李海令+初學(xué)浩

摘 要：目前，節(jié)能減排成為了我國實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要主題，而可回收資源的有效回收利用是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段之一。在眾多可回收資源中，廢舊鑰匙和鎖具的回收長期以來缺乏有效的方式。一方面，出于對(duì)安全性的考慮，人們一般不愿意將涉及家庭財(cái)產(chǎn)及生命安全的鑰匙和鎖具等物品隨意棄置；另一方面，此類資源的集中回收和分揀的難度大、成本高，這在一定程度上限制了鑰匙等資源的回收利用。為了解決上述問題，作者設(shè)計(jì)了一種小區(qū)簡(jiǎn)易型廢舊鑰匙和鎖具回收裝置，探討了其設(shè)計(jì)的可行性及應(yīng)用前景。該產(chǎn)品具有能耗低、安全性高、回收成本低、適合分布安裝等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鑰匙；鎖具；生活垃圾；DC/AC逆變器

中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.093

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，各類能源和材料的消耗急劇增加，使整個(gè)社會(huì)的節(jié)能減排壓力日益增大。可回收資源的回收利用是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段，比如垃圾分類、廢料回收、廢料精煉和再加工等手段應(yīng)運(yùn)而生。人們的日常生活中存在一類極為常見的廢棄物——廢舊鑰匙和鎖具，其大多是由銅、鋁等金屬制成，制作成本較高。然而，對(duì)于這類廢棄物，目前尚卻缺乏有效的回收利用手段。一方面，居民家中散落的鑰匙既造成了資源浪費(fèi)，又占據(jù)了一定的空間；另一方面，人們一般出于對(duì)安全的考慮，為將此類廢棄物隨其他生活垃圾拋棄或作為廢品出售。此外，即使有隨生活垃圾拋棄的廢舊鑰匙和鎖具，其后期的散亂分揀、集中處理的成本加高，得不償失。針對(duì)上述問題，本文給出了一種便于在小區(qū)安裝的廢舊鑰匙集中、安全回收裝置的設(shè)計(jì)思路。

1 回收裝置的結(jié)構(gòu)及功能設(shè)計(jì)

該裝置主要由供電單元、熔融單元、設(shè)備箱體和通信部分等部分構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的離網(wǎng)運(yùn)行、鑰匙熔融回收、定期信號(hào)收發(fā)等功能。

1.1 設(shè)備供電部分

該裝置的供電系統(tǒng)由三部分組成，即太陽能電池板、儲(chǔ)能電池和DC/AC逆變器。太陽能電池板可利用光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，所獲得的電能可經(jīng)DC/AC逆變器直接對(duì)設(shè)備供電。在設(shè)備暫停工作時(shí)，多余的電能可對(duì)儲(chǔ)能電池充電，從而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存于儲(chǔ)能電池中。此外，逆變器也可將電池輸出的低壓直流電經(jīng)高壓逆變轉(zhuǎn)化為金屬熔融裝置所需要的中高壓交流電。由于系統(tǒng)運(yùn)行場(chǎng)所固定、運(yùn)行環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，因此，儲(chǔ)能電池可選用較便宜的免維護(hù)膠體電池，從而有效降低系統(tǒng)成本。在實(shí)際安裝中，太陽能板利用支架安裝于設(shè)備上方，起到防雨雪的作用，進(jìn)而對(duì)設(shè)備起到一定的防護(hù)作用，從而有效延長系統(tǒng)的使用壽命。

1.2 設(shè)備熔融部分

廢舊鑰匙的熔融功能可通過金屬熔融器、內(nèi)容物探測(cè)裝置、溫度監(jiān)測(cè)及控制裝置實(shí)現(xiàn)。針對(duì)傳統(tǒng)金屬熱熔裝置的高能耗問題，本裝置的金屬熔融器采用了一種磁熱式金屬熔融裝置，即在導(dǎo)磁性坩堝外加設(shè)電磁加熱線圈，通過電磁加熱導(dǎo)磁性坩堝使鑰匙熔化，裝置升溫快、能耗低。裝置中在坩堝正對(duì)設(shè)備箱體的頂部安裝了內(nèi)容物體積探測(cè)器，可通過測(cè)量箱體頂部至坩堝底部的距離大致估算內(nèi)容物的數(shù)量，并根據(jù)程序設(shè)定值實(shí)現(xiàn)設(shè)備自啟動(dòng)。該功能可令設(shè)備在居民投入坩堝內(nèi)的廢舊鑰匙等金屬的實(shí)際數(shù)量累積到一定值時(shí)啟動(dòng)熔融作業(yè)，從而避免設(shè)備的頻繁啟停，有效降低了能耗和設(shè)備的工作強(qiáng)度，延長了設(shè)備的使用壽命。坩堝中內(nèi)容物的加熱溫度由數(shù)字式紅外傳感器監(jiān)測(cè)，并將所得到的信號(hào)傳送給溫度控制器，從而在系統(tǒng)設(shè)定的內(nèi)容物到達(dá)熔點(diǎn)時(shí)停止加熱。

