基于高压挤压的生活垃圾预处理系统及方法与流程

本发明涉及生活垃圾处理领域，具体涉及一种基于高压挤压的生活垃圾预处理系统及方法。

背景技术：

依靠预处理设备达到生活垃圾分选效果，将预处理作为焚烧、填埋或堆肥的前置工序，是目前我国处理生活垃圾较为普遍的方式。常用的预处理设备主要有破碎机、滚筒筛、风选设备、振动筛、磁选机等。对于垃圾焚烧，通过预处理环节可以去除渣土等无机不燃成分，提高垃圾的热值；对于堆肥处理，通过预处理环节可以将金属、塑料、玻璃、灰土以及石块等不可堆腐的无机物分离出来，从而提高垃圾中有机质的含量，降低堆肥中的杂质含量；对于填埋而言，通过预处理可以将垃圾中的金属和塑料等可利用资源回收，可燃物和有机物选出，实现了垃圾的减量化，降低了填埋量。

然而，由于我国生活垃圾的特点，上述预处理的分选效果较差，表现在以下几个方面：(1)垃圾含水率高，干湿混杂，大袋套小袋现象严重，严重影响分选效果；(2)系统庞大、建设费用高，整体能耗高，运行维护成本大；(3)噪声、臭气、污水和粉尘污染严重；(4)人工辅助分选必不可少，工作环境恶劣。长期以来，上述问题一直没有克服，垃圾预处理一直处于一个较低的水平。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基于高压挤压的生活垃圾预处理系统及方法，能有效处理干湿混杂的垃圾，提升分选效果且能耗低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种基于高压挤压的生活垃圾预处理系统，其特征在于，包括：

垃圾抓斗1、料仓2、链板机3、第一皮带输送机4、破袋筛分机5、第二皮带输送机6、第三皮带输送机10、进料缓冲仓7、高压挤压机8、第四皮带输送机9、干垃圾分选子系统、螺旋输送机15；其中，

所述垃圾抓斗1设置在所述料仓2处，与所述料仓2相对应；

所述料仓2依次经链板机3、皮带输送机4与所述破袋筛分机5连接；

所述破袋筛分机5的筛下物出口依次经第二皮带输送机6、进料缓冲仓7与所述高压挤压机8连接；

所述高压挤压机8设有挤压湿料出口和挤压干料出口，所述挤压湿料出口与所述螺旋输送机15连接，所述挤压干料出口依次经所述第四皮带输送机9、第三皮带输送机10与所述干垃圾分选子系统的干垃圾入口连接；

所述高压挤压机8采用两段式挤压和复合式推料出料的高压挤压机；

所述破袋筛分机5的筛上物出口经第三皮带输送机10与所述干垃圾分选子系统的干垃圾入口连接；

所述干垃圾分选子系统分别设有干垃圾入口、塑料垃圾出口、金属垃圾出口、建筑垃圾出口和可燃垃圾出口。

本发明实施例还提供一种基于高压挤压的生活垃圾预处理方法，采用本发明所述的预处理系统，包括以下步骤：

步骤①：垃圾抓斗抓料；用垃圾抓斗抓取所处理的垃圾；

步骤②：料仓暂存；垃圾抓斗抓取的垃圾放入料仓暂存；

步骤③：链板机给料；经链板机向第一皮带输送机输送料仓内的垃圾；

步骤④：第一皮带输送机输送；经第一皮带输送机向破袋筛分机输送垃圾；

步骤⑤：破袋筛分；垃圾进入破袋筛分机5进行破袋筛分，破袋对象为直径大于150mm的袋装垃圾，破袋率大于80％；

步骤⑥：筛下物垃圾皮带输送机输送；将破袋筛分机5的筛下物垃圾经第二皮带输送机4输送至进料缓冲仓7；

步骤⑦：高压挤压机进料缓存；在进料缓冲仓7内缓存垃圾，待垃圾达到一定量后向高压挤压机输送；

步骤⑧：高压挤压机干湿分离；对进入的垃圾以高压挤压方式进行干湿分离，并分别输出分离后的干、湿垃圾，分离后的干垃圾含水率低于40％；

步骤⑨：挤压干料皮带输送机输送；将高压挤压机输出的干垃圾经第四输送机输送至干垃圾分选子系统进行分选处理；

步骤⑩：筛上物垃圾皮带输送机输送；将破袋筛分机5的筛上物垃圾经第三皮带输送机4输送至干垃圾分选子系统进行分选处理；

进入干垃圾分选子系统的干垃圾依次经风选、磁选、弹跳分选来分选出塑料垃圾、金属垃圾、建筑垃圾和可燃垃圾后输出；

所述高压挤压机输出的湿垃圾作为有机垃圾经螺旋输送机输出。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的生活垃圾预处理系统及方法，具有以下有益效果：

