一种生活垃圾及生物质粉碎装置

技术领域

本发明涉及环保技术装备，特别是涉及一种生活垃圾及生物质粉碎装置。

背景技术

随着人类环保意识的加强，生活垃圾破碎无害化、资源化和减量化成为未来发展方向，其中垃圾破碎装置作为生活垃圾处理的主要设备，广泛应用于垃圾破碎填埋、垃圾焚烧发电、垃圾水泥窑协同处理等工艺过程。目前国家层面全面推行垃圾分类制度，但大部分城市生活垃圾分类处理系统建设不够完善，加之我国居民垃圾分类意识薄弱，导致生活垃圾成分复杂，主要包含废塑料、废纸、织物、动植物遗体、废木材、餐余垃圾、废橡胶、少量建筑垃圾等，国外引入的齿辊式垃圾破碎装置无法适应我国国情，而市面上的垃圾破碎机一般都采取强制剪切撕扯物料，存在破碎阻力大、效率低、能耗高及不方便维护等问题。

针对上述存在的问题，国内科研技术人员已开展相关研究，如CN201710833001.8公布了一种推料剪切式垃圾破碎机，主要增加液压推料装置，提高垃圾进料效率，但存在如下问题：其一，采用低转速大扭矩齿辊式破碎机，单位时间内处理量低；其二，采用齿辊式结构，主要通过挤压剪切实现破碎，其中挤压导致物料变形发热，最终导致效率低；其三，结构复杂，采用液压推料装置推料，增加系统复杂性；其四，由于结构复杂，转速低，靠大力矩破碎，导致设备重量重，成本高。CN201710219221.1公布了一种垃圾破碎机，主要包括推动腔、推动头、粉碎装置、粉碎刀组和甩刀组，其进料口位于上方，若遇到硬质长条形物料仅靠推动头作用效率极低，且无法实现有效破碎，此外，经粉碎刀组和甩刀组处理后的物料仍可能成条状，并无法完全粉碎，影响粉碎物料的后续应用。CN202010031250.7公布了一种生活垃圾用粉碎机，主要包括两个挤压辊、破碎装置和粉碎装置等，但仍存在如下问题：其一，使用功能单一，挤压辊的设置限制了原料的进料尺寸，对于生活垃圾之外的生物质如废木材、秸秆等原料无法有效实现挤压碎裂；其二，经破碎装置破碎后的物料仅受到纵向切割，易形成长条形物料，同时可能造成破碎刀上出现长条形垃圾缠绕；其三，粉碎装置仅靠球体摩擦粉碎，因生活垃圾成分复杂，粉碎效果无法保证。CN201910084814.0公布了一种生活垃圾处理设备，主要包括进料缓冲装置、粉碎装置、分离筒和滤网等，但在分离筒内二次粉碎时因筒壁设有网孔，在离心力作用下未被粉碎的长条形物料容易堵塞网孔，造成分离筒内堵料，影响设备正常运转。

另一方面，我国生物质废弃物种类众多，主要分布在农林渔牧医等行业内，一般包括农业废弃物（如秸秆类如麦秸秆、稻壳、甘蔗渣等）、林业剩余物、枝桠材、水生植物、动物骨骼粪便、城市及工业有机废弃物、中医药渣和海洋生物质等种类，具有含水率高、难储存、能量密度低、分布量小面广等特点。生物质废弃物既是环境污染物，同时也是一种可再生能源，如何将生物质原料高效利用转换为高品质能源成为了众多科研工作者的研究重点。

我国对生物质粉碎的研究起步较晚，粉碎设备的研发技术到2010年之后才逐步成熟，原有生物质粉碎设备工作效率低、安全性较差、保养和维护操作复杂。目前，国内众多科研院所和高校开展了生物质粉碎设备的设计和研发，根据物料粉碎方式的不同可分为以下几大类：

（1）锤片式粉碎机

利用多组高速旋转的锤片对物体打击、搓擦致使物体破碎。击碎粉碎应用广泛、粉碎效果较好，适合用于需要较彻底粉碎的物料。如CN202020272868.8公开了一种锤片式物料粉碎机，该设备在粉碎室内形成轴向涡流，从而提高粉碎频率，减少粉尘外逸，但锤片沿切线方向运动，不利于物料出筛，且锤片端面长期受物料正面冲击，易降低其使用寿命。

（2）揉搓式粉碎机

CN201220459496.5公开了一种转筒式喂料方式的大型揉搓粉碎机，该设备揉搓粉碎室主体内设有揉搓转子，可广泛用于多类饲料、造纸、木材深加工等行业物料的揉搓处理，但面对成分复杂、类型多样的生物质原料只能进行初步的粉碎，无法进行细碎，颗粒度暂无法达到要求。

