复杂建筑垃圾再生工艺系统研究□ 北京加隆工程机械有限公司 魏世博 魏业桐 李洋 摘要：本文针对成份复杂的建筑垃圾资源化再生工艺系统进行了阐述，指出了当前建筑垃圾处理中存在的突出问题，重点介绍了复杂建筑垃圾再生工艺的设计方法，对生产过程中的粉尘和噪音的控制及工艺设备的能耗控制提出了解决方案，同时展示了建筑垃圾再生智能化控制的新思路。 关键词：复杂建筑垃圾；工艺系统；再生骨料；智能控制 一、引言我国城镇化建设的快速发展，新建建筑规模和旧建筑拆迁力度日益加大，由此产生的建筑垃圾不断增加。由于我国还没有建立相应的建筑垃圾分类管理法规，缺乏统一的协调管理，建筑垃圾中往往混有大量的生活垃圾和工程渣土；同时，建筑物室内装修所产生的装修垃圾中，混有各种装修材料的包装物及其边角余料等。这些成份复杂的建筑垃圾再生必须采用有针对性的工艺系统设计，才能生产出符合标准要求的高品质再生骨料产品。 二、建筑垃圾再生存在的问题目前国内建筑垃圾处理工艺相对简单，技术工艺和装备大都是沿用砂石骨料生产工艺，没有针对复杂建筑垃圾处理完善的技术工艺，缺乏全面系统的工艺设计。主要表现在除杂工艺装备配置不合理，轻质杂物清除不达标；成品骨料含泥量高，不能用于高品质产品使用；生产过程中粉尘大，设备噪音大，污染环境；设备运行能耗高，增加了生产成本；整体设备的自动化控制水平较低，不适应当前国内智能化制造发展趋势。 三、复杂建筑垃圾工艺系统设计1、前期技术准备 建筑垃圾处理成败的关键是工艺系统设计。由于移动式建筑垃圾处理设备工艺的配置受空间的限制，难以满足更多的工艺设备配置，因此复杂建筑垃圾的处理适宜选用工厂化的固定式处理设备。固定式建筑垃圾处理设备几乎不受空间和场地的限制，可以按照工艺设计的需要，科学地进行场地规划、流程设计和设备布局，制定系统化的建筑垃圾再生工艺方案。在进行工艺设计前，应首先“看两头”，一是要看源头，就是看来料垃圾的复杂程度，属于哪一类建筑垃圾。是建筑物拆迁的砖混建筑垃圾，还是装修垃圾，是否含有大量的渣土，是否混有生活垃圾，各自大约占有多大比例，处理量有多大；二是看终端，就是看最终的再生骨料用于做什么，是做路基无机料、砌块制砖，还是用于再生混凝土、干混砂浆等，或者是兼具几种使用方向；同时要了解最终骨料的品种、数量、规格各是多少。对建筑垃圾原料的基本情况和再生骨料的使用用途要做到心中有数，以便于有针对性地进行工艺设计。 2、再生工艺设计方法 对于复杂的建筑垃圾再生，应考虑使用“先筛后破”基本工艺。由于建筑垃圾中含有大量的工程渣土、生活垃圾或装修垃圾等杂物，这些杂物必须先进行预分拣和预筛分处理后，再进行破碎处理，避免杂物进入破碎机后造成不必要的破碎。根据物料的情况，分拣可以是人工在线分拣，也可以采用机械分拣，主要是将大块的木头、塑料袋、布头和铁质物等杂物分拣出来，在线分拣要设置封闭的分拣室，分若干个分拣工位，各工位设有杂物分料出口。机械分拣可以采用篦条筛或滚筒筛，主要是筛除渣土，清除轻质杂物，无论使用哪种筛子，都要考虑其能够承受大块骨料的冲击，在结构设计上要加强。复杂建筑垃圾中混杂的部分生活垃圾，可能含有细菌、病毒等有害的微生物，污染生产环境、再生骨料及其制品，影响生产操作者身体健康，有必要在工艺流程的前端设计消毒工序，消毒装置的配置要做到所有的输出物料要全部消毒，密封无外露，无二次污染。 在工艺设计上，预筛分后的建筑垃圾通常要进行两次破碎，第一次为粗破碎，采用颚式破碎机；第二次为中破碎，根据骨料使用情况，可以使用反击破碎机或圆锥破碎机。在两次破碎之间，应充分配置清除轻质物和除铁工艺环节。 轻质物的清除是建筑垃圾资源化再生利用工艺设计中的重点，也是技术难点。轻质物清除的是否彻底直接关系的再生骨料的品质和再生制品的质量。轻质物的清除包括风选和水浮选两种形式。风选机多数采用正压、负压一体式，物料应宽幅播撒，将物料均匀散开，空气气流可控，风速在10-25m/s，设置鼓式分离器和扩展分离仓，配备低噪音鼓风系统和粉尘收集系统。水浮选工艺是高品质骨料生产的必备工艺。它是利用水浮力原理，分离清除物料中的轻质物，同时，清洗骨料表面粘接的泥土，可大大降低物料中的轻质物和泥土的含量，提高骨料品质。水浮选系统包括浮选槽、除杂器、清洗管道、骨料皮带、沥水筛、淤泥排出装置和水净化系统等。水净化系统包括供水、回水装置、过滤装置、沉淀池等，系统工艺设计应满足水浮选系统的需要，及时过滤清除污水中的淤泥，保证水的循环使用，没有污水外排。风选工艺和水浮选工艺可独立使用，多级配置，也可以同时配置，混合使用，或者将风选和水浮选并行设计，以方便用户按按照不同的骨料生产要求，灵活选择工艺路线。 除铁工艺关键是选择配置的节点。一般是考虑在每次破碎后各设置一次除铁工序，将破碎后暴露出的钢筋等铁质物分离。除铁设备采用电磁或永磁式的除铁器，具有自动卸铁功能，安装在物料输送皮带机上方，选型时要注意适应皮带机的宽度，悬吊安装高度距皮带250-300mm。 