固體廢物處理與處置課程設計-生活垃圾綜合分選處理工藝設計

1、江 漢 大 學固體廢物處理與處置課程設計 設計題目：生活垃圾綜合分選處理工藝設計學 院：化學與環(huán)境工程學院專 業(yè)：環(huán)境工程 目 錄1 前言 1.1城市生活垃圾的分選-1 1.2垃圾分選技術-1 1.3本課題研究目的與任務-1 1.4設計的具體任務-1 1.5設計依據(jù)-2 1.6設計要求-22 生活垃圾綜合分選處理工藝設計- -33 計算書 3.1分選工藝物料衡算-4 3.2破包機-4 3.3磁選設備的選擇-4 3.4垃圾滾筒篩- -5 3.5風選設備-7 3.6破碎機的選擇-8 4垃圾儲料倉 4.1倉體體積-8 4.2倉體尺寸計算-8 4.3排水坡度- 85 吊車與抓斗- 96 輸送帶- 11

2、小結- -12參考文獻- -121 前 言1.1城市生活垃圾的分選 垃圾的分選是指根據(jù)物質的密度、粒度、磁性、電性、光電性、摩擦性、彈性以及表面潤濕性的差異，采用相應的手段將其分離的過程。分選的方法有篩分、重力分選、磁力分選、電力分選、光電分選、摩擦分選、彈性分選和浮選等。垃圾分選的目的就是將混合垃圾進行有效的分類，對垃圾成分中的不同組分進行分離，得到較為單一的組分，或是從混合垃圾中分離出某種少含量垃圾組分，有利于垃圾的回收再利用和后續(xù)處理。分選系統(tǒng)揀出部分可回收物資，經(jīng)簡單處理后進行二次加工回用。垃圾分類是垃圾減量化、無害化、資源化、產(chǎn)業(yè)化的最終出路。垃圾分類回收最終創(chuàng)造的是一個無垃圾的社會

3、，一個資源循環(huán)、永續(xù)利用的社會。1.2垃圾分選技術 垃圾分選技術方法可概括為人工分選和機械分選。人工分選是最早采用的分選方法，適用于廢物原產(chǎn)地、收集站、處理中心、轉運站或處置場。機械分選是利用物料的某些性質方面的差異，將其分選開。 1.3本課題研究目的與任務目的：固體廢物處理與處置課程設計是污染控制工程的重要組成部分，是實踐性必修課，加深理解所學知識，培養(yǎng)工程設計能力的一個重要環(huán)節(jié)。 任務：在老師的指導下，學生獨立完成一項固體廢物處理與處置工程或設備的設計任務，在完成后應該編寫出符合要求的設計說明書、計算書及繪制設計圖紙。1.4設計的具體任務 設計規(guī)模為520t/d的生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)1

4、.5設計依據(jù) 其垃圾成分見下表 分選系統(tǒng)工作量為520t/d，日工作時間為20小時。 部分物料密度物質塑料玻璃磚干砂有機物密度/(kg/m3）92025001840250012001.6設計要求(1)設計內容垃圾儲料倉設計計算；分選系統(tǒng)各設備選型計算：確定破碎機、滾筒篩、磁選和風選機等的型號和規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)；皮帶運輸機計算及布置，并計算各段的長度及電機功率等。編寫設計說明書，設計說明書包括方案的確定，設計計算、設備選型計算和有關簡圖介紹等內容(2)總體要求按照設計任務合理選擇垃圾分選系統(tǒng)，確定工藝流程要有一定的靈活性；設計概念清楚、參數(shù)選擇恰當、計算正確，說明書簡明扼要、文字流暢、

5、論點明確；圖紙表達正確、符合制圖規(guī)范；圖面整潔、布局合理、圖中線型和尺寸標注符合要求；整個設計過程嚴格遵照相關標準。(3)設計計算說明書內容包括目錄、前言、正文、計算書、設計計算框圖、小結及參考文獻等。設計計算說明書中設計的依據(jù)及指導思想；設計方案的確定及具體技術指標的選用原則和技術要求的說明(4)設計圖紙垃圾綜合分選流程圖一張；手繪和計算機繪圖均可。2 生活垃圾綜合分選處理工藝設計 用破包機將袋裝化垃圾破包。垃圾松散后，通過皮帶運輸機送入人工分選工序。人工分選負責把紙張、塑料、玻璃等成分挑選出來。在輸送皮帶是上方安裝磁選設備以分離回收垃圾中的金屬。剩余的垃圾經(jīng)過滾筒篩，篩下的部分有機物、無機

6、物、碎玻璃等直接進行填埋；篩上物（紙張、塑料、有機物等）進行風選處理，風選出來的廢紙、塑料等輕質成分可進行強力破碎，作為垃圾焚燒原料。3 計算書3.1分選工藝物料衡算垃圾分選每小時處理量為：Q0=Q/T式中：Q-每天的垃圾處理量，Q=520t/d； T-每天的工作時間，T=20h Q0=Q/T=520/20=26t/h（1） 人工分選去除垃圾中的大塊金屬、塑料、玻璃瓶、建筑材料等，以減輕后續(xù)工序的壓力。據(jù)經(jīng)驗，經(jīng)人工手選后大約1%大塊金屬、0.6%玻璃、2.0%塑料和約0.5%其他無機物質被選出。即：金屬：q1=1%Q0=1%26=0.26t/h玻璃：q2=0.6%Q0=0.6%26=0.15

