发泡聚苯乙烯再生装置及其控制.pdf

发泡聚苯乙烯再生装置及其控制 ＊ 林伟健 1 殷苏民 2 陈 斌 2 1.镇江市金桥通用设备制造有限公司, 江苏 镇江 212009; 2.江苏大学机械学院, 江苏 镇江 212013 摘要 针对发泡聚苯乙烯料特点和再生工艺要求, 设计了全自动回收再生装置, 将泡沫垃圾转化成体积小, 密度大的 聚苯乙烯再生颗粒。 装置采用粉碎、加热融化、冷却和切粒的工艺路线, 并根据运行自动化的要求, 采用 PLC和触摸屏 技术, 研制了自动控制系统经实际运行调试, 产品质量符合要求, 生产效率达 50～ 80 kg h。 关键词 发泡聚苯乙烯 再生装置 可编程控制器 ＊江苏省镇江市高新科技攻关项目 GY2005024 。 0 引言 发泡聚苯乙烯 EPS 由于其优异的性价比 ,使用 范围和数量在不断扩大, 但其自然分解非常困难, 对 环境造成严重的“白色污染”。各国虽然已经有了多 种回收利用的方法, 但是回收利用率很低。回收利用 的方法除了直接在工程中 如土木工程 利用外 [ 1 -4] , 主要方法是回收制成塑料粒子 ,用于塑料制品的再生 产,具体方法有 [ 5-6] 1 物理法再生 ; 2 改性再利用; 3 裂解回收再利用; 4 制作建筑保温材料; 5 将废 弃的 EPS 作为燃料直接燃烧使用 。上述方法中, 经济 适用的方法为物理再生法 ,但是目前国内的生产方式 主要为小作坊式生产, 操作人员劳动强度大 ,生产现 场环境差 ,生产效率低。 本项研究设计了全自动发泡聚苯乙烯再生装置, 其机理是通过物理的方法改变 EPS 的形态, 具体工艺 路线是通过粉碎 、 加热融化、 冷却、切粒等工艺把大块 的EPS 变成小的再生聚苯乙烯小颗粒, 从而实现了发 泡聚苯乙烯料泡沫的再生回收 。 1 再生装置的结构 1. 1 工作原理 EPS 具有 密度小 10 ～ 40 kg m 3 , 其中 含空气 98 ,化学稳定性和热稳定性好, 在 75～ 80 ℃以下 EPS 性能稳定, 但温度接近 150 ℃时聚苯乙烯会融 化 [ 1] ,通过调查 、 理论分析和模拟实验, 确立并制定了 发泡聚苯乙烯的再生回收工艺 1 粉碎 即将不同形状 、 不同大小的发泡聚苯乙 烯料泡沫粉碎成小块泡沫 ; 2 挤压和加热融化 通过加热融化使 EPS 成为 液态, 在这一工艺过程中由于 EPS 含有大量气体, 融 化过程必须分为 2 次, 在第 1 次融化后排除气体, 这 样再经第 2 次融化后挤出的液态 EPS 就不会产生 气泡 ; 3 冷却 让融化的高温液态聚苯乙烯通过水冷 却成为面条状固态; 4 切粒 将面条状的固态聚苯乙烯切成要求大 小的小粒子 ,实现回收目的。 根据工艺路线 ,结合实际喂料问题 ,将回收设备 分为 6 部分 送料部分 ,粉碎部分 ,一级加热融化挤出 部分,二级加热融化挤出部分, 冷却部分及其切粒 部分 。 1. 2 机械部分设计 根据上述原理所设计的再生装置由 6 部分组成, 如图 1 所示 。 1 上料装置 如图 1 a 所示 , 在自动送料装置 中,输送装置是一个固定的刚架结构, 在输送装置的 上、 下有两对链轮,在电机的拖动下 ,链轮通过链条上 料机把原料运送至高处的螺旋塑化机加料仓 ,链条上 料机上安装了输送挡板和托板 ,只要体积不大于加料 仓的原料都可以直接输入料仓 。 2 粉碎压紧装置 如图 1 b 所示 , 该部分具有 粉碎和加压两种功能 ,关键技术是旋转粉碎辊具有双 重功能 ,一方面将进入料仓的大块的泡沫击碎, 另一 方面将已经粉碎的小块泡沫压入安装有缴笼的第一 级螺杆塑化机中 ,进行挤压加热。 3 一次挤出装置 即第 1 级螺杆塑化机, 如图 1 b 所示,在缴笼的挤压下泡沫塑料被向前推进一次 加热器进行融化 , 并被挤出塑化机, 此时融化的 EPS 含有一定的气体 ,然后由自重落入第 2 级螺杆塑化机 的小料斗, 同时排出气体 。 51 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 4 二次挤出装置 即第 2 级螺杆塑化机, 如图 1 b 所示,其工艺过程与一次挤出装置类似,落入二次 挤出装置中的融化聚苯乙烯在缴笼的推动下温度进 一步升高 ,黏度变小并排出气体,最终排出出料口 。 5 冷却装置 冷却装置由水泵、水箱、冷却槽等 组成 ,如图 1 b 所示 , 冷却水是循环进行, 当原料被 挤出时 ,其温度大约在150 ℃ 左右,状态为糊状,因此 通过冷却水使聚苯乙烯成为具有正常硬度的条状 固体 。 6 切割装置 如图 1 b 所示在切割装置中设计 了2 个滚轴, 滚轴间的间隙通过弹簧进行调节, 在 2 个滚轴的下方装有 4个刀片的旋转轮 ,旋转轮在电机 的带动下对条状物质进行切割 。 1料斗; 2链轮; 3链条; 4皮带轮; 5轴; 6皮带; 7主电机; 8上料装置链轮; 9粉碎与加压装置; 10一次加热器; 11缴笼; 12挤出装置; 13二次加热器; 14二次挤出装置; 15水槽; 16水泵; 17压料导向轮; 18旋切刀片; 19水箱; 20切粒机电机; 21输送档板; 22上料电机。 图 1 EPS 再生装置结构示意 2 再生装置自动控制系统 为了提高再生装置的自动化水平, 电气控制系统 采用 PLC 和触摸屏方案, 二级挤出装置的温度控制 采用与 PLC 配套的专用温控模块, 主控制器采用日 本三 菱 公 司 FX2N-32MR PLC, 机 器 操 作 采 用 5. 7HITECH 触摸屏 。PLC 的主要 I O 口分配如图2 所 示,触摸屏接于 PLC 的编程口 ,二级螺杆塑化机加热 部分的温度控制采用 FX2N- 2LC 控制如图 3 所示, PLC 通过2 个固态继电器 SSR 实现对加热器的电源 控制 [ 7] 。FX2N-2LC 具有丰富的控制功能 , 经实验调 试优化工作温度的范围, 在 PLC 中进行编程设定, 并 采用 PID 控制方法, 则 FX2N-2LC 可有效实现机器工 作温度的精确控制, 以保证系统稳定运行和产品的质 量。图 3 中 CT 是用于加热器电源是否供电的检测, 控制系统设置了严格的保护功能,工作过程中一旦遇 到故障即能停机报警 。 图 2 控制系统组成 52 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 图 3 加热器控温电路 系统控制程序如图 4所示。 