一种生活垃圾处理生产线及其生活垃圾处理工艺的制作方法

本发明涉及一种生活垃圾处理生产线及其生活垃圾处理工艺，尤其涉及将生活垃圾转化为燃气的生活垃圾处理生产线及其生活垃圾处理工艺。

背景技术：

生活垃圾处理技术，目前比较常见的有生活垃圾直燃发电技术。该技术主要包括生活垃圾脱水、人工分选预处理、进炉燃烧、转化发电等处理过程。由于生活垃圾直燃发电技术在处理过程中会产生污水、烟气、飞灰及二恶英等有害排物，因而需要对这些有害排物进一步做后续处理后才能排放，其处理难度大、成本高，且排放指标不稳定。另外，垃圾直燃发电技术项目建设周期长、发电效率低、经济效益差。

针对上述技术的弊端，目前也出现了将生活垃圾转化为燃气原料的生活垃圾处理技术。该技术首先对生活垃圾进行初级分选处理，分离掉形状较大的玻璃、砖石、瓦块等不可利用料后，再利用破碎机进行破碎、滚筒筛分机进行筛分、磁选机进行磁选等精细分选处理，经过分选后的可用生活垃圾，在其中再添加一定比例的燃料助剂，经过充分混合后进入到燃料成型机挤压成形，制作成一定形状（如棒状或块状）的燃气原料，该燃气原料可以进一步采用气化炉进行热解气化，生成燃气用于工业或其它生活用途。

但是，现有的生活垃圾燃料转化技术还不够成熟，主要体现在：

第一，在生活垃圾的初级分选处理过程中，由于初级分选阶段需要分选掉的不可利用料种类、形状大小等非常复杂，目前的机器自动分选技术还不能达到理想的分选效果，因而目前还是主要以人工分选为主。但是，采用人工分选的弊端是分选速度慢、效率低、长时间操作容易疲劳；而且由于生活垃圾附近有害气体的浓度较高，在人工分选时，分选人员需要近距离地接近生活垃圾，长时间操作对人的健康有影响。

第二，在生活垃圾的精细分选处理过程中，生活垃圾一般只经过一次磁选，对生活垃圾中的含铁金属分离不充分，而且由于忽视了精细分选处理过程中所使用的破碎机的刀具较为锋利，从而使得生活垃圾中的少量小颗粒含铁金属对破碎机的刀具寿命也有较大影响，因而在对生活垃圾进行后续的每一次破碎处理前，没有安排磁选机再次进行磁选，导致破碎机的刀具寿命有较大幅度的下降，机器的故障率、维修率升高。另外，由于磁选的不充分，也导致生活垃圾处理后制作的燃气原料的热值降低。

第三，在生活垃圾的精细分选处理过程中，主要通过磁选机来分离生活垃圾中的含铁金属，没有对不锈钢等其它金属进行有效的分选。该状况导致生活垃圾在后续处理中，破碎机的寿命大幅度缩短，故障率、维修率增加，且所制作出的燃气原料热值降低。

第四，在生活垃圾的精细分选处理过程中，对于滚筒筛分机的筛下物中含有的较大颗粒的玻璃渣、破石子、碎砖瓦的分离不彻底，导致生活垃圾处理后制作的燃气原料的热值降低。

综上所述，正是由于生活垃圾燃料转化技术中存在着某些不成熟，导致生活垃圾燃料转化技术在实际的应用中受到限制，特别是缺少从生活垃圾的初级分选、精细分选，再到燃气原料制作，最后到燃气原料的气化发电，这样一种一体化的、高度集成的、全过程的、实用化的生产线。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，提高垃圾分选的自动化程度，延长生活垃圾处理设备的寿命，提升生活垃圾转化成的燃气原料的热值，实现生活垃圾处理过程的无污水、烟尘和二恶英排放，达到生活垃圾无害化处理的目的，本发明提出一种生活垃圾处理生产线，其技术方案如下：