（3）铡切式粉碎机

铡切式粉碎机在我国应用范围较广，其种类较多，性能较好，大多用于饲草料加工，结构功能单一，无法有效处理类型多样的生物质原料。

（4）组合式粉碎机

组合式粉碎机可同时进行上铡下粉操作，可实现粉碎、铡切等一机多用的目的，工作效率高，但主要应用于畜牧业和养殖业的饲料加工，无法有效处理成分复杂、类型多样的生物质原料。

（5）其他粉碎方式

其他生物质原料粉碎方法还包括气流式粉碎、振动式粉碎和搅拌研磨粉碎等，这几种粉碎设备主要用于物料的超细粉碎加工，其物料成品粒度均匀，粉碎效果好，但这些方法运行能耗高、制造成本高，一般用于产品性能要求高的物料粉碎。

综上所述，我国生活垃圾及生物质粉碎处理技术虽发展迅速，但由于生活垃圾和生物质原料类型多样、形状各异，粗细长短不一，尤其是生活垃圾、林间剩余物等生物质原料含水率较大、粉碎要求较高，因此现有的单一生活垃圾破碎设备或者生物质粉碎设备无法达到要求，且目前尚无能同时兼容生活垃圾及生物质粉碎处理的设备诞生，致使出现生活垃圾及生物质粉碎效果不佳、运行成本高和粉碎料应用范围受到局限等问题。为此，迫切需要开发一种全新的占地面积较小、原料适应范围广且运行可靠、粉碎效率高、无二次污染扩散、产品尺寸级配合理和产品应用范围广的生活垃圾及生物质粉碎装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种占地少、无二次污染、可广泛应用于村镇和企业，低能耗、高效率粉碎生活垃圾及农林渔牧医产生的生物质废弃物的装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种生活垃圾及生物质粉碎装置，主要包括棒锯式锯削机构、切削式粉碎机构、支架、滤液碎渣分离机构，所述棒锯式锯削机构、切削式粉碎机构、滤液碎渣分离机构依次安装在支架上，经棒锯式锯削机构第一轮粉碎后的物料进入切削式粉碎机构继续进行第二轮切削式粉碎，棒锯式锯削机构、切削式粉碎机构粉碎生活垃圾或各类生物质或贝壳产生的滤液和碎渣由滤液碎渣分离机构收集，所述滤液碎渣分离机构将分离后的滤液排出至滤液收集机构，将分离后的碎渣排出至粉碎物料收集机构；

所述棒锯式锯削机构主要包括锯削组件及第一动力机构，所述锯削组件包括组合式圆锯棒和耐磨墩或差速滚筒，或多个差速组合式圆锯棒；组合式圆锯棒由同一直径规格齿式的多个圆锯片、或不同直径规格齿式的多个圆锯片固定在同一主轴上所构成，不同直径规格的齿式圆锯片交错布置构成的棒锯式锯削结构可适应生活垃圾或不同类生物质或餐厨贝壳类等废弃物的粉碎；

所述切削式粉碎结构主要包括一组或多组带锯齿或镰刀齿或刃刀的高速旋转切削刀片和第二动力机构，每组高速旋转切削刀片可布置至少一层带锯齿或镰刀齿或刃刀的切削刀片；所述切削式粉碎结构可设置为一级或二级或三级切削式粉碎；

所述滤液碎渣分离结构主要包括一级或多级带渣液分离功能的导流槽/管、滤带、螺旋挤压脱水机构、带式压滤机构等分离结构中的至少一种，分离和收集滤液及碎渣后分别排出。

多个圆锯片在主轴上依次布置，相邻的圆锯片之间设置环形隔片分隔，环形隔片上还可设有弹性拨片。

进一步，还设有进推料机构，所述进推料机构主要包括带式输送机、拉链式推料机构、辊轮式推料机构、链板输送机构等输送机构中的至少一种。

进一步，所述进推料机构上方还可设置带拨料功能的辊筒、旋转料耙等拨料机构中的至少一种。

进一步，还设有助剂喷加机构，所述助剂喷加机构设置于生活垃圾及生物质原料的进料处、和/或棒锯式锯削粉碎机构的进料处、和/或切削式粉碎机构的进料处；助剂包括液态或固态的脱臭消毒剂/改性剂/脱硫固硫剂等。

进一步，所述的耐磨墩由耐磨体和固定构件制成，所述耐磨体主要由耐磨金属、耐磨橡胶、树脂、耐磨陶瓷等耐磨体中的至少一种，耐磨墩与组合式圆锯棒相匹配构建成棒锯式锯削机构，具有高效锯削粉碎功能。

