專利名稱：垃圾自動破碎方法及其集成系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于垃圾處理技術領域，特別涉及在垃圾處理過程中一種對垃圾進行粉碎的自動化方法。同時本發明還涉及一種垃圾破碎的自動化集成系統。
人類社會的發展和進步，是隨著人們不斷的消耗原料和能源來實現的，在原料和能源的消耗中，各種廢棄物即垃圾也在不斷地產生著。生活水平和消費水平的提高也使生產和生活過程中消耗的原料的和能源不斷增加，同時作為生活和生產過程中的各種垃圾也在日益增加。而垃圾的產生量一般是隨社會文明程度成正比的，也就是說，社會文明程度越高，人們的消耗也就越大，垃圾的產生量也就越大。現代人們生產生活產生的垃圾增長速度已遠遠超過了垃圾在自然界降解的速度，此類現象最終會帶來垃圾包圍人類，垃圾毀滅人類的現象。
鑒于上述問題的嚴重性，世界各國，尤其是主要的工業化國家，也意識到了垃圾處理的必要性，開始注意和研究垃圾處理的問題。目前的垃圾處理狀況雖然有所發展，但仍僅僅局限于垃圾分撿、垃圾焚燒、垃圾填埋。垃圾分撿僅僅是對垃圾進行了分類，有的已實現了部分垃圾的回收利用，如分撿出來的廢玻璃等，但大部分垃圾僅僅經過分撿是不能進行無害化處理和再利用的，降解也需要較長的時間，未作處理的這種垃圾將繼續污染環境，影響人類的生活；垃圾焚燒也是處理的一種方式，這種方式的缺點是對垃圾的適應能力差，不能對所有的垃圾都能有效地焚燒降解，對垃圾的硬度、大小和種類都有較高的要求，而且，在焚燒過程中產生的廢氣會造成二次污染；垃圾填埋方法僅僅將垃圾換了個地方存放，由城市搬到農村，由地上轉到了地下。對總體環境的污染來說等于未作任何處理。發酵堆肥也是垃圾的一種處理方式，但適用范圍極小。
現在，有的已開發出垃圾綜合處理技術，經過分撿的垃圾分類處理，有的進焚燒爐進行焚燒；有的進行堆肥；還有的回收利用。不管是焚燒、堆肥還是回收都會涉及到一個重要的問題，就是垃圾的尺寸問題，眾所周知，在焚燒過程中粒度越小效果越好；在堆肥過程中，顆粒越細，分解越快；在回收過程中也是顆粒越小，回收越容易。因此，垃圾的粉碎問題已成為整個垃圾處理過程的關鍵技術。目前的垃圾粉碎一般都是經過粗碎和精碎的過程，且在粉碎前必須有人進行分撿，粉碎過程中也必須進行人工觀察和控制。不僅進入破碎機的垃圾質量不容易控制，從而引起粗大、鋒利的硬物進入破碎機造成機械損壞，因垃圾的有害物質較多，在粉碎過程中容易造成粉塵飛揚，也極不利于操作人員的勞動保護，直接影響到工作人員的身體健康。如何解決垃圾粉碎中產生的這些問題已是必須解決的問題。
鑒于以上問題，本發明的目的在于提供一種垃圾自動破碎方法，以提高垃圾破碎效率改善垃圾處理工作環境。同時提供一種垃圾自動破碎集成系統，以實現上述方法。
本發明的垃圾自動破碎方法是這樣實現的，首先對垃圾進行分撿預處理，接著進行以下步驟a、輸送垃圾通過輸送帶等設備對經過分撿的垃圾，按垃圾性質和垃圾的尺寸進行分類輸送，輸送的目的是將不同的垃圾運送到適合的破碎機；b、給料輸送帶上的垃圾傳送到粗破碎機的給料口，通過給料口進入破碎機；c．粗破碎垃圾經給料口進入粗破碎機以后，在粗破碎機內進行粗破碎，使垃圾的尺寸減小成為粗垃圾顆粒；d、篩分經粗破碎的粗垃圾顆粒進入篩分機，在篩分機內進行篩分分級，通過篩孔的較小顆粒繼續下一步的工序，未通過篩孔的篩上顆粒經收集，同時對該篩上顆粒進行回送到進料口，進行再次破碎；e、二次破碎經篩分的篩下垃圾顆粒進入二次破碎機，進行第二次的破碎，使垃圾顆粒的粒度進一步減小；f、帶檢查篩分該二次破碎的垃圾顆粒進入二次篩分機進行篩分，并檢查篩分狀態，篩下垃圾顆粒進入下一步工序，篩上垃圾顆粒經收集回送到一次篩分機的篩下，與經一次篩分的篩下垃圾顆粒一起進入二次破碎工序；g、精粉碎經二次篩分后的篩下垃圾顆粒輸送到精破碎的粉碎機內，進行粉碎，將垃圾顆粒粉碎成垃圾粉；h、預先篩分破碎二次篩分的篩下垃圾粉輸送到帶預先篩分功能的粉碎機中，先經預先篩分，再進行粉碎，將垃圾粉粉碎成粒度更小的垃圾粉末，該垃圾粉末就可以進入下一步的垃圾處理，如焚燒發電、堆肥等。