一种生活垃圾处理生产线，包括生活垃圾初级处理设备组、生活垃圾精细处理设备组以及生活垃圾燃料棒成形设备组；其中，生活垃圾初级处理设备组的出料端与生活垃圾精细处理设备组的进料端连接，生活垃圾精细处理设备组的出料端与生活垃圾燃料棒成形设备组的进料端连接，从而形成了从生活垃圾的初级处理到精细处理，再到燃料棒生成的一体化的生产系统。

在上述生活垃圾初级处理设备组中，所使用的设备包括用于输送生活垃圾的输送机、用于对生活垃圾进行分选的生活垃圾初级分选平台、用于对分选后的生活垃圾进行破碎的破碎机、用于将破碎后的生活垃圾筛分为大颗粒的滚筒筛分机的筛上物和小颗粒的滚筒筛分机的筛下物的滚筒筛分机。

其中，生活垃圾初级分选平台包括机架、皮带输送机、废料剔除装置、图像采集装置、显示装置、控制器、隔离单元，在所述机架上设置有皮带输送机，在皮带输送机上方设置有废料剔除装置，在废料剔除装置的上方设置有图像采集装置；而且显示装置、控制器设置于隔离单元内，图像采集装置与显示装置电性连接；在废料剔除装置上设置有用于剔除废料的剔除头；废料剔除装置通过电控元件与控制器电性连接，隔离单元与待处理生活垃圾的周围环境分隔设置。

本技术方案中设置的隔离单元，可以是单独分隔设置的、靠近皮带输送机上待处理的生活垃圾的操作室，也可以是远程设置的操作室。但是为了能在设备发生故障时及时地进行处理，将操作室就近设置是更合适的。由于操作人员可以在操作室内实现生活垃圾的分选操作，且由于隔离单元是与待处理生活垃圾的周围环境分隔设置或远程设置的，这样有利于更好地保障操作人员的健康。

上述生活垃圾初级处理设备中，设置了与待处理生活垃圾的周围环境分隔设置的隔离单元，在隔离单元内可以通过图像采集装置及显示装置同步看到生活垃圾初级分选平台上的情况，在隔离单元内的操作人员可以通过控制器进行操作，控制生活垃圾初级分选平台上的废料剔除装置并将所需要剔除的废料进行剔除。

本技术方案中，生活垃圾初级处理设备组的出料端包括滚筒筛分机的筛上物出料端和滚筒筛分机的筛下物出料端，生活垃圾精细处理设备组包括大颗粒物精细处理设备组和小颗粒物精细处理设备组，其中，滚筒筛分机的筛上物出料端连接大颗粒物精细处理设备组的进料端，滚筒筛分机的筛下物出料端连接小颗粒物精细处理设备组的进料端。

本技术方案中所述的大颗粒物为滚筒筛分机的筛上物，小颗粒物为滚筒筛分机的筛下物。优选地，可以采用筛分颗粒直径为40mm的滚筒筛分机。

为了对生活垃圾进行精细化的分选处理，在生活垃圾精细处理设备组中，通过配置磁选机以分离掉含铁金属。

在大颗粒物精细处理设备组中，通过配置破碎机将生活垃圾进一步破碎成较小的颗粒。为了使得生活垃圾的颗粒大小和均匀度达到较为理想的程度，在大颗粒物精细处理设备组中配置了不少于两台的破碎机。同时，考虑到含铁金属仅仅经过一次磁选机的磁选分离，其分析的净度还不够，更是考虑到精细分选处理过程中所使用的破碎机的刀具较为锋利，使得生活垃圾中的少量小颗粒含铁金属对破碎机的刀具寿命也有较大影响，因此，按照生活垃圾的处理流程其每一破碎机的前配置有磁选机。由于每一次破碎前都配置磁选机进行磁选，从而有效提高了破碎机的刀具寿命，同时也使得含铁金属的分离净度有较大提高。

考虑到在生活垃圾中除了含铁金属外，还可能存在有不锈钢等其它非含铁金属，如果不对其进行有效的分离，将导致生活垃圾在处理过程中，破碎机的寿命大幅度缩短，故障率、维修率增加，且导致所制作出的燃气原料热值降低。因此，在生活垃圾精细处理设备组中还配置了用于将包括不锈钢在内的金属材料进行分离的金属分选机。