通过设置有机连接的垃圾抓斗、料仓、链板机、第一皮带输送机、破袋筛分机、第二皮带输送机、第三皮带输送机、进料缓冲仓、高压挤压机、第四皮带输送机、干垃圾分选子系统和螺旋输送机，其中，用高压挤压机进行干湿分离，依靠超强的高压挤压力将易流动的有机垃圾从原始垃圾中分离出来，而大部分的固体物质如塑料、较大纤维、砂石、金属等因不具有流动性而留在挤压腔内，从而实现干湿分离；高压挤压干湿分离设备具有超强的高压挤压力，可以适用于未经破碎处理的生活垃圾。干湿分离之后的垃圾再进行分选；生活垃圾进行高压挤压干湿分离设备前不需要破碎处理，降低了能耗，仅经过破袋筛分处理，筛上物垃圾含水率较低热值较高，不需要进行高压挤压干湿分离，从而降低整个系统的能耗。为了控制筛上物垃圾较低的含水率，筛孔要比常规的生活垃圾滚筒筛分机大；高压挤压机采用两段式挤压和复合式推料出料，其挤压行程短、挤压过程紧凑、工作效率高从而能耗大大降低。两段式挤压即第一段为作为预挤压的一次挤压，第二段作为主挤压的二次挤压；复合式推料即挤压结束排干料阶段由设置在第二二次挤压头结构上的出料油缸推动主挤压头出料，而不是由主油缸推动第二二次挤压头推料出料；生活垃圾经过破袋筛分处理和高压挤压处理后所得的干垃圾含水率较低，依次经过干垃圾分选子系统进行风选分拣塑料、磁选分拣金属铁、弹跳分选分拣建筑类垃圾，最后所得为热值较高的可燃垃圾。经过高压挤压处理后所得的湿垃圾为有机垃圾。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的预处理系统构成示意图；

图2为本发明实施例提供的高压挤压机结构俯视图；

图3为本发明实施例提供的高压挤压机结构侧视图；

图4为本发明实施例提供的高压挤压机闸门结构正视图；

图5为本发明实施例提供的高压挤压机闸门结构侧视图；

图6为本发明实施例提供的预处理方法流程图；

图中：1-垃圾抓斗；2-料仓；3-链板机；4-第一皮带输送机；5-破袋筛分机；6-第二皮带输送机；7-进料缓冲仓；8-高压挤压机；9-第四皮带输送机；10-第三皮带输送机；11-塑料分选机；12-第五皮带输送机；13-磁选机；14-弹跳分选机；15-螺旋输送机；

81-进料口；82-挤压腔；83-干料出料口；84-湿料出料口；85-机架；811-一次挤压头；812-一次挤压油缸；813-插拔销；821-第一二次挤压头；831-第二二次挤压头；822-二次挤压油缸；832-排料油缸；841-闸门；842-闸门油缸。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，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，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于高压挤压的生活垃圾预处理系统，包括：

垃圾抓斗1、料仓2、链板机3、第一皮带输送机4、破袋筛分机5、第二皮带输送机6、第三皮带输送机10、进料缓冲仓7、高压挤压机8、第四皮带输送机9、干垃圾分选子系统、螺旋输送机15；其中，

所述垃圾抓斗1设置在所述料仓2处，与所述料仓2相对应；

所述料仓2依次经链板机3、皮带输送机4与所述破袋筛分机5连接；

所述破袋筛分机5的筛下物出口依次经第二皮带输送机6、进料缓冲仓7与所述高压挤压机8连接；

所述高压挤压机8设有挤压湿料出口和挤压干料出口，所述挤压湿料出口与所述螺旋输送机15连接，所述挤压干料出口依次经所述第四皮带输送机9、第三皮带输送机10与所述干垃圾分选子系统的干垃圾入口连接；

