高根樹，任 悅，彭斌彬，陳修田

（中聯(lián)重科股份有限公司，湖南 長沙 410013）

生活垃圾分選大件垃圾與纏繞物提取機的設計與應用*

高根樹，任 悅，彭斌彬，陳修田

（中聯(lián)重科股份有限公司，湖南 長沙 410013）

生活垃圾分選線的流暢性嚴重受制于垃圾中的大件垃圾和纏繞物。對設計的提取機進行了試驗，結(jié)果表明：在混合工業(yè)生活垃圾分選線上大件垃圾提取率為60%，一般纏繞物提取率為50%，保障了分選線的穩(wěn)定運行。

城市生活垃圾；分選；大件垃圾；纏繞物；提取機

1 大件垃圾分揀與纏繞物分離技術現(xiàn)狀

城市生活垃圾中經(jīng)?；旌嫌幸恍┨鹤?、床單、塑料椅子、木凳、盆景等大件垃圾，對生活垃圾分選生產(chǎn)線的效率影響很大［1-2］，通常只有人工分揀的辦法可選。我國垃圾衛(wèi)生填埋規(guī)范允許輕工業(yè)、商業(yè)垃圾混合填埋。在沿海輕工業(yè)發(fā)達區(qū)域，工業(yè)塑料帶條、纖維邊角料、皮革邊角料等在生活垃圾中占有較大比例。若沒有非常的措施應對這種情況，垃圾分選生產(chǎn)線是難以運轉(zhuǎn)的。纏繞物提取就是輕工業(yè)混合生活垃圾分選的關鍵技術瓶頸［3］。國外對此生活垃圾大多采用破碎機全量破碎。船舶工業(yè)領域有專注纏繞物危害螺旋槳的研究［4］，傾向于切割途徑解決問題。而筆者對生活垃圾中的大件垃圾和纏繞物提取技術進行了研究。

2 纏繞物提取機設計

圖1所示是一種偏心回轉(zhuǎn)式纏繞物提取機，用來分離垃圾中的大件垃圾、纏繞物［5-6］。

圖1 纏繞物提取機結(jié)構(gòu)組成

1）杵桿。在垃圾中挑出纏繞物必須能經(jīng)受磨損與腐蝕，它必須有足夠的長度和剛度。本設計采用外面插入轉(zhuǎn)鼓安裝，以利于維護。

2）導套。為了杵桿伸縮自如，并隔離垃圾與封閉內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)，采用了具有一定導程、簡易密封的導套，與轉(zhuǎn)鼓鼓面正交連接。

3）樞紐機構(gòu)。相對于杵桿伸縮同步產(chǎn)生偏心位移，本設計采用了雙點鉸鈕。只要鉸點間距略大于偏心位移就沒有死點。多個鉸鈕串聯(lián)在樞軸上，樞軸端部連接有滑套，滑套套在滑桿上，每2根滑桿成對定位連接在轉(zhuǎn)鼓上。杵桿統(tǒng)一按樞軸的步調(diào)沿著對應的滑桿伸縮。樞軸兩端套有軸承，深入固定的軌道。軸承外環(huán)貼軌道轉(zhuǎn)動。

4）軌道盤。軌道是偏心固定的，用來強迫樞軸的軌跡，形成與轉(zhuǎn)鼓筒面的開合。軌道的直徑越小，越不利于樞軸兩端在軌道內(nèi)運行。本設計將軌道盤與轉(zhuǎn)鼓端面封閉結(jié)構(gòu)合并，和軸承座共享1個支座。

5）轉(zhuǎn)鼓。轉(zhuǎn)鼓設計需保證人工進入安裝、維護，導套的位置也必須精確固定，故轉(zhuǎn)鼓的直徑不能太小。傳動軸用圓環(huán)板材與鼓面連為一體。本設計在兩端圓環(huán)上按照樞紐伸縮空間大小留出了窗口。

在偏心伸縮過程中杵桿在導套、滑桿在滑套上均產(chǎn)生偏心摩擦力。故本設計是個低速回轉(zhuǎn)設備，實用工況需求也是低速的。

3 試驗結(jié)果

本纏繞物提取機在沿海某工業(yè)混合生活垃圾分選線上安裝應用，經(jīng)過多次調(diào)整，使得原本不可分選的工業(yè)混合生活垃圾，實現(xiàn)了穩(wěn)定機械化分選。

1） 大件提取率。從生產(chǎn)線運行的情況看，本纏繞物提取機能夠?qū)⒋矄?、毯、景觀花木、椅子等順利提取，一些條形大件則流失，綜合評估提取率達到60%，基本實現(xiàn)了大件垃圾機械化分選。

2） 纏繞物提取率。從實際情況評估，纏繞物提取率在50%的水平。產(chǎn)生這個結(jié)果的原因在于纏繞物與板式給料機之間有間隙，而且杵桿的間距也允許部分折疊、盤卷的纏繞物通過。