金属分选机的具体结构，包括机架和设置在机架上的皮带输送机，在皮带输送机上方设置有金属探测仪、金属剔除装置，其中金属探测仪、金属剔除装置分别与机架固定连接，且金属剔除装置按照皮带输送机的垃圾输送方向设置在金属探测仪之后，在金属剔除装置上设置有纵向移动机构，在纵向移动机构上设置有竖向移动机构，在竖向移动机构上设置有用于剔除金属的剔除头。

上述金属分选机中，图像采集装置可以采用摄像头，显示装置可以采用显示器，所使用的控制器可以采用plc控制器。金属分选机剔除金属的工作原理是：生活垃圾通过皮带输送机送至金属探测仪位置，所检测到的金属位置信息送至控制器，带该金属移动到金属剔除装置为之后，由控制器控制金属剔除装置的竖向移动机构及纵向移动机构动作，由竖向移动机构上设置的剔除头将金属剔除。

需要指出的是，本发明中的生活垃圾初级分选平台用的废料剔除装置，也可以采用上面介绍的金属分选机中使用的金属剔除装置的同样结构。

在小颗粒物精细处理设备组中，通过配置振动筛、重力分选输送机进一步进行分选。其中的振动筛设置有振动筛的筛上物出料端和振动筛的筛下物出料端，振动筛的筛上物出料端连接重力分选输送机，振动筛的筛下物出料端通过输送机连接废料仓。

上述重力分选输送机的配置，是为了将较大颗粒的玻璃渣、破石子、碎砖瓦进行分离，提高后续生活垃圾处理后制作的燃气原料的热值。本技术方案中的重力分选输送机采用皮带输送机，且皮带输送机的传送带平面在传送带的传送方向上与水平面倾斜设置，这样当皮带输送机沿斜面向上方向输送生活垃圾时，其中的较大颗粒物由于重力的作用沿斜面向下滚落，进入到皮带输送机下端设置的废料相中。

为得到较好的分选效果，皮带输送机的传送带平面在传送带的传送方向上与水平面的倾斜角度设置为19°～28°。更优选地，倾斜角度设置为21°～26°时，对于颗粒直径在20mm以上的重物（如玻璃渣、破石子、碎砖瓦等）有较好的滚落效果。

为了形成生活垃圾的初级处理、精细处理、燃料原料制作、燃料气化发电一体化的生产线，本技术方案的生活垃圾处理生产线还包括燃气发电设备组，所述燃气发电设备组包括燃气发电机组、燃料棒气化炉。通过将生活垃圾燃料棒成形设备组的出料端与燃料棒气化炉的进料端连接，将燃料棒气化炉的燃气管线连接至燃气发电机组的燃气发电锅炉，形成了一体化的生产线。通过将各设备组配置成一体化的生产线，可以提高生活垃圾处理的效率，同时方便进行集中化的管理，且一体化的生产线具有占地面积少的优点。

优选地，为了使得磁选更彻底，还可以在生活垃圾精细处理设备组之后、生活垃圾燃料棒成形设备组之前再增加配置一台磁选机。

本发明中，生活垃圾燃料棒成形设备组包括用于生活垃圾称重的皮带称重输送机、用于向生活垃圾中添加燃料助剂用的燃料助剂的给料机、用于将生活垃圾与燃料助剂充分混合的搅拌机以及将搅拌后的生活垃圾混合物制作成燃料棒的燃料棒成形机。

采用本发明的生活垃圾处理生产线进行生活垃圾处理的工艺流程，其包括在生活垃圾初级处理过程中使用与生活垃圾周围环境隔离的隔离单元进行废料剔除的步骤，并包括采用生活垃圾初级平台上设置的废料剔除装置剔除废料的步骤。

采用本发明的生活垃圾处理生产线进行生活垃圾处理的工艺流程，还包括在生活垃圾精细处理过程中，采用金属分选机剔除金属的步骤，以及采用所述重力分选输送机进行分选的步骤。

