生活垃圾分选大件垃圾与缠绕物提取机的设计与应用*

高根树，任 悦，彭斌彬，陈修田

（中联重科股份有限公司，湖南 长沙 410013）

生活垃圾分选大件垃圾与缠绕物提取机的设计与应用*

高根树，任 悦，彭斌彬，陈修田

（中联重科股份有限公司，湖南 长沙 410013）

生活垃圾分选线的流畅性严重受制于垃圾中的大件垃圾和缠绕物。对设计的提取机进行了试验，结果表明：在混合工业生活垃圾分选线上大件垃圾提取率为60%，一般缠绕物提取率为50%，保障了分选线的稳定运行。

城市生活垃圾；分选；大件垃圾；缠绕物；提取机

1 大件垃圾分拣与缠绕物分离技术现状

城市生活垃圾中经常混合有一些毯子、床单、塑料椅子、木凳、盆景等大件垃圾，对生活垃圾分选生产线的效率影响很大［1-2］，通常只有人工分拣的办法可选。我国垃圾卫生填埋规范允许轻工业、商业垃圾混合填埋。在沿海轻工业发达区域，工业塑料带条、纤维边角料、皮革边角料等在生活垃圾中占有较大比例。若没有非常的措施应对这种情况，垃圾分选生产线是难以运转的。缠绕物提取就是轻工业混合生活垃圾分选的关键技术瓶颈［3］。国外对此生活垃圾大多采用破碎机全量破碎。船舶工业领域有专注缠绕物危害螺旋桨的研究［4］，倾向于切割途径解决问题。而笔者对生活垃圾中的大件垃圾和缠绕物提取技术进行了研究。

2 缠绕物提取机设计

图1所示是一种偏心回转式缠绕物提取机，用来分离垃圾中的大件垃圾、缠绕物［5-6］。

图1 缠绕物提取机结构组成

1）杵杆。在垃圾中挑出缠绕物必须能经受磨损与腐蚀，它必须有足够的长度和刚度。本设计采用外面插入转鼓安装，以利于维护。

2）导套。为了杵杆伸缩自如，并隔离垃圾与封闭内部机械结构，采用了具有一定导程、简易密封的导套，与转鼓鼓面正交连接。

3）枢纽机构。相对于杵杆伸缩同步产生偏心位移，本设计采用了双点铰钮。只要铰点间距略大于偏心位移就没有死点。多个铰钮串联在枢轴上，枢轴端部连接有滑套，滑套套在滑杆上，每2根滑杆成对定位连接在转鼓上。杵杆统一按枢轴的步调沿着对应的滑杆伸缩。枢轴两端套有轴承，深入固定的轨道。轴承外环贴轨道转动。

4）轨道盘。轨道是偏心固定的，用来强迫枢轴的轨迹，形成与转鼓筒面的开合。轨道的直径越小，越不利于枢轴两端在轨道内运行。本设计将轨道盘与转鼓端面封闭结构合并，和轴承座共享1个支座。

5）转鼓。转鼓设计需保证人工进入安装、维护，导套的位置也必须精确固定，故转鼓的直径不能太小。传动轴用圆环板材与鼓面连为一体。本设计在两端圆环上按照枢纽伸缩空间大小留出了窗口。

在偏心伸缩过程中杵杆在导套、滑杆在滑套上均产生偏心摩擦力。故本设计是个低速回转设备，实用工况需求也是低速的。

3 试验结果

本缠绕物提取机在沿海某工业混合生活垃圾分选线上安装应用，经过多次调整，使得原本不可分选的工业混合生活垃圾，实现了稳定机械化分选。

1） 大件提取率。从生产线运行的情况看，本缠绕物提取机能够将床单、毯、景观花木、椅子等顺利提取，一些条形大件则流失，综合评估提取率达到60%，基本实现了大件垃圾机械化分选。