对于将再生骨料用于干混砂浆或机制砂的工艺设计，应设置第三次破碎，即细破碎工艺，以便将中碎后的物料进一步破碎。一般选用冲击式破碎机或反击细破碎机，其兼具破碎和整形的特点，骨料粒形圆润。三级破碎后，应设置骨料含粉量控制工艺，含粉量控制在8%左右为宜。根据骨料使用方向，可选择干法式选粉机或湿法式洗砂机。 3、粉尘和噪音的控制 在生产过程中，振动给料机、破碎机、振动筛、风选机和皮带输送机等设备都会产生大量的粉尘，同时也产生强烈的噪音，粉尘和噪音的控制也是工艺设计的重点。粉尘的控制主要是除尘器的配置和对产尘点密封罩的设计。在颚式破碎机、反击破碎机、振动筛等主要产尘设备附近，多点分散配置袋式除尘器，根据设备规格大小和生产产量等条件，计算所需风量和风压，配置相应的除尘器，保证负压生产，无粉尘外泄。有组织排放粉尘浓度应达到当地环保标准要求，一般应达到30mg/m3，个别地区应达到10mg/m3。车间内的其他设备易产尘部位要做好密封，采用喷雾降尘措施，配备水喷雾或干雾设施，保证车间内的工作环境清洁。设备运转的噪音在所难免，但只要能采取适合的降噪措施，就能较好的降低噪音。对于噪声较大的破碎机、振动筛等，可以采用地下安装，并在基座安装减振垫，可有效降低设备噪音；将振动筛的螺旋弹簧更换为优质的弹性模块，可减少共振时间和噪音；对于空气动力性噪声的机械设备，如风机、空气压缩机等加装消声器，阻尼声波的传播；对有人员操作的岗位，如分拣室和控制室，采用轻质墙体材料结构，具有吸声和隔声层复合结构，隔声量不小于20dB(A)，使室内噪声级降至60dB(A)以下；车间周围加强绿化，使噪声最大限度地随距离自然衰减，运营期厂界噪声执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）中1类标准，即昼间≤55dB(A),夜间≤45dB(A)。 4、整体能耗控制 建筑垃圾处理设备的整体能耗控制是衡量工艺设计水平高低的重要指标。科学地配置工艺流程，方法措施不尽相同，但可遵循以下几点基本原则：在满足除杂要求的前提下，尽量减少流程节点；在保证产量的前提下，尽量选择较小的设备规格；在空间场地许可的情况下，尽可能的降低物料提升高度。 四、建筑垃圾再生智能化控制系统建筑垃圾再生智能化控制系统的设计可以提升建筑垃圾资源化再生利用的整体工艺水平。上海云统科技公司在砂石骨料破碎生产上的智能控制系统，对我们在建筑垃圾再生的控制上具有很好的启示作用。对整条建筑垃圾处理生产线的智能化控制，可实现再生骨料的绿色生产和工厂化管理。智能化控制系统包括单机智能控制系统、智能破碎管理系统、智能仓储管理系统和全线视频监控系统。单机智能控制系统，是通过在建筑垃圾再生生产线关键设备各检测点上加装多种传感器及信息采集装置，智能感知设备的排料口大小、振动情况、电流大小、衬板磨损、轴承温度、产量、库存等信息，采用PLC和HMI人机界面作为主控单元，实现系统的分时启动、降压启动、联动控制、启动自检、状态参数感知、故障预警报警，产量计量，卸料小车的自动寻堆卸料等功能，从而实现单机的智能化感知和精准化自动控制。智能破碎管理系统是在实现单机设备智能化的基础上，对粗破、中碎、筛分、风选、浮选等环节的集中自动控制和设备运行状态的实时监测。智能仓储管理系统可实现卸料小车自动寻堆卸料，各料仓进料量、出料量、库存量和料堆堆高度的实时监测等功能。全线视频监控系统是通过加装高清红外摄像头，可以全天候对整个生产区域的破碎筛分设备、风选浮选设备、骨料仓储等过程进行全线视频监测，操作人员可以直观便捷的通过大屏幕对现场生产情况进行实时监控，便于现场生产管理和人员调度，提升生产和管理效率。 五、结语建筑垃圾再生成败的关键是工艺设计，复杂的建筑垃圾再生应在充分了解来料垃圾的复杂程度和再生骨料的使用用途后进行有针对性的工艺系统设计，着重考虑使用“先筛后破”基本工艺。在工艺系统设计上，通常要进行两次破碎，在两次破碎之间，应充分配置清除杂土、轻质物和除铁工艺环节。轻质物的清除是建筑垃圾资源化再生利用工艺设计中的重点和难点，可采用在线人工分拣、风选和水浮选等多种组合式除杂工艺设计。若将再生骨料用于干混砂浆或机制砂，应设置第三次破碎，即细破碎工艺，并增设骨料含粉量控制手段。在生产过程中产生的大量粉尘，宜采用多点分散式配置袋式除尘器，适当配合使用喷雾降尘。设备运转的噪音可采取多种综合降噪措施，以达到较好的降噪效果。采取尽量减少流程节点等多种不同的措施，科学地配置工艺流程，实现整体降低能耗的目的。对建筑垃圾再生设备的智能化控制，符合当前国内智能化制造发展趋势。 DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2016.23.005 |
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