图 4 控制系统运行程序 3 结论 EPS 再生装置经安装调试和实际生产, 其运行稳 定,温度控制符合工艺要求,所生产的产品质量良好, 颗粒大小为 3 mm 6 mm 左右, 可以根据实际要求 调节颗粒大小, 经实际检测生产效率达 50～ 80 kg h, 由于生产过程采用循环冷却水 ,因此生产过程中无水 耗,大大节约生产成本。 参考文献 [ 1] 杜骋, 杨军. 聚苯乙烯泡沫 EPS 的特性及应用分析. 东南大学 学报 自然科学版 , 2001, 31 3 1 -5 [ 2] 李焉, 张玉川. 发展 EPS 泡沫塑料的新机遇. 塑料, 2001, 30 4 23 -28 [ 3] Giselher Beinbrech.EPS in road construction -current situation in Germany . 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Fuel Processing Technology , 2007, 4 作者通信处 李彩亭 410082 湖南长沙 湖南大学环境科学与工 程学院 E -mail ctlihnu. cn 2007- 12-10 收稿 53 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 Abstract It is introduced statusof mercury emissionsfrom coal -fired power plants, discussed the mercury speciation in flue gas and the main impact factors influencing its speciation. It is also presented progressin mercury control technologies for coal -fired power plants. The characteris - tics and purification efficiency of all the technologies for mercury removal are compared. Finally, it is discussed the tendency of mercury control technologies and proposed the research direction that suits the situation of our country. Keywords coal-fired flue gas mercury speciation influential factors mercury control technologies of the flue gas THE DESIGNOF FULL -AUTOMATIC REGENERATIVE DEVICE OF EXPANDED POLYSTYRENE EPS AND ITS CONTROLLin Weijian Yin Sumin Chen Bin 51 Abstract According to the characteristics of EPS and the requirements of regeneration technique, a full -automatic regenerator was de - signed, by which the foamed refuses could be converted to polystyrene granulaswith a small volume and high density. The process flow of crush - ing, thawing, cooling and granula -cutting was used for the device. According to automatic demands, a self-controlling system was also developed using PLC and touchable technology . Its automation was realize after actual debugging, whose productivity was up to 50～ 80 kg h with product meeting requirements. Keywords EPS regnerative device PLC THE STUDY ON SIMULATIONMATHEMATICAL MODEL OF ELECTROSTATIC PRECIPITATOR - BAG DUST REMOVER IN POWER PLANTHu Manyin Zhang Ruiying 54 Abstract Taking a 300MW electric precipitator andthe cloth sack dust remover system as the object of study, through researching mecha - nism of system, a series of corresponding mathematic simulationmodelswere established , including flue -gasparameter mode, the electric precipi- tator local design parameter model, electric precipitator perance parameter model, the bag dust remover local design parameter model, the bag dust remover perance parameter model and that of total dedusting efficiency of the precipitator -bag dust remover etc. Based on the simulation models, the simulation software was designed and developed.The references for the system running, system maintenance and personnel training can be provided. Keywords electrostatic precipitator -bag dust remover mathematical model simulation THE NUMERICAL STUDY ON THE CHARACTERISTICS OF INSIDE FLOW FIELD OF A DOWN AIR INLET BAG FILTERGao Guangde Zhang Yanting 58 Abstract The FLUENT6. 