2） 缠绕物提取率。从实际情况评估，缠绕物提取率在50%的水平。产生这个结果的原因在于缠绕物与板式给料机之间有间隙，而且杵杆的间距也允许部分折叠、盘卷的缠绕物通过。

4 试验结果讨论

4.1 缠绕物提取原理

杵杆伸入垃圾料流，自下而上划过，缠绕物被杵杆挑起折叠，形成半环挂在杵杆上回转。回转过程中，在偏心轨道的引导下，枢轴通过滑套收敛，使得杵杆回缩，直至端头与转鼓面齐平，所挂缠绕物脱开，在重力、离心力作用下离开鼓面。试验结果说明，这一原理是正确有效的。

4.2 大件提取原理

杵杆交错布置，环向保持一定间距。尺度大于径向杵杆间距的大件垃圾会被一组杵杆托起，尺度小于杵杆间距却大于一半杵杆间距的大件垃圾，则因下方环向交错排列的杵杆相互形成三角椅而被抬起，进而翻转到背面完成被提取。试验结果也验证了这一原理。

4.3 细碎垃圾随行翻越

试验过程中发现，伴随大件垃圾、缠绕物提取过程，有一定比例的细碎垃圾随行翻越转鼓的问题，特别是遇到垃圾比重偏小的情况，一些细碎垃圾更倾向于漂在所提取物料表面随同翻转。这是本设计的负面技术效果。细碎垃圾随行翻越的问题与杵杆速度有关。根据料流情况，通过变频调速容易找到最佳的速度。不过，试验证明，它还与缠绕物提取机的安装位置有很大关系。

4.4 缠绕物提取机的布置位置

图1所示是其中一个试验证明有效的取位布置。它选择在板式给料机的头部，借助料斗料层挤压牵挂来提取大件垃圾与缠绕物，选择高于板式给料机一定高度为目标提取部位。

将缠绕物从普通垃圾中抽出来，必须有足够的空间和时间，抽取难度也应最小。在给料部位，因落料断面大，料流速度小，料层分散，故为生产线上最理想的提取缠绕物的位置。杵杆挑起转至缓倾角弧面段，对普通垃圾组分形成输送作用。因此转鼓的杵杆最大伸出面要高于板式给料机输送面一定高度。

跳出本设备进行思考，外在的振动或搅动有利于普通生活垃圾透过缠绕物的跌落回归主料流，因此，可以采用几个单元设备集成，施加一点拖拽反力或者耙作用，来解决这一问题。

4.5 缠绕物提取机自身缠绕

对于普通垃圾，缠绕物长度只要小于4 m，就不会出现滚筒被缠的问题。大于4 m的缠绕物，则能够缠在转鼓上，需要人工清理干预。这种自缠的情况发生于生活垃圾中轻工业垃圾中的厚纸、厚塑料、纤维等一类物料的边角料含量大的情况。

［1］ 宋立杰，陈善平，赵由才.可持续生活垃圾处理与资源化技术［M］.北京：化学工业出版社，2014.

［2］ 李兵，赵由才，施庆燕，等.上海市生活垃圾分选模式研究［J］.同济大学学报：自然科学版，2007（4）：507-510.

［3］ 陈晓勇，胡进.影响城市袋装生活垃圾破碎设备的缠绕因素分析［J］.机械设计，2007，24（2）：62-64.

［4］ 张连仲，刘国平.船舶螺旋桨缠绕物自动切割装置研究［J］.船舶工程，2009（6）：77-80.

［5］ 中联重科股份有限公司.缠绕物提取方法和缠绕物提取设备：CN103447239［P］.2013-12-18.

［6］ 中联重科股份有限公司.缠绕物提取机、缠绕物提取设备和缠绕物提取方法：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

湖南省科技计划项目（2015SK1002）

2016-08-01

高根树（1963—），高级工程师，主要从事环保设备研发与生活垃圾综合处理系统设计。

E-mail：gaogenshu@126.com。