7、6t/h塑料：q3=2%Q0=2%26=0.52t/h其他：q4=0.5%Q0=0.5%26=0.13t/h則經(jīng)過人工手選可分出的垃圾有Q1=q1+q2+q3+q4=1.066t/h（2）磁選 磁選理論上可以分選出所有的金屬。Q2=（2.98-1）%Q0=1.98%26=0.5148t/h（3） 滾筒篩分滾筒篩分中篩下物中主要有無機物、部分有機物、碎玻璃等。選擇篩孔為1010mm。篩上為dp10mmd的部分有機物、塑料、紙張等Q3=(31.3+1.2-0.6+0.5)%Q0=32.4%26=8.424t/h篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃。 Q4=（20+1.18+4）%Q0=32.4%26

8、=6.5468t/h（5）風選 風選后重組分主要是有機物，輕質部分主要為粉塵、塑料紙張等進行下一步破碎。Q5=20%Q0=20%26=5.2t/h（6）強力破碎 將風選出來的廢紙、塑料有機物等進行強力破碎，作為垃圾焚燒原料Q6=（52.3-202+7.13-2-4+2.28-1.18+2.81-0.52）%=16.34%Q0=%26=4.2484t/h（7）垃圾全過程總的質量為總QQ總=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=1.066+0.5148+8.424+6.5468+5.2+4.2484=26t/h3.2破包機 破包機是兩個裝有尖刀的輥筒，通過輥筒之間的相對轉動，利用尖刀將垃圾包勾住并且

9、撕破。垃圾松散后，通過皮帶輸送機輸送進入人工分選工序。3.3磁選設備的選擇 磁選是利用固體廢物中各種物質的磁性差異在不均勻磁場中進行分選的一種處理方法。磁選是將固體廢物均勻地給在皮帶運輸機上，當廢物經(jīng)過磁力滾筒時，非磁性或磁性很弱的物質在離心力和重力作用下脫離皮帶面，而磁性很強的物質受磁力作用被吸在皮帶上，并由皮帶帶到磁力滾筒的下部，當皮帶離開磁力滾筒伸直時，由于磁場強度減弱而落入磁性物質收集槽中。已知生產(chǎn)能力Q0=26t/h及垃圾的含水率47.8%，根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得選擇永磁筒式磁選機CTS(NB)-924，其主要技術參數(shù)如表3-3所示。表3-3永磁筒式磁選機主要技術參數(shù)型號圓筒尺寸（mmm

10、m）表面磁感應強度mT處理能力T/h電機功率kw筒體轉速r/min重量kgCTS(NB)-924900240022035.7042830003.4垃圾滾筒篩滾筒篩是一種篩面為帶孔的圓柱形筒體，在傳動裝置帶動下，篩筒繞軸緩緩旋轉。工作時固體廢物由篩筒一端給入，被旋轉的筒體帶起，當達到一定高度后因重力作用自行落下，如此不斷地做起落運動，使小于篩孔直徑的細粒透篩，而大于篩孔直徑的產(chǎn)品逐漸從另一端排出。滾筒篩示意圖見圖3-4圖3-4 滾筒篩示意圖滾筒篩主要參數(shù)確定如下：(1) 設計篩體長度4m，篩體直徑1.6m，篩孔取10mm10mm，安裝傾角4。(2)篩分效率和生產(chǎn)率 垃圾滾筒篩的篩分效率選在85%

11、-95%之間（3）滾筒篩轉速 滾筒篩臨界轉速nc根據(jù)實驗表明，垃圾滾筒篩回轉速度一般取臨界轉速的30%60%較為理想，則取滾筒篩轉速為12r/min。料在篩體內的停留時間，根據(jù)研究表明，當篩分垃圾時，要得到75%以上的篩分效率，停留時間應達到2530s,甚至更長。所以取垃圾在滾筒內停留時間為50s，則物料在篩體內沿軸向運動的平均速度為：V=L/=4/50=0.08m/s筒篩有用功率據(jù)資料推導，篩分機有用功率為=46.96KW實際應用時的驅動電功功率還應考慮機械傳動損失。3.5風選設備風選是最常用的一種固體廢物分離法，是利用物料與雜質之間懸浮速度的差別，借助風力除雜的方法.由粗碎、細碎，風力輸送