3 software isused to simulate the inside flow fieldof the two down air inlets bag filters, i. e. straight tube inlet and quadrangular inlet.It is analyzed the characteristics of the inside field of two kinds of bag filters based on the result of numerical simulation. On the basis of which, it is compared the field property of the two kinds of bag filters, and the simulation resultmay be a reference for the design of a bag -type collector. Keywords bag filter numerical simulation flow field A NEW DUST REMOVAL TO REMOVE DUST FROM SUB-PACKAGING AND PAC - KAGING OF DRUGSChai Yusheng Zhang Qi Zhang Heng et al 60 Abstract In order to remove dust contamination during pharmaceutical production, sub-packaging and packaging, a set of automatic de - dusters were developed. It could control completely the direction of dust flow and collect them in the fixed places.By which a separation of dust from people was realized. Keywords automatic cabinet of dust removal purification of air circulation gravimetric determination of inhalable particulate concentration DESIGN OF WATER SYSTEM BALANCE OF IRON AND STEEL INDUSTRY Hui Kegang Wang Ling Meng Yanxiao 62 Abstract It is described that the center, emphasis and core problems of water -saving and pollutant reduction of iron and steel industry at present, as well as major contents and requirements of the design of water system balance of iron and steel enterprises. It is pointed out that mak - ing a good job in quantity balance ofwater, temperature balance and suspended solid balance is the best choice to realize water -saving and pollut - ant reduction of iron and steel enterprises. Keywords iron and steel industry balance of water system design and research DISCUSSION ON APERTURE -VARIED OPENING OF PERFORATED DISTRIBUTING WATER PIPEYang Haitao Wan Yanhua Wang Zhifang et al 65 Abstract Aiming atthe problem of the uneven distributing water and the higher energy consumption on the perforatedpipe distributing water at present, it is analysed the feasibility of aperture -varied opening of perforated distributing water pipe on the basis of sharp -edge orifice outflow principle, and deduced the ula of hydraulic calculation of aperture -varied opening orifice.Considering the actual problems in engi- neering application, it is also put forward the calculation of segment-equidistant aperture -varied opening on perforated pipe. A set of new schemes for the application of perforated pipe in practical project are proposed. Keywords aperture -varied perforated pipe hydraulic calculation segmental opening 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 5,October, 2008