4 試驗結(jié)果討論

4.1 纏繞物提取原理

杵桿伸入垃圾料流，自下而上劃過，纏繞物被杵桿挑起折疊，形成半環(huán)掛在杵桿上回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)過程中，在偏心軌道的引導下，樞軸通過滑套收斂，使得杵桿回縮，直至端頭與轉(zhuǎn)鼓面齊平，所掛纏繞物脫開，在重力、離心力作用下離開鼓面。試驗結(jié)果說明，這一原理是正確有效的。

4.2 大件提取原理

杵桿交錯布置，環(huán)向保持一定間距。尺度大于徑向杵桿間距的大件垃圾會被一組杵桿托起，尺度小于杵桿間距卻大于一半杵桿間距的大件垃圾，則因下方環(huán)向交錯排列的杵桿相互形成三角椅而被抬起，進而翻轉(zhuǎn)到背面完成被提取。試驗結(jié)果也驗證了這一原理。

4.3 細碎垃圾隨行翻越

試驗過程中發(fā)現(xiàn)，伴隨大件垃圾、纏繞物提取過程，有一定比例的細碎垃圾隨行翻越轉(zhuǎn)鼓的問題，特別是遇到垃圾比重偏小的情況，一些細碎垃圾更傾向于漂在所提取物料表面隨同翻轉(zhuǎn)。這是本設計的負面技術效果。細碎垃圾隨行翻越的問題與杵桿速度有關。根據(jù)料流情況，通過變頻調(diào)速容易找到最佳的速度。不過，試驗證明，它還與纏繞物提取機的安裝位置有很大關系。

4.4 纏繞物提取機的布置位置

圖1所示是其中一個試驗證明有效的取位布置。它選擇在板式給料機的頭部，借助料斗料層擠壓牽掛來提取大件垃圾與纏繞物，選擇高于板式給料機一定高度為目標提取部位。

將纏繞物從普通垃圾中抽出來，必須有足夠的空間和時間，抽取難度也應最小。在給料部位，因落料斷面大，料流速度小，料層分散，故為生產(chǎn)線上最理想的提取纏繞物的位置。杵桿挑起轉(zhuǎn)至緩傾角弧面段，對普通垃圾組分形成輸送作用。因此轉(zhuǎn)鼓的杵桿最大伸出面要高于板式給料機輸送面一定高度。

跳出本設備進行思考，外在的振動或攪動有利于普通生活垃圾透過纏繞物的跌落回歸主料流，因此，可以采用幾個單元設備集成，施加一點拖拽反力或者耙作用，來解決這一問題。

4.5 纏繞物提取機自身纏繞

對于普通垃圾，纏繞物長度只要小于4 m，就不會出現(xiàn)滾筒被纏的問題。大于4 m的纏繞物，則能夠纏在轉(zhuǎn)鼓上，需要人工清理干預。這種自纏的情況發(fā)生于生活垃圾中輕工業(yè)垃圾中的厚紙、厚塑料、纖維等一類物料的邊角料含量大的情況。

［1］ 宋立杰，陳善平，趙由才.可持續(xù)生活垃圾處理與資源化技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2014.

［2］ 李兵，趙由才，施慶燕，等.上海市生活垃圾分選模式研究［J］.同濟大學學報：自然科學版，2007（4）：507-510.

［3］ 陳曉勇，胡進.影響城市袋裝生活垃圾破碎設備的纏繞因素分析［J］.機械設計，2007，24（2）：62-64.

［4］ 張連仲，劉國平.船舶螺旋槳纏繞物自動切割裝置研究［J］.船舶工程，2009（6）：77-80.

［5］ 中聯(lián)重科股份有限公司.纏繞物提取方法和纏繞物提取設備：CN103447239［P］.2013-12-18.

［6］ 中聯(lián)重科股份有限公司.纏繞物提取機、纏繞物提取設備和纏繞物提取方法：CN103286072［P］.2013-09-11.

Design and Application of Extractor for the Bulky Waste and Entanglement in Municipal Solid Waste Sorting

Gao Genshu，Ren Yue，Peng Binbin，Chen Xiutian
（Zoomlion Heavy Industry Technology&Science Co.Ltd，Changsha Hunan 410013）

The bulky waste and entanglement in municipal solid waste effect heavily on the fluency of the sorting line.The designed extractor wastested and the result showed that the extraction ratesof bulky waste and entanglement were 60%and 50%respectively in the mixed industrial waste sorting line.The extractor contributed a lot to ensure the sorting line under running smoothly.

municipal solid waste；sorting；bulky waste；entanglement；extractor

X799.3；TQ051.8

A

1005-8206（2017） 05-0088-02

湖南省科技計劃項目（2015SK1002）

2016-08-01

高根樹（1963—），高級工程師，主要從事環(huán)保設備研發(fā)與生活垃圾綜合處理系統(tǒng)設計。

E-mail：gaogenshu@126.com。