本发明的有益效果是：

第一，在生活垃圾初级分选平台中，设置了废料剔除装置，并通过设置图像采集装置将生活垃圾的动态图像同步显示在与生活垃圾周围环境隔离设置的隔离单元内，实现了操作人员在隔离单元内进行生活垃圾的分选操作，降低了人工分选的劳动强度，提高了分选效率；而且由于隔离单元与生活垃圾的周围环境隔离，有效保障了操作人员的健康。

第二，在大颗粒物精细处理设备组中设置有不少于两台的破碎机，且按照生活垃圾的处理流程其每一破碎机的前一处理流程中配置有磁选机，使得在含铁金属得到较好分离的同时，也有效地延长了破碎机的刀具寿命。

第三，在生活垃圾精细处理设备组中还配置了金属分选机，实现了生活垃圾中的包括不锈钢在内的金属的分离。且在金属分选机的金属剔除装置上设置有纵向和竖向两个方向的移动机构，这样可以实现剔除头的精确定位剔除，并且在剔除头回退时可以绕过皮带输送机上移动的生活垃圾，不会引起运动干涉。

第四，在生活垃圾的精细分选处理设备组中，对于滚筒筛分机的筛下物中含有的较大颗粒的玻璃渣、破石子、碎砖瓦，采用了重力分选输送机进行分离，提高了生活垃圾可利用料的净度。所使用的重力分选输送机采用其传送带倾斜设置的皮带输送机，优选出19°～28°的倾角范围，获得了较好的分选效果。

第五，本发明的生活垃圾处理生产线及生活垃圾处理工艺，其处理过程中无污水、烟尘、二恶英排放，实现了生活垃圾的无害化处理。

附图说明

下面，通过附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明。

图1是生活垃圾处理生产线的总体结构组成示意图。

图2是生活垃圾初级分选平台的结构示意图。

图3是金属分选机的结构示意图。

图4是金属分选机的结构示意图的右视图（视图中不含金属探测仪）。

图5是为图4中，金属剔除装置的移动机构实现纵向移动及其竖向移动的原理示意图。

图6是图4中移动机构部分的局部放大图。

图7是延伸板与导向板的燕尾配合结构图。

图中：

1000、生活垃圾初级处理设备组，1010、输送机，1020、生活垃圾初级分选平台，1030、输送机，1040、破碎机，1050、输送机，1060、滚筒筛分机；

1020-001、图像采集装置，1020-002、显示装置，1020-003、隔离单元，1020-004、控制器，1020-100、机架，1020-200、皮带输送机，1020-400、废料剔除装置；

2000、大颗粒物精细处理设备组，2010、输送机，2020、磁选机，2030、破碎机，2040、输送机，2050、金属分选机，2060、输送机，2070、破碎机，2080、输送机，2090、磁选机，2100、破碎机；

2050-100、机架，2050-101、滑槽，2050-200、皮带输送机，2050-300、金属探测仪，2050-400、金属剔除装置，2050-401、纵向移动机构，2050-402、竖向移动机构，2050-403、剔除头，2050-404、延伸板，2050-405、90°角铁，2050-406、导向板，2050-600、料箱。

3000、小颗粒物精细处理设备组，3010、输送机，3020、磁选机，3030、振动筛，3040、重力分选输送机，3050、输送机，3060、废料仓，3070、输送机；

4000、生活垃圾燃料棒成形设备组，4010、称重输送机，4020、搅拌机，4030、输送机，4040、半成品仓库，4050、输送机，4060、燃料棒成形机，4070、输送机，4080、成品仓库，4090、输送机，4100、燃料助剂的给料机，4110、燃料助剂