所述破袋筛分机5的筛上物出口经第三皮带输送机10与所述干垃圾分选子系统的干垃圾入口连接；

所述干垃圾分选子系统分别设有干垃圾入口、塑料垃圾出口、金属垃圾出口、建筑垃圾出口和可燃垃圾出口。

如图2、3所示，上述生活垃圾预处理系统中的高压挤压机8包括：

进料斗81、挤压腔82、干料出料口83、湿料出料口84、机架85、一次挤压机构、二次挤压机构、闸门机构、液压站及电控系统；其中，

各部件均设在所述机架85上；

所述进料斗81设在所述挤压腔82上方，与所述挤压腔82内连通；

所述一次挤压机构垂直于所述挤压腔82布置在所述机架85上，所述一次挤压机构的一次挤压头伸入到所述挤压腔82内，能在所述挤压腔82内移动对垃圾物料进行挤压；

所述一次挤压机构设有能锁定所述一次挤压机构的一次挤压头位置的锁定装置；

所述二次挤压机构与所述挤压腔82同轴布置在所述机架85上，所述二次挤压机构的第二二次挤压头831的前端伸入到所述挤压腔82内，该第二二次挤压头831的后端设有排料油缸832(具体的，排料油缸832固定在第一二次挤压头821上，排料油缸832的油缸杆与第二二次挤压头831连接，能向前推动第二二次挤压头831)，第二二次挤压头831能在该挤压腔82内移动对垃圾物料进行挤压，所述排料油缸832能推动所述第二二次挤压头831将挤压腔82内挤压后的干垃圾物料排出；通过设置排料油缸832形成一种复合缸的行程短的能耗低的二次挤压机构；

所述一次挤压机构与所述二次挤压机构相互垂直；

所述挤压腔82内壁和一次挤压头811端部设有湿垃圾排出通孔；

与所述二次挤压机构同轴的所述挤压腔82前端设有所述干料出料口83，所述干料出料口83前的所述挤压腔82内设有所述闸门机构；

所述挤压腔82的下端设有所述湿料出料口84；

所述一次挤压机构、二次挤压机构和闸门机构分别与所述液压站及电控系统连接。

上述高压挤压机8的一次挤压机构包括：

一次挤压油缸822、所述一次挤压头811和作为锁定装置的两组插拔销813；其中，

所述一次挤压头811后端与所述一次挤压油缸812连接，该一次挤压头811前端伸入到所述挤压腔82内；

所述两组插拔销13分别设在所述一次挤压头811两侧，能插入固定住所述一次挤压头811的位置；

所述一次挤压油缸812与所述液压站及电控系统连接。

上述高压挤压机8的二次挤压机构包括：二次挤压油缸822、第一二次挤压头821、所述第二二次挤压头831和所述排料油缸832；其中，

所述第一二次挤压头821后端与所述二次挤压油缸822连接；

所述第一二次挤压头821与所述第二二次挤压头831为分体结构，所述第一二次挤压头821与所述第二二次挤压头831呈同轴布置，所述第一二次挤压头821前端与所述第二二次挤压头831的后端接触连接，为接触式活动连接；

所述第二二次挤压头831的后端设置所述排料油缸832，该第二二次挤压头831的前端设在所述挤压腔82内；

所述二次挤压油缸822和排料油缸832分别与所述液压站及电控系统连接；

所述二次挤压油缸822在所述挤压腔82内产生的压力范围为0～80MPa；该二次挤压油缸822产生的最大推力为所述一次挤压机构的一次挤压油缸812产生最大推力的3～5倍。