本發明還提供一種垃圾自動破碎集成系統，包括垃圾給料子系統、垃圾破碎子系統、垃圾篩分子系統和控制中心，分別用于輸送、破碎、篩分和系統運行控制；其中各子系統均包括機械處理裝置和自動化控制網絡管理系統；該垃圾給料子系統包括垃圾機械輸送裝置、給料口機械控制裝置、傳感器、數據采集器和執行子系統計算機；垃圾破碎子系統包括固體垃圾破碎裝置、傳感器、數據采集器、執行機構和子系統計算機；垃圾篩分系統包括篩分裝置、傳感器、數據采集器、執行機構和子系統計算機；系統控制中心包括主計算機。
上述各子系統計算機采取串聯的方式相互連接，并與系統主計算機串聯。
上述垃圾自動破碎集成系統還可以包括系統安全管理系統和系統異常處理系統。
其中，垃圾輸送裝置是傳統輸送帶；給料口機械控制裝置是可以開合并能控制開合程度的裝置；固體垃圾破碎裝置包括鄂式破碎機、錘式破碎機、沖擊式破碎機、剪切式破碎機、輥式破碎機、球磨機、低溫破碎機、濕式破碎機、半濕式破碎機；篩分裝置包括振動篩和棍筒篩等自動篩分機。
上述的垃圾給料子系統還進一步包括垃圾給料控制模塊和垃圾破碎后的清理控制模塊；垃圾破碎子系統還進一步包括自動調節破碎比模塊、自動調節破碎程序模塊和自動調節破碎機速率模塊；垃圾篩分系統還進一步包括帶篩分破碎模塊、帶檢查篩分破碎模塊和帶預先篩分與檢查破碎模塊。
上述系統分別實現以下功能，垃圾輸送子系統實現對經過預處理的垃圾根據不同的物理化學(破碎特性、硬度、密度、形狀、含水率以及垃圾顆料大小)性質分類，并分別選擇使用不同的垃圾破碎類型，并根據垃圾的性質分別由執行機構控制進料口的開閉與大小；對經破碎的垃圾分別輸送到不同性質的篩分機，收集篩上垃圾顆粒并進行回送和處理，輸送合格的垃圾顆粒進入下一步處理工序；垃圾破碎子系統分別根據垃圾的性質自動選擇不同的破碎比，自動選擇破碎程序和自動選擇破碎速率，并預先在各破碎機之間的子PC機安裝已知處理模塊，以達到垃圾破碎的連續性；垃圾篩分子系統對垃圾粒度、密度或不利于后續處理、處置要求的篩上垃圾分離出來，并根據篩分檢查，自動進行篩上垃圾的自動收集，與篩下物進行后續處理。
系統安全管理子系統和系統異常處理系統監視整個系統的運行狀態并進行實時處理。
垃圾自動破碎集成系統是集中現代全微電子處理技術、現代通信網絡技術、人機聯系技術和自動控制的統一體，它具有自動控制功能、集中化的信息管理和操作顯示功能，而且還有大規模數據采集、數據處理功能以用很強的數據通信能力、自動控制技術、微處理技術、網絡通信技術和計算機軟件開發技術。
本垃圾自動破碎集成系統設計采用光纖數據高速公路，采用環行拓展結構，環行光纖數據高速公路具有抗磁干擾、抗射頻干擾、抗一切電信號干擾、抗雷電、耐腐蝕、耐潮濕和無接地回路的優點，有極高的可靠性，并采用令牌傳遞方式，以要求破碎系統的各子系統具有良好的響應速度，能夠滿足系統的分布式實時控制要求。
下面結合附圖對本垃圾自動破碎方法及集成系統進行說明

圖1是本發明垃圾自動破碎方法工藝流程圖；圖2是本發明垃圾自動破碎集成系統的網絡結構圖；圖3是本發明垃圾自動破碎集成系統給料子系統的功能模塊圖；圖4是本發明垃圾自動破碎集成系統破碎子系統的功能模塊圖；圖5是本發明垃圾自動破碎集成系統篩分子系統的功能模塊圖；圖6是本發明垃圾自動破碎集成系統模塊控制流程圖；圖7是本發明垃圾自動破碎集成系統控制流程圖。