1.3 設(shè)備箱體部分

該設(shè)備箱體上部設(shè)有進(jìn)料口，下方設(shè)置有鋼制儲(chǔ)物箱。用戶可通過該進(jìn)料口投入鑰匙等金屬，投入的金屬直接進(jìn)入熔融裝置暫存。箱體兩側(cè)設(shè)有散熱柵格，箱體內(nèi)部加裝了散熱風(fēng)扇，可防止金屬加熱融化時(shí)產(chǎn)生的高溫對(duì)傳感器和控制器等造成破壞。機(jī)箱下部的鋼制儲(chǔ)物箱可以暫時(shí)存放并冷卻熔融物，達(dá)到一定數(shù)量之后由負(fù)責(zé)人員統(tǒng)一回收處理。

1.4 設(shè)備通信部分

該裝置熔融回收后的鑰匙需由專門的負(fù)責(zé)人員統(tǒng)一回收和集中處理，但人員配置數(shù)量及區(qū)域的優(yōu)化對(duì)回收成本有著決定性的影響。比如，人員配置過多會(huì)導(dǎo)致人力浪費(fèi)、回收成本提高，配置過少又會(huì)影響設(shè)備的正常使用和維護(hù)。因此，在設(shè)備中加裝了儲(chǔ)物箱容量監(jiān)測(cè)裝置和無線通信單元。采用類似熔融裝置中內(nèi)容物數(shù)量監(jiān)測(cè)的傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)物箱中回收的廢舊鑰匙的數(shù)量。當(dāng)儲(chǔ)物箱內(nèi)容物數(shù)量達(dá)到系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時(shí)，由箱體內(nèi)的無線收發(fā)裝置向維護(hù)保養(yǎng)人員的無線移動(dòng)終端發(fā)送任務(wù)代碼及設(shè)備代碼，通知維護(hù)人員到相應(yīng)的單體設(shè)備處統(tǒng)一回收處理熔融金屬。此外，系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)及控制、熔融溫度控制等單元也可將采集到的相應(yīng)故障信號(hào)發(fā)送給無線收發(fā)通信單元，并由其將相應(yīng)任務(wù)代碼發(fā)送給維護(hù)保養(yǎng)人員的移動(dòng)終端，通知其迅速排障。在此情況下，既保障了設(shè)備的正常運(yùn)行，又有效擴(kuò)大了單個(gè)維護(hù)人員的作業(yè)范圍，大大降低了運(yùn)行成本。

2 設(shè)備的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用前景

2.1 節(jié)能效果明顯

該設(shè)備采用太陽能供電，無需連接市電，實(shí)現(xiàn)了離網(wǎng)運(yùn)行，能耗較低；采用磁熱式金屬熔融裝置，升溫快、體積小、能耗低；安裝了內(nèi)容物自動(dòng)監(jiān)測(cè)、溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制電路，具有自啟動(dòng)、自關(guān)閉功能，避免了系統(tǒng)的頻繁起停；采用無線自動(dòng)通信及無線移動(dòng)終端，大大減少了維護(hù)保養(yǎng)人員的工作量，維護(hù)和運(yùn)行成本較低。

2.2 安全性和可靠性高

該裝置在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了設(shè)備的防護(hù)、故障檢測(cè)及使用壽命等問題。除了部分電子元件可能需要定期檢修和更換之外，供電部分、熔融部分及箱體的使用壽命均在15～25年，全生命周期的設(shè)備可靠性高、成本低。

2.3 適應(yīng)性強(qiáng)

該設(shè)計(jì)通過熔融破壞了鑰匙的安全屬性，僅保留其金屬屬性，消除了人們的顧慮，有助于調(diào)動(dòng)人們?cè)趶U舊鑰匙回收上的積極性。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小，便于在各小區(qū)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式推廣。此外，該設(shè)備還適用于廢舊螺絲、螺釘?shù)刃⌒蛷U舊金屬零件的回收，普適性強(qiáng)。

該設(shè)備下方的儲(chǔ)物箱還可實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。如果小區(qū)內(nèi)廢舊電池等處理不當(dāng)，則會(huì)造成嚴(yán)重污染。該設(shè)備的節(jié)能環(huán)保公益性較高，適用于安裝在學(xué)校、公園等公共場(chǎng)合，從而充分增強(qiáng)人們的環(huán)保意識(shí)。

〔編輯：張思楠〕