如图4、5所示，上述高压挤压机8的闸门机构包括：

闸门和闸门油缸，所述闸门设在所述干料出料口83前的所述挤压腔82内，该闸门841垂直于所述挤压腔82，所述闸门841与所述闸门油缸842连接；

所述闸门油缸842与所述液压站及电控系统连接。

上述生活垃圾预处理系统中的干垃圾分选子系统包括：塑料风选机11、第五皮带输送机12、磁选机13和弹跳分选机14；其中，

所述塑料风选机11设有干垃圾入口、塑料垃圾出口和非塑料垃圾出口，所述非塑料垃圾出口经所述第五皮带输送机12与所述磁选机13连接；

所述磁选机13设有金属垃圾出口和非金属垃圾出口，所述非金属垃圾出口与所述弹跳分选机14连接；

所述弹跳分选机14设有建筑垃圾出口和可燃垃圾出口。

上述干垃圾分选子系统的磁选机采用跨带磁选机。

上述生活垃圾预处理系统中的破袋筛分机采用筛网的筛孔直径为150～200mm的滚筒式筛分机，破袋率大于80％；

所述进料缓冲仓内设有控制所述高压挤压机启停的料位开关；

所述螺旋输送机采用无轴螺旋输送机。

参见图6，本发明实施例还提供一种基于高压挤压的生活垃圾预处理方法，采用上述的预处理系统，包括以下步骤：

步骤①：垃圾抓斗抓料；用垃圾抓斗抓取所处理的垃圾；

步骤②：料仓暂存；垃圾抓斗抓取的垃圾放入料仓暂存；

步骤③：链板机给料；经链板机向第一皮带输送机输送料仓内的垃圾；

步骤④：第一皮带输送机输送；经第一皮带输送机向破袋筛分机输送垃圾；

步骤⑤：破袋筛分；垃圾进入破袋筛分机5进行破袋筛分，破袋对象为直径大于150mm的袋装垃圾，破袋率大于80％；

步骤⑥：筛下物垃圾皮带输送机输送；将破袋筛分机5的筛下物垃圾经第二皮带输送机4输送至进料缓冲仓7；

步骤⑦：高压挤压机进料缓存；在进料缓冲仓7内缓存垃圾，待垃圾达到一定量后向高压挤压机输送；

步骤⑧：高压挤压机干湿分离；对进入的垃圾以高压挤压方式进行干湿分离，并分别输出分离后的干、湿垃圾，分离后的干垃圾含水率低于40％；

步骤⑨：挤压干料皮带输送机输送；将高压挤压机输出的干垃圾经第四输送机输送至干垃圾分选子系统进行分选处理；

步骤⑩：筛上物垃圾皮带输送机输送；将破袋筛分机5的筛上物垃圾经第三皮带输送机4输送至干垃圾分选子系统进行分选处理；

进入干垃圾分选子系统的干垃圾依次经风选、磁选、弹跳分选来分选出塑料垃圾、金属垃圾、建筑垃圾和可燃垃圾后输出；

所述高压挤压机输出的湿垃圾作为有机垃圾经螺旋输送机输出。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

图1为本发明的基于高压挤压的生活垃圾预处理系统，图2为本发明的高压挤压机8的侧视图，图3为本发明的高压挤压机8的俯视图，该高压挤压机8包括：进料斗81、挤压腔82、干料出料口83、湿料出料口84、机架85、一次挤压头811、一次挤压油缸812、插拔销813、第一二次挤压头821、第二二次挤压头831、二次挤压油缸822、排料油缸832、闸门841和闸门油缸842，另外的液压站及电控系统未在图上标出。

其中，进料斗81与一次挤压机构的一次挤压头811呈垂直布置，一次挤压头811与二次挤压机构的第一二次挤压头821和第二二次挤压头831呈垂直布置，干料出料口83与第一二次挤压头821、第二二次挤压头831呈同轴布置，闸门841与挤压腔82呈垂直布置；

挤压腔82内壁和一次挤压头811端部开有供湿垃圾排出的通孔，孔径6～10mm；

作为锁定装置的插拔销813有两组，对称分布在一次挤压头811两侧，当插拔销813插进一次挤压头811时，一次挤压头811将会被固定住无法动作；

排料油缸832固定在第一二次挤压头821上，能随着第一二次挤压头821运动；

第一二次挤压头821和第二二次挤压头831为分体结构，可以分离；

二次挤压油缸822产生的最大推力通过液压系统可以调节，在挤压腔82内产生的压力范围为0～80MPa；二次挤压油缸822产生的最大推力是一次挤压油缸812产生最大推力的3～5倍。

图4和图5是本发明的高压挤压机8的闸门机构的正视图和侧视图。受闸门油缸842驱动的闸门841上开有孔洞，在闸门841关闭后开始高压挤压时，湿物料除了从挤压腔82内壁、一次挤压头811端部排出外，也可以穿过闸门841上的孔洞从闸门底部排到湿料出料口84。闸门841设置开孔大大增加了湿料的排出通道。

如图6所示，采用上述生活垃圾预处理系统的基于高压挤压的生活垃圾预处理方法，包括以下步骤：垃圾抓斗抓料(步骤①)、料仓暂存(步骤②)、链板机给料(步骤③)、皮带输送机输送(步骤④)、破袋筛分(步骤⑤)、筛下物垃圾皮带输送机输送(步骤⑥)、筛上物垃圾皮带输送机输送(步骤⑩)、高压挤压机进料缓存(步骤⑦)、高压挤压机干湿分离(步骤⑧)、挤压干料皮带输送机输送(步骤⑨)、塑料风选机风选(步骤)、皮带输送机输送(步骤)、磁选机磁选(步骤)、弹跳分选机分选(步骤)、螺旋输送机输送(步骤)。