如圖1所示，本發明的垃圾自動破碎方法，首先對垃圾進行分撿預處理，接著進行以下步驟a、輸送垃圾通過輸送帶等設備對經過分撿的垃圾，按垃圾性質和垃圾的尺寸進行分類輸送，輸送的目的是將不同的垃圾運送到適合的破碎機；如將尺寸較大的輸送到鄂式破碎機、而尺寸較小的輸送到輥式破碎機、橡膠塑料等輸送到剪切式破碎機、含水量較大的輸送到半濕或濕式破碎機等；通過系統的自動控制可以實現不同的垃圾自動進入不同的輸送帶，按不同的路徑予以輸送；b、給料輸送帶上的垃圾傳送到粗破碎機的給料口，通過給料口進入破碎機；給料口的開閉和大小通過系統自動控制，以允許符合要求的垃圾進入；c．粗破碎垃圾經給料口進入粗破碎機以后，在粗破碎機內進行粗破碎，使垃圾的尺寸減小成為粗垃圾顆粒；d、篩分經粗破碎的粗垃圾顆粒進入篩分機，在篩分機內進行篩分分級，通過篩孔的較小顆粒繼續下一步的工序，未通過篩孔的篩上顆粒經收集，同時對該篩上顆粒進行回送到進料口，進行再次破碎；e、二次破碎經篩分的篩下垃圾顆粒進入二次破碎機，進行第二次的破碎，使垃圾顆粒的粒度進一步減小；f、帶檢查篩分該二次破碎的垃圾顆粒進入二次篩分機進行篩分，并檢查篩分狀態，篩下垃圾顆粒進入下一步工序，篩上垃圾顆粒經收集回送到一次篩份機的篩下，與經一次篩分的篩下垃圾顆粒一起進入二次破碎工序；g、精粉碎經二次篩分后的篩下垃圾顆粒輸送到精破碎的粉碎機內，進行粉碎，將垃圾顆粒粉碎成垃圾粉；h、預先篩分破碎二次篩分的篩下垃圾粉輸送到帶預先篩分功能的粉碎機中，先經預先篩分，再進行粉碎，將垃圾粉粉碎成粒度更小的垃圾粉末，該垃圾粉末就可以進入下一步的垃圾處理，如焚燒發電、堆肥等。
以上方法是通過一集成系統實現的，垃圾自動破碎系統的網絡結構如圖2所示。該垃圾自動破碎集成系統包括垃圾給料子系統、垃圾破碎子系統和垃圾篩分子系統。
如圖3所示，垃圾給料子系統由垃圾輸送裝置及系統控制裝置組成，輸送裝置是普通輸送帶，用電機或其它機械做動力，帶動輸送帶運轉而將垃圾送往進行破碎處理的設備；系統控制裝置由子系統計算機利用攝像頭、遙感器、傳感器、數據采集器和執行機構與分別在輸送、給料、篩分收集給料三個模塊對輸送帶進行控制，該系統能根據自動采集的信息數據進行自動分析，分別控制不同性質的垃圾進入不同的破碎機。該給料系統采用數據庫管理系統軟件INFORMIX開發，以達到垃圾給料的自動化。
如圖4所示，垃圾破碎系統設有各種形式的破碎機，包括鄂式破碎機、錘式破碎機、沖擊式破碎機、剪切式破碎機、輥式破碎機、球磨機、低溫破碎機、濕式破碎機、半濕式破碎機，以分別對不同性質的垃圾進行破碎，其中，各破碎機都由子系統計算機進行控制，根據垃圾成分選擇破碎類型，并根據垃圾性質(破碎特性、硬度、密度、形狀、含水率等)以及垃圾顆料大小，預先在各破碎機之間的子PC機安裝已知處理模塊，由執行機構自動控制各破碎金的啟閉、自動選擇破碎比、自動選擇破碎程序、自動選擇破碎速率等，以達到垃圾破碎的連續性。如垃圾含水量大，則啟用濕式破碎機，垃圾尺寸較大則最先起用鄂式破碎機，垃圾尺寸較小的可直接進入二次破碎或帶預先檢查篩分破碎階段。這些都是通過現場傳感器采集數據與PC機等自動控制系統實現的。
如圖5所示，垃圾篩分利用篩分機和子系統PC進行控制檢查，并將檢查結果傳給PC機進行自動顯控制，篩分效率控制通過以下辦法實現，在帶檢查篩分中設置重量儀，通過單位時間內篩下垃圾與進入篩分的垃圾中小于篩孔孔徑的垃圾的重量比率即為篩分效率，具體表示為E=Q1/(Q*a/100)*100％=Q1/(Q*a)*104％公式中E-篩分效率％ Q-入篩垃圾重量Q1-篩下垃圾重量 a-入篩垃圾中小于篩孔的細料含量％可以通過檢測到的篩分效率來控制篩分機的動作，達到最好效果。