5000、燃气发电设备组，5010、输送机，5020、燃气棒气化炉，5030、发电机组。

图3中,a为生活垃圾输送方向。

具体实施方式

实施例1：

如图1至7为生活垃圾处理生产线的优选实施例。图中，原生生活垃圾首先由生活垃圾初级处理设备组1000进行处理，按照处理的顺序依次从输送机1010、生活垃圾初级分选平台1020、输送机1030、破碎机1040、输送机1050，再到滚筒筛分机1060构成了生活垃圾初级处理设备组。其中，滚筒筛分机1060的筛上物出料端连接大颗粒物精细处理设备组2000的进料端，滚筒筛分机的筛下物出料端连接小颗粒物精细处理设备组3000的进料端。

经过生活垃圾初级处理设备组1000处理后的可用生活垃圾，通过滚筒筛分机1060，按照处理的顺序进行如下处理：

首先，滚筒筛分机1060的筛上物依次从输送机2010、磁选机2020、破碎机2030、输送机2040、金属分选机2050、输送机2060、破碎机2070、输送机2080、磁选机2090、到破碎机2100进行处理，由此构成了大颗粒物精细处理设备组2000；

其次，滚筒筛分机1060的筛下物依次从输送机3010、磁选机3020、振动筛3030进行处理，处理后其振动筛3030的筛上物进入重力分选输送机3040进行分选，得到的可利用料通过输送机3070进入生活垃圾燃料棒成形设备组4000，而振动筛3030的筛下物则通过输送机3050进入到废料仓3060，由此构成了小颗粒物精细处理设备组3000。

生活垃圾经过精细处理后，按照其处理的顺序，由称重输送机4010称重后输送到搅拌机4020，并在搅拌机4020中，通过燃料助剂的给料机4100，进行燃料助剂4110的配比，然后由输送机4090将燃料助剂4110添加到搅拌机4020中，其后，依次通过输送机4030、半成品仓库4040、输送机4050、燃料棒成形机4060、输送机4070、进入到成品仓库4080，由此构成了生活垃圾燃料棒成形设备组4000。

为了形成生活垃圾的初级处理、精细处理、燃料棒成形，并实现燃气发电的一体化布局，还配置了燃气发电设备组5000，即是将生活垃圾燃料棒成形设备组4000的输出端与燃气发电设备组5000连接，可将成品仓库4080中的燃料棒通过输送机5010进入到燃气棒气化炉5020中，并将燃料棒气化炉5020的燃气管线连接至燃气发电机组5030的燃气发电锅炉，从而实现燃气发电。

为了提高生活垃圾分选的自动化程度，在生活垃圾初级处理设备组1000中，其生活垃圾初级处理平台1020采用了如图2所示的结构。图中，生活垃圾初级分选平台1020包括机架1020-100、皮带输送机1020-200、废料剔除装置1020-400、图像采集装置1020-001、显示装置1020-002、控制器1020-004、隔离单元1020-003，其中机架1020-100上设置有皮带输送机1020-200，皮带输送机1020-200上方设置有废料剔除装置1020-400，废料剔除装置1020-400的上方设置有图像采集装置1020-001；且显示装置1020-002、控制器1020-004设置于隔离单元1020-003内，图像采集装置1020-001与显示装置1020-002电性连接；在废料剔除装置1020-400上设置有用于剔除废料的剔除头；废料剔除装置1020-400通过电控元件与控制器1020-004电性连接，隔离单元1020-003与待处理生活垃圾的周围环境分隔设置。

同样，在生活垃圾的大颗粒物精细处理设备组2000中，其金属分选机2050采用了如图3所示的总体结构，金属分选机2050中的金属剔除装置2050-400采用了如图4所示的结构。所述金属分选机包括机架2050-100和设置在机架2050-100上的皮带输送机2050-200，在所述皮带输送机2050-200上方设置有金属探测仪2050-300、金属剔除装置2050-400，所述金属探测仪2050-300、金属剔除装置2050-400分别与机架2050-100固定连接，且金属剔除装置2050-400按照皮带输送机2050-200的垃圾输送方向设置在金属探测仪2050-300之后，在金属剔除装置2050-400上设置有纵向移动机构2050-401，在纵向移动机构上设置有竖向移动机构2050-402，在竖向移动机构2050-402上设置有用于剔除金属的剔除头2050-403。当被探测到的金属移动到金属剔除装置2050-400位置时，竖向移动机构2050-402向下移动至接近皮带输送机的传送带，然后纵向移动机构2050-401作前移运动，通过纵向移动机构2050-401上的剔除头2050-403将金属剔除，被剔除的金属通过机架2050-100上的滑槽2050-101落入料箱2050-600中。之后，竖向移动机构2050-402回退，纵向移动机构2050-401回退，绕过皮带输送机2050-200上移动的生活垃圾后回复到起始位置。