进一步，所述的耐磨墩由耐磨体和弹性构件制成。

进一步，还设有废气净化装置，所述的废气净化装置主要由风管、废气氧化净化器和引风机组成组成，废气氧化净化器和引风机与粉碎装置以管道相连通，以引风机的引风构建整个粉碎装置的微负压系统，将有异味的废气送入废气氧化净化器中净化后排放，防止空气污染；所述废气净化装置指蓄热式催化氧化装置、催化燃烧装置、等离子火焰净化器及其它各类高温炉等氧化净化装置中的任意一种。

滤液碎渣分离机构分离后的滤液可直接排入污水处理厂进一步无害化处理，或做资源化利用；碎渣可直接作为生物质能源或资源进行资源化能源化利用。

进一步，所述棒锯式锯削机构的上方还可设置可翻转开启活动顶盖，便于设备更换和检修。

本发明结构相对简单、易于选材制造、造价较低，粉碎效率高、能耗低、便于布置，可杜绝二次污染，且粉碎装置占地小便于安装摆放，适应性强，便于村镇、学校、企业、岛礁使用，易于推广应用。

本发明针对生活垃圾及生物质含水率高、成分复杂、分布量小面广等特点，采用锯削和切削组合粉碎工艺，使各类生活垃圾及生物质纤维受到多向切削作用而断裂粉碎，解决了现有生活垃圾或生物质粉碎处理设备功能单一的缺陷。

本发明可与水泥窑协同处置生活垃圾、生活垃圾焚烧发电等生活垃圾及生物质处置工艺高效结合，应用范围广，可就近因地制宜地有效利用生活垃圾及生物质资源，有利于生态环境及自然环境的保护。

本发明为解决能源供应紧张、实现碳减排以及增加生物质能源的资源储备提供了新途径，对调整可再生资源和能源结构具有重大意义。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1所示实施例1耐磨墩的结构示意图；

图3为图1所示实施例1棒锯式锯削结构锯片的排列形式示意图；

图4为图1所示实施例1切削式粉碎机构旋转切削刀片的结构示意图；

图5为本发明实施例2的结构示意图；

图6为图5所示实施例2棒锯式锯削机构锯片的排列形式示意图；

图7为图5所示实施例2锯片之间的环形隔片和弹性拨片的结构示意图；

图8为图5所示实施例2切削式粉碎机构的布置形式示意图。

图9为图5所示实施例2切削式粉碎机构中旋转切削刀片的结构示意图。

图10为本发明实施例3的结构示意图；

图11为图10所示实施例3切削式粉碎机构中旋转切削刀片的结构示意图。

图中，1-棒锯式锯削结构、101-耐磨墩、102-组合式圆锯棒、103-差速滚筒、104-差速组合式圆锯棒、105-第一动力装置、106-齿式圆锯片、107-环形隔片、108-可翻转开启活动顶盖、109-弹性拨片、110-锯削槽，2-切削式粉碎结构、201-旋转切削刀片、202-第二动力装置，3-支架，4-滤液碎渣分离结构、401-导流槽/管、402-带式压滤机构、403-螺旋挤压脱水机构，5-滤液收集装置，6-粉碎物料收集装置，7-进推料机构、701-辊轮式推料机构，8-助剂喷加装置，9-废气净化装置、901-风管、902-废气氧化净化器、903-引风机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

参照图1-4，本实施例主要包括棒锯式锯削机构1、切削式粉碎机构2、支架3、滤液碎渣分离机构4、滤液收集装置5、粉碎物料收集机构6、进推料机构7，所述的棒锯式锯削机构1、切削式粉碎机构2、滤液碎渣分离机构4依次安装在支架3上，经棒锯式锯削机构1第一轮粉碎后的物料进入切削式粉碎机构2继续进行第二轮切削式粉碎，棒锯式锯削机构1、切削式粉碎机构2粉碎生活垃圾或各类生物质或贝壳产生的滤液和碎渣由滤液碎渣分离机构4收集，所述滤液碎渣分离机构4将分离后的滤液排出至滤液收集机构5，将分离后的碎渣排出至粉碎物料收集机构6。

所述棒锯式锯削机构1包括耐磨墩101、组合式圆锯棒102及第一动力机构105，所述耐磨墩101上还设有锯削槽110，所述组合式圆锯棒102由多个不同直径规格的齿式圆锯片106固定在同一主轴上所构成，多个齿式圆锯片106依次排序布置，相邻圆锯片106之间设置环形隔片107；不同直径规格的齿式圆锯片106交错布置构成的棒锯式锯削机构1，可适应生活垃圾或不同类生物质或餐厨贝壳类等废弃物的粉碎，所述棒锯式锯削结构上方还设有可翻转开启活动顶盖108。

