经过分捡的垃圾，按垃圾性质和垃圾的尺寸进行分类输送，输送的目的是将不同的垃圾运送到适合的破碎机；

b、给料：输送带上的垃圾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：垃圾经给料口进入粗破碎机以后，在粗破碎机内进行粗破碎，使垃圾的尺寸减小成为粗垃圾颗粒；

d、筛分：经粗破碎的粗垃圾颗粒进入筛分机，在筛分机内进行筛份分级，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：经筛分的筛下垃圾颗粒进入二次破碎机，进行第二次的破碎，使垃圾颗粒的粒度进一步减小；

f、带检查筛分：该二次破碎的垃圾颗粒进入二次筛分机进行筛分，并检查筛分状态，筛下垃圾常颗粒进入下一步工序，筛上垃圾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垃圾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垃圾颗粒输送到精破碎的粉碎机内，进行粉碎，将垃圾颗粒粉碎成垃圾粉；

h、预先筛分破碎：二次筛分的筛下垃圾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，将垃圾粉粉碎成粒度更小的垃圾粉末，该垃圾粉末就可以进入下一步的垃圾处理。

2.一种垃圾自动破碎集成系统，其特征在于：包括垃圾给料子系统、垃圾破碎子系统、垃圾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；该垃圾给料子系统包括垃圾机械输送装置、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；垃圾破碎子系统包括固体垃圾破碎装置、传感器、数据采集器、执行机构和子系统计算机；垃圾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所述的垃圾自动破碎集成系统，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所述的垃圾自动破碎集成系统，其特征在于：垃圾输送装置是传统输送带。

5.根据权利要求2、3或4所述的垃圾自动破碎集成系统，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所述的垃圾自动破碎集成系统，其特征在于：固体垃圾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所述的垃圾自动破碎集成系统，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所述的垃圾自动破碎集成系统，其特征在于：该垃圾给料子系统还进一步包括垃圾输送控制模块、垃圾给料控制模块和垃圾筛分后给料控制模块。

9.根据权利要求2、3或4所述的垃圾自动破碎集成系统，其特征在于：该垃圾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所述的垃圾自动破碎集成系统，其特征在于：该垃圾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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