如圖6所示，垃圾自動破碎集成系統還包括系統安全管理系統和系統異常處理系統，它們通過傳感器感知系統各部的運轉狀態，進行處理，并傳回系統控制中心，再由控制中心發出指令，對系統異常情況進行協調處理。
如圖6所示，是該垃圾自動破碎集成系統控制模塊流程圖。該集成系統的特征是對整個系統進行集成控制和集成管理，系統個子系統之間通過高速通信網進行通信、協調控制和統一管理。如給料子系統通過傳感器檢測到欲破碎的垃圾尺寸較大，子系統本身通過分析給出該垃圾的傳送路徑和破碎方式，同時根據主系統的破碎機定位，將垃圾傳送到適合該垃圾破碎方式的破碎機；在子系統分析控制的同時，給主系統發送垃圾尺寸信息，該尺寸信息被破碎主系統和破碎系統接收后，通過分析給出最佳的破碎方式，選擇適合的破碎機，再將該破碎機的定位信息發送到垃圾給料子系統；垃圾給料子系統根據該定位信息開放相應的給料口，并將垃圾到達信息發送給垃圾破碎子系統，垃圾破碎子系統即根據垃圾性質選擇破碎比、破碎程序、和破碎速率，自動開啟破碎機立即破碎；子系統開始破碎后，迅速將破碎信息發送給篩分子系統，垃圾篩分子系統根據破碎子系統發送的信息進行分析，確定篩分方式和篩分路徑；篩分機啟動后，啟動傳感器重量測試儀定時測定篩下垃圾和小于篩孔孔徑的如篩垃圾的比率，計算篩分效率，并發送信息給破碎子系統和給料子系統，以協調各子系統正常運行；篩上顆粒經自動收集器收集，在篩分給料控制模塊的控制下回送到相應的給料口，進行再次破碎；對已符合破碎要求的篩下垃圾分別進入下一步處理程序和進行后續處理。
如圖7所示，該集成系統設有指揮控制中心，分別對個子系統、各模塊進行指揮控制，該垃圾自動破碎集成系統是以貝利控制INFI-90系統、福克羅斯的1/A系統、利諾的MAX100系統、西屋電氣的WDPF的四種成熱的技術為基礎，利用UNIX、INFORMIX和POWERBUILDER軟件開發平臺開發的。
上述的垃圾自動破碎方法和集成系統通過利用現代高速計算機網絡系統，分別對破碎過程進行實時控制，能實現以下功能1、垃圾自動輸送控制功能；2、自動調節破碎比功能；3、篩分自動控制功能；4、自動調節破碎程序功能；5、垃圾破碎后自動清理功能；6、各破碎機運作狀態顯示功能；7、異常處理控制功能；8、信息數據采集控制功能。通過以上功能達到了以下目的1、為垃圾焚燒式壓實提供要求的垃圾粒質；2、為方便有效回收城市垃圾中的可回收利用成分資源；3、使垃圾的比表面積增加，提高焚燒熱解、熔融的穩定性和熱效率；4、使垃圾中易于在焚燒中產生二次污染的塑料、橡膠、金屬從垃圾中分揀創見來，以達到控制焚燒尾氣源頭的效果；5、防止粗大、鋒利的城市垃圾損壞運輸、分送、焚燒設備；6、便于垃圾焚燒后爐渣產生制磚原料，加快恢復土還原；7、便于有機物的降解堆肥；8、便于垃圾在任何焚燒爐進行焚燒。
權利要求
1．一種垃圾自動破碎方法，用以對經過預先分揀的垃圾進行粉碎，其特征在于包括以下步驟a、輸送垃圾通過輸送帶等設備對經過分撿的垃圾，按垃圾性質和垃圾的尺寸進行分類輸送，輸送的目的是將不同的垃圾運送到適合的破碎機；b、給料輸送帶上的垃圾傳送到粗破碎機的給料口，通過給料口進入破碎機；c．粗破碎垃圾經給料口進入粗破碎機以后，在粗破碎金內進行粗破碎，使垃圾的尺寸減小成為粗垃圾顆粒；d、篩分經粗破碎的粗垃圾顆粒進入篩分機，在篩分機內進行篩份分級，通過篩孔的較小顆粒繼續下一步的工序，未通過篩孔的篩上顆粒經收集，同時對該篩上顆粒進行回送到進料口，進行再次破碎；e、二次破碎經篩分的篩下垃圾顆粒進入二次破碎機，進行第二次的破碎，使垃圾顆粒的粒度進一步減小；f、帶檢查篩分該二次破碎的垃圾顆粒進入二次篩分機進行篩分，并檢查篩分狀態，篩下垃圾常顆粒進入下一步工序，篩上垃圾顆粒經收集回送到一次篩分機的篩下，與經一次篩分的篩下垃圾顆粒一起進入二次破碎工序；g、精粉碎經二次篩分后的篩下垃圾顆粒輸送到精破碎的粉碎機內，進行粉碎，將垃圾顆粒粉碎成垃圾粉；h、預先篩分破碎二次篩分的篩下垃圾粉輸送到帶預先篩分功能的粉碎機中，先經預先篩分，再進行粉碎，將垃圾粉粉碎成粒度更小的垃圾粉末，該垃圾粉末就可以進入下一步的垃圾處理，如焚燒發電、堆肥等。