所述的切削式粉碎机构2主要包括一组带锯齿的高速旋转切削刀片201和第二动力机构202，高速旋转切削刀片201为布置一层带锯齿的五叶切削刀片。

所述的滤液碎渣分离机构4主要包括一级带渣液分离功能的螺旋挤压脱水机构403，分离和收集滤液及碎渣后分别排出至滤液收集机构5和粉碎物料收集机构6。

所述的进推料机构7主要包括辊轮式推料机构701，辊轮式推料机构701的上方为物料进料口，所述的辊轮式推料机构701出料口与耐磨墩101的进料口相连通。

实施例2

参照图5-9，本实施例与实施例1区别是：本实施例中的棒锯式锯削机构1主要包括耐磨墩101、组合式圆锯棒102、差速滚筒103及第一动力机构105，所述的组合式圆锯棒102由多个不同直径规格的齿式圆锯片106固定在同一主轴上所构成，圆锯片106之间的环形隔片107上还设有弹性拨片109，所述的差速滚筒103表面均匀交错布置锯齿结构，不同直径规格的齿式圆锯片106与差速滚筒103构成的棒锯式锯削机构1可适应生活垃圾或不同类生物质或餐厨贝壳类等废弃物的粉碎。

所述的切削式粉碎机构2由四组行星式布置的旋转切削刀片201和第二动力机构202组成，所述的旋转切削刀片201的结构形式为带镰刀齿的三叶旋转切削刀片；切削式粉碎机构2的底部设有出料口，其出料口与滤液碎渣分离机构4的进料口相连通，所述的滤液碎渣分离机构4由一级带式压滤机构402组成，带式压滤机构402的滤液出口与滤液收集机构5相连通，带式压滤机构402的碎渣出口与粉碎物料收集机构6相连通。

本实施例中还设有助剂喷加机构8，所述的助剂喷加机构8设置于粉碎物料收集机构6上方的支架平台上，所述的助剂喷加机构8内的助剂包含液态的脱臭消毒剂和脱硫固硫剂，脱臭消毒剂通过助剂喷加机构8的管道喷洒至本粉碎装置的进料口，以消除物料进料口和粉碎过程中产生的异味；脱硫固硫剂通过助剂喷加机构8的另一管道雾化喷洒至粉碎物料收集机构6的进料口下方，粘附在粉碎脱水后的生活垃圾及生物质成品粉碎料上。

本实施例中还设有废气净化装置9，所述的废气净化装置9由风管901、废气氧化净化器902和引风机903组成，废气氧化净化器902和引风机903与本粉碎装置以管道相连通，以引风机903的引风构建整个粉碎装置的微负压系统，将有异味的废气送入废气氧化净化器902中净化后排放，防止空气污染；所述的废气氧化净化器902为蓄热式催化氧化炉。

其余工作过程同实施例1。

实施例3

参照图10-11，本实施例与实施例2区别是：所述的棒锯式锯削机构1中主要包括耐磨墩101、两个差速组合式圆锯棒104和第一动力机构105，单个组合式圆锯棒由多个同一直径规格的齿式圆锯片106固定在同一主轴上所构成，两个差速组合式圆锯棒104上的圆锯片106相互均匀交错布置构成棒锯式锯削机构1，可适应生活垃圾或不同类生物质或餐厨贝壳类等废弃物的粉碎。

所述的切削式粉碎机构2由三组并联布置的旋转切削刀片201和第二动力机构202组成，所述的旋转切削刀片201的结构形式为带刃刀齿的四叶旋转切削刀片，每叶刀片的外沿尖角成60°上扬；切削式粉碎机构2的下部侧壁设有出料口，其出料口与滤液碎渣分离机构4相连通，所述的滤液碎渣分离机构4为一级的导流槽401，导流槽401的滤液出口与滤液收集机构5的滤液进口相连通，导流槽401的的碎渣出口与粉碎物料收集机构6的碎渣进口相连通。

本实施例中还设有助剂喷加机构8，所述的助剂喷加机构8设置于粉碎物料收集机构6上方的支架3平台上，所述的助剂喷加机构8内的助剂包含固态改性剂，固态改性剂通过助剂喷加机构8添加至粉碎物料收集机构6的进料口，粘附在粉碎脱水后的生活垃圾及生物质成品粉碎料上对其改性。

本实施例中的废气氧化净化器902为等离子火焰净化器。

其余工作过程同实施例2。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。