上述预处理方法的具体过程为：生活垃圾从垃圾料坑里由垃圾抓斗抓取(步骤①)上料至料仓(步骤②)，之后由设置在料仓底部的链板机给料至第一皮带输送机输送(步骤③、④)至破袋筛分机(步骤⑤)；在破袋筛分机内，对生活垃圾同时进行破袋筛分处理，筛下物垃圾通过第二皮带输送机输送(步骤⑥)至高压挤压机进料缓冲仓内(步骤⑦)，之后在高压挤压机内实现高压挤压干湿分离(步骤⑧)，挤压得到的干料通过第三皮带输送机输送(步骤⑨)至第四皮带输送机输送(步骤⑩)和破袋筛分机筛上物汇合；之后输送至塑料风选机(步骤)，通过风选分拣出塑料垃圾；由第五皮带输送机输送(步骤)至磁选机进行磁选(步骤)，分拣出金属垃圾(铁)；进入弹跳分选机分拣出建筑垃圾(步骤)；经过上述分选后得到高热值的可燃垃圾；高压挤压得到的湿料为有机垃圾，通过螺旋输送机输送(步骤)。

其中，步骤⑤的破袋筛分处理在一个设备即破袋筛分一体机内完成，破袋对象为直径大于150mm的袋装垃圾，要求破袋率大于80％，筛分为滚筒式，采用大孔径筛网，筛孔直径150～200mm，目的在于保证筛上物的高热值和低含水率；

步骤⑦的高压挤压机进料缓冲仓，设置有料位开关，当进料缓冲仓内的存料达到设定值时，高压挤压机才开始挤压工作；

步骤⑧的高压挤压机，采用一种挤压行程短、挤压过程紧凑、工作效率高从而能耗大大降低的特定挤压机构，要求挤压腔内的最高挤压力达到80MPa。在此超高压力下，使得步骤⑤所得的筛下物垃圾中大于80％的有机餐厨垃圾通过高压挤压的方式分离出而成为挤压所得的湿料，从而保证挤压所得的干料含水率低于40％；

步骤的磁选机为跨带磁选机；

步骤的螺旋输送机采用无轴螺旋输送机。

上述预处理方法中，高压挤压机分离干湿垃圾的方式如下(参见图1至5所示)：

当进料口81进料至一定体积时，一次挤压头811在一次挤压油缸812的驱动下开始推料至挤压腔82内，然后对垃圾进行预挤压。预挤压结束，通过作为锁定装置的插拔销813将一次挤压头811的位置锁定，二次挤压头可以分体成第一二次挤压头821和第二二次挤压头831，两个二次挤压头在二次挤压油缸822的驱动下开始对垃圾继续进行挤压即二次挤压。挤压出来的湿物料通过挤压腔82内壁、一次挤压头811端部和闸门841上的孔洞由湿料出料口84排出。二次挤压结束，闸门841在闸门油缸842的驱动下开启，此时二次挤压油缸822和第一二次挤压头821不动作，而由排料油缸832向前推动第二二次挤压头831进行排料动作。这样，挤压得到的干料就从干料出料口83排出。排料结束后将同时进行两条路线的动作：一是一次挤压头11解锁、一次挤压头811在一次挤压油缸812的驱动下回退；一是排料油缸832驱动第二二次挤压头831回退、闸门841在闸门油缸842的驱动下关闭、第一二次挤压头821在二次挤压油缸的驱动下回退。至此，挤压结束，等待下一个挤压循环。

上述高压挤压机的一次挤压的预挤压，将垃圾压缩至原始体积的40％～60％，上述高压挤压机的作为主挤压的二次挤压，将垃圾压缩至原始体积的10％～30％，因此，二次挤压油缸822产生的最大推力是一次挤压油缸812产生最大推力的3～5倍。二次挤压油缸822产生的最大推力通过液压系统可以调节，要求在挤压腔82内产生的压力范围为0～80MPa。

通过本发明提供的上述预处理系统及方法，可以达到如下效果：

(1)通过高压挤压机进行垃圾干湿分离，垃圾干湿分离程度满足后续工艺处理的要求，干湿分离彻底。

(2)垃圾预处理效果好，分选出的五类垃圾品质较高。

(3)全自动的、快速的分离技术，无人值守。

(4)节能环保，能耗水平较低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。