12、等裝置組成，利用高速撞擊的形式達到粉碎機的目的。風選設備分成水平氣流風力分選機（臥式風力分選機)上升氣流風力分選機（立式風力分選機）。風機形式根據(jù)所要分選垃圾原料組成及分選目的來確定。立式風力分選比機臥式風力分選機分選精度要高。對本風選工藝，選用簡易立式風選設備。立式風選機工作原理圖見圖3-7圖3-5-1立式風選機工作原理圖（1） 設計參數(shù) 風力分選中氣流的流動速度是重要的設計參數(shù)，在缺乏物料懸浮速度資料的情況下，通過下面經(jīng)驗公式進行估算。V0=/100 式中 s為物料重度 為經(jīng)驗系數(shù)經(jīng)驗系數(shù)見表3-7-2表3-5-2風速經(jīng)驗系數(shù)物料品種顆粒大小/mm值物料品種值灰狀0-110-16細塊狀20

13、-22均質粒狀1-1016-20中塊狀22-25輕質物料以塑料為參考，其懸浮氣速為V0=/100 =22/100=6.67m/s重質物料以有機物為參考，其懸浮氣速為V0=/100=22/100=7.62m/s則選取氣流速度為6.7m/s。（2)立式風選幾何參數(shù)的確定對于立式分選垂直段主要目的是將紙類、塑料等輕質組分通過氣流輸送出來。風選機附帶的的旋風分離器根據(jù)分選物料性質，分選料率等選擇適當?shù)男吞?、種類及規(guī)格，確定相應的運行參數(shù)。選擇氣體速度根據(jù)氣力輸送設計原則確定垂直段管長7m，考慮所分選物料為不規(guī)則紙類、塑料等，選擇管徑100mm。設高壓端氣體密度為3kg/m3,故所選氣速相當于氣體質量速

14、度G=6.73=20.1（kg/m2s)估算氣-固比垃圾分選主要去除塑料及紙類，設其堆積密度為b=560kg/m3氣-固比為=186.7所需空氣量計算Gt=Q4/m=5.851000/186.7=31.3kg/h3.6破碎機的選擇 根據(jù)垃圾破碎分選工藝要求選擇滾筒破碎機，具體技術特征如下表3-6 滾筒破碎機技術特征規(guī)格34006700生產(chǎn)能力/t/h170滾筒直徑/m4長度/m6傾角/4轉速r/min12篩孔尺寸/mm50提升板高度/mm300電動機型號BJQ2-72-4功率kw30轉速r/min1460計算校核根據(jù)式取經(jīng)驗值=60，=10，橫斷面裝料面積為=3.57m2物料跌落所需時間為 T

15、=t1+t2t1=（180-2）/3n=（180-260）/3/12=1.67st2=0.84T=t1+t2=1.67+0.84=2051s當篩體傾斜安裝時，實際物料軌跡為不規(guī)則的螺旋線，該螺旋線的螺距即物料跌落一次向前所走的距離，即l=4Rsin2（90-）cos（90-）tan=42sin2（90-60）cos（90-60）tan3=0.0908m物料沿滾筒軸向前的前進速度v為V=l/T=0.0908/2.051=0.0362m/s滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為Q=3600SVK=36003.570.03620.450.41/2=42.92t/h26t/h則所選擇的破碎機能滿足生產(chǎn)要求。4.垃圾

16、儲料倉 垃圾儲倉是用來暫時儲放進入處理系統(tǒng)的垃圾并用來調節(jié)處理設備的處理量。儲料倉的容量應根據(jù)計劃收入分選廠的垃圾量、設備的操作計劃等因素來決定。通常儲料倉的容量應可提供兩天的最大處理量。4.1倉體體積m3儲存時間，d-垃圾有效密度（1.1-1.3）t/m3有效容積系數(shù)（0.8-0.9）4.2倉體尺寸計算垃圾儲倉體積V，m3；長度25.0m；寬度10.0m；深度5.0mV=25.010.05.0=1250m31235.89m3（滿足要求）4.3排水坡度 垃圾在儲料坑內時間過長（一般超過2d）便會有滲濾液產(chǎn)出，所以坑底部必須鋪設有排水坡度流向垃圾滲出水坑收集濾液，排水坡度取1%。5 吊車與抓斗垃

17、圾吊車的臺數(shù)是根據(jù)垃圾最大日處理量來確定的。一般日處理量在300t以下的采用一臺吊車，日處理量在300600t的要求采用常用和備用各一臺，規(guī)模在600t/d以上的，要求常用吊車2臺，備用一臺。在吊車的臺數(shù)確定后，還要確定吊車卷起、放下、行走、橫移及抓斗開關動作所需時間，以確定吊車運行周期。如果各分選設備有足夠的處理能力，吊車的運行時間為60min/h,設計時一般取4555min/h。吊車供給能力由下式計算。Q吊車供給能力，t/h;P抓斗一次抓起量，t；N1h內吊車實際工作時間，T吊車運行周期，h。本設計選用2臺吊車,詳細參數(shù)如表5-1所示。表5-1吊車工藝參數(shù)項目參數(shù)設計依據(jù)數(shù)量2臺垃圾最大日

18、處理量噸位2噸抓斗容量跨度15m儲料坑跨度運行周期143s吊車進行各種運動的速度實際運行時間50min/h供給能力20t/h抓斗抓斗量橋式抓斗起重機具有機動靈活的特點，可在移動空間的任意點裝卸物料。根據(jù)設