本实施例中，纵向移动机构、竖向移动机构的执行元件可采用现有技术中的气缸、液压缸或电动推杆来实现其纵向移动、竖向移动的功能，而控制气缸、液压缸的电控元件可采用电磁阀，控制电动推杆的电控元件可采用电机。竖向移动机构上设置有剔除头，竖向移动机构可向下移动使得剔除头接近皮带输送机的传送带，且由于竖向移动机构是设置在纵向移动机构上的，所以当纵向移动机构移动时带动竖向移动机构一起移动，实现剔除头的剔除动作。

本实施例中，剔除头采用组装式结构连接到竖向移动机构上，具体结构为剔除头2050-403通过延伸板2050-404、90°角铁2050-405连接到竖向移动机构上。作为改进，为了增加剔除头的刚性，还在移动架上设置了导向板2050-406，并将延伸板与导向板做成燕尾配合的导向结构，使得延伸板可在导向板的燕尾槽内上下滑动，这样使得剔除头的刚性大大提高了，非常适合剔除大块物体的操作，并可减少剔除头工作时的振动。燕尾配合的具体结构如图7所示.

需要指出的是，本实施例中生活垃圾初级分选平台上用的废料剔除装置，可以采用与金属分选机中相同的剔除装置的结构。

实施例2：

采用本发明的生活垃圾处理生产线进行生活垃圾处理的工艺流程包括如下步骤：

步骤1、原生生活垃圾输送至生活垃圾初级分选平台进行人工分选；

步骤2、将人工分选后保留在生活垃圾初级分选平台上的生活垃圾输送到破碎机中破碎；

步骤3、破碎后的生活垃圾输送到滚筒筛分机中进行分选，筛分为大颗粒的滚筒筛分机的筛上物和小颗粒的滚筒筛分机的筛下物；

步骤4、大颗粒的滚筒筛分机的筛上物输送至磁选机，分离掉含铁金属，再输至破碎机进行二次破碎，然后输送至金属分选机再次分选，分选出中间可利用料；

步骤5、金属分选机分选出的中间可利用料，依次输送至破碎机进行破碎、磁选机进行磁选、然后再送至后一级破碎机进行破碎，获得可作为燃料原料的可利用料；

步骤6、小颗粒的滚筒筛分机的筛下物输送至磁选机，分离掉含铁金属，再输送至振动筛，筛下物送至料仓，筛上物送至重力分选输送机进一步分选，分离出的不可利用料送至料仓，可利用料作为制作燃料棒的原料；

步骤7、可利用料通过称重输送机送至搅拌机，同时燃料助剂的给料机根据进入的搅拌机的可利用料的重量，配比出需要添加的燃料助剂的重量，输送到搅拌机中；

步骤8、搅拌机对可利用料、燃料助剂进行搅拌混合，形成搅拌混合物；

步骤9、搅拌混合物输送至半成品库；

步骤10、搅拌混合物从半成品库中送至燃料棒成形机，压制出燃料棒；

步骤11、燃料棒送至成品库；

步骤12、燃料棒从成品库中送至燃料棒气化炉，生成可燃气，提供燃气发电机组发电。

上述工艺流程中，生活垃圾处理中的物料输送可通过输送机进行输送。

上述工艺流程中，步骤1至3由生活垃圾粗级处理设备组完成，步骤4至6由生活垃圾精细处理设备组完成，步骤7至11由生活垃圾燃料棒成形生产设备完成，步骤12由燃气发电设备组完成。