一種鄉(xiāng)村垃圾回收再利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張廣超 楊彩虹 彭婧

[摘 要] 實(shí)現(xiàn)垃圾資源再利用，減少垃圾處置量，改善人們的生存環(huán)境，是當(dāng)前全球各國關(guān)注的迫切問題之一。本文主要探討如何設(shè)計(jì)鄉(xiāng)村垃圾回收再利用系統(tǒng)，并開展實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)，取得了一定的應(yīng)用成果。

[關(guān)鍵詞] 垃圾;再利用;電氣控制

[中圖分類號] X33 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-7909（2020）14-125-2

1 鄉(xiāng)村垃圾回收研究背景

垃圾減量是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、流通和消費(fèi)等過程中采用合理措施減少固體廢物量，如避免過度包裝、凈菜進(jìn)城、禁止使用一次性筷子等。垃圾分類是指按垃圾的不同成分、屬性、利用價(jià)值以及對環(huán)境的影響，并根據(jù)不同的處置方式，分成屬性不同的若干種類。

隨著人們對日益增長的垃圾產(chǎn)量和環(huán)境惡化局面的認(rèn)識日漸深化，各種垃圾分類活動逐漸展開。實(shí)現(xiàn)垃圾資源再利用，減少垃圾處置量，改善人們的生存環(huán)境，是當(dāng)前全球各國關(guān)注的迫切問題之一。城市垃圾綜合治理歷史久遠(yuǎn)，城市垃圾負(fù)載日趨嚴(yán)重，有向鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)移趨勢。那么，利用鄉(xiāng)村地廣人稀的特點(diǎn)，開發(fā)垃圾分類后再處理，重復(fù)利用垃圾資源意義重大。

資源短缺、環(huán)境惡化和人口增加，已成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一大瓶頸。由于開采和利用方式粗放，我國資源利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重，每年我國約有900億元的廢舊物資沒有得到充分利用。目前，我國可回收利用的再生資源價(jià)值3 000億元左右，而廢塑料的回收率僅為25%，廢橡膠的回收率為32%，資源流失嚴(yán)重[1]。

2 設(shè)備流程概述

本文設(shè)計(jì)的一種鄉(xiāng)村垃圾再利用系統(tǒng)，是將人類生活垃圾中的塑料、廢橡膠、衣物等垃圾進(jìn)行回收，經(jīng)過系統(tǒng)燃燒再加工，形成可利用燃料供給相關(guān)設(shè)備。

本文闡述設(shè)備及裝備的電氣控制流程，由于技術(shù)保密性原因，只展示部分功能，如圖1所示。

前處理（物料車間）：啟動熱油泵[熱油泵（RBA）開啟前先開啟A區(qū)流量控制閥門（F1F2），流量計(jì)計(jì)量設(shè)定（LA1）];A區(qū)熱油補(bǔ)到一級罐容積1/3后，啟動一級攪拌罐（JB1JB2）→插板閥打開（CF1CF2）→水平絞龍A（JLA）區(qū)①啟動→旋轉(zhuǎn)閥（XF1XF2XF4）啟動→分料閥C1、分料閥C2（FL1FL2）同時(shí)打開A區(qū)位置[電機(jī)正轉(zhuǎn)（DJZ），首次需要設(shè)定時(shí)間]→啟動風(fēng)機(jī)（FJ1FJ2）→啟動烘干機(jī)（HG1）→熱風(fēng)機(jī)（RF1）打散機(jī)（DS1）→輸送機(jī)（SS1）→破碎機(jī)（ps）→開始上料（SLA）[進(jìn)料達(dá)到數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)后或設(shè)定時(shí)間（JS）后暫停進(jìn)料，破碎機(jī)停，含熱油泵停]→A區(qū)插板閥關(guān)閉（與水平絞龍互鎖，絞龍啟動時(shí)開，停止時(shí)關(guān)），轉(zhuǎn)換B區(qū)一級罐工作，同時(shí)關(guān)閉A區(qū)流量計(jì)控制閥門，打開B區(qū)流量計(jì)控制閥，補(bǔ)熱油至1/3→啟動一級攪拌→插板閥打開→水平絞龍→旋轉(zhuǎn)閥→分料閥C1、分料閥C2切換至B區(qū)位置（電機(jī)反轉(zhuǎn)，首次需設(shè)定時(shí)間）→啟動破碎機(jī)→開始進(jìn)料（進(jìn)料達(dá)到標(biāo)定數(shù)量或計(jì)時(shí)后停止進(jìn)料，破碎機(jī)停，含熱油泵），進(jìn)入下一循環(huán)（重復(fù)A區(qū)動作，B區(qū)插板閥關(guān)閉）。需要注意的是，工作中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題報(bào)警均停止工作，熱油泵在A區(qū)或B區(qū)工作時(shí)應(yīng)根據(jù)所設(shè)定量上限值隨時(shí)停泵。