2．一種垃圾自動破碎集成系統，其特征在于包括垃圾給料子系統、垃圾破碎子系統、垃圾篩分子系統和控制中心，分別用于輸送、破碎、篩分和系統運行控制；其中各子系統均包括機械處理裝置和自動化控制網絡管理系統；該垃圾給料子系統包括垃圾機械輸送裝置、給料口機械控制裝置、傳感器、數據采集器、執行機構和子系統計算機；垃圾破碎子系統包括固體垃圾破碎裝置、傳感器、數據采集器、執行機構和子系統計算機；垃圾篩分系統包括篩分裝置、傳感器、數據采集器、執行機構和子系統計算機；系統控制中心包括主計算機。
3．根據權利要求2所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于所述個子系統計算機采取串聯的方式，并與系統控制中心主計算機串聯。
4．根據權利要求2所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于還包括系統安全管理系統和系統異常處理系統。
5．根據權利要求2、3或4所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于垃圾輸送裝置是傳統輸送帶。
6．根據權利要求2、3或4所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于給料口機械控制裝置是可以開合并能控制開合程度的裝置。
7．根據權利要求2、3或4所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于固體垃圾破碎裝置包括鄂式破碎機、錘式破碎機、沖擊式破碎機、剪切式破碎機、輥式破碎機、球磨機、低溫破碎機、濕式破碎機、半濕式破碎機。
8．根據權利要求2、3或4所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于篩分裝置包括振動篩和滾筒篩。
9．根據權利要求2、3或4所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于該垃圾給料子系統還進一步包括垃圾輸送控制模塊、垃圾給料控制模塊和垃圾篩分后給料控制模塊。
10．根據權利要求2、3或4所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于該垃圾破碎子系統還進一步包括自動調節破碎比模塊、自動調節破碎程序模塊和自動調節破碎機速率模塊。
11．根據權利要求2、3或4所述的垃圾自動破碎集成系統，其特征在于該垃圾篩分系統還進一步包括篩分破碎模塊、帶檢查篩分破碎模塊和帶預先篩分與檢查破碎模塊。
全文摘要
本發明公開了一種垃圾自動破碎方法和該實現方法的集成系統,通過傳感器、數據采集器、執行機構和計算機系統組成的高速計算機通信網絡形成控制系統,來控制垃圾的自動輸送、自動控制給料、自動破碎、自動篩分、自動回送再篩分的過程,減輕了人的勞動強度,降低了人員垃圾接觸的危險,同時可以實現減少設備損耗和提高效率的目的。
文檔編號B09B3/00GK1322591SQ0111828
公開日2001年11月21日 申請日期2001年5月28日 優先權日2001年5月28日
發明者吳桐 申請人:吳桐