A區(qū)一級罐達(dá)到設(shè)定時(shí)間（2 h）（2S）后或達(dá)到需放料時(shí)往下放料。A區(qū)一級溶漿罐下面分料閥（2FE1FE2）打開，準(zhǔn)備進(jìn)入二級方向→放料閥（2FA12FA2）打開，液體開始進(jìn)入二級裝備，放料完畢后放料閥自動關(guān)閉，啟動二級攪拌（2JB12JB2），并切至B區(qū)工作（放料閥首次放料需設(shè)定放料時(shí)起止時(shí)間）。需要注意的是，A區(qū)一級加注熱油前必須先關(guān)閉放料閥，放料閥必須與一級加注熱油、物料互鎖。

切換B區(qū)一級罐，待達(dá)到設(shè)定時(shí)間（暫定2 h）后或達(dá)到需放料時(shí)準(zhǔn)備往下放料。B區(qū)一級溶漿罐下面分料閥轉(zhuǎn)換進(jìn)入二級方向→放料閥打開→液體開始進(jìn)入二級，放料完畢后放料閥關(guān)閉，啟動二級攪拌，并切至A區(qū)工作（放料閥首次放料需設(shè)定放料時(shí)起止時(shí)間）。需要注意的是，B區(qū)一級加注熱油前必須先關(guān)閉放料閥，放料閥必須與一級加注熱油、物料互鎖。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣控制流程為，按下按鈕SB1啟動熱油泵RYB。同時(shí)繼電器F1得電，時(shí)間繼電器KF1和KT1同時(shí)得電，時(shí)間繼電器KT1按設(shè)定時(shí)間的點(diǎn)后，輔助觸點(diǎn)KT1閉合，控制攪拌泵的繼電器JB1得電開始工作。同時(shí)繼電器CF1和時(shí)間繼電器KTC得電。KTC通電時(shí)間到達(dá)后，輔助觸點(diǎn)KTC閉合，控制絞龍的JLA1繼電器得電，同時(shí)KTJ得電，同樣一定時(shí)間后輔助觸點(diǎn)KTJ得電，繼電器C1Z開始工作，與此同時(shí)時(shí)間繼電器KTCC得電。一定時(shí)間后HG1得電，與之對應(yīng)的時(shí)間繼電器KTCC得電，KTCC時(shí)間到達(dá)后控制烘干機(jī)工作，依此原理，各設(shè)備按時(shí)間先后順序依次打開。通過F1和F2來實(shí)現(xiàn)A、B區(qū)的轉(zhuǎn)換。

由于電氣控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，排除故障困難較大，在實(shí)際運(yùn)行過程中進(jìn)行了改進(jìn)，將控制部分改用西門子PLC控制，簡化了接線及排故的難度。

由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸出控制較多，所以選用CPU226型號西門子PLC，由于226的輸入輸出接口為21/16，而輸入采集信號包括流量、溫度等模擬量信號，因此應(yīng)用了擴(kuò)展模塊EM235。

將流量計(jì)、開關(guān)、溫度傳感器、液位傳感器等接入輸入接口，熱油泵、攪拌罐、插板閥、分料閥和電機(jī)控制接觸器等接入輸出接口，輸入PLC程序進(jìn)行控制。對于攪拌罐中原料及產(chǎn)出原油液位通過WinCC flexible軟件進(jìn)行組態(tài)控制[2]。

4 結(jié)論

以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以“政府主導(dǎo)、農(nóng)民主體，部門聯(lián)動、市場運(yùn)作”為推進(jìn)方式，以環(huán)境保護(hù)和資源再利用為目標(biāo)，筆者設(shè)計(jì)了一種鄉(xiāng)村垃圾再利用系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)處于設(shè)備初期設(shè)計(jì)與調(diào)整階段，部分設(shè)備已經(jīng)安裝到位，并進(jìn)行了一期調(diào)試，需要改進(jìn)地方較多，但是本設(shè)計(jì)可以為同行業(yè)提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]李智麗.塑料垃圾加工再利用的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與開發(fā)初探[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（30）：87-88.

[2]趙翔宇，全姿宇，諶康利，等.關(guān)于建筑垃圾回收與再生利用的分析討論[J].山西建筑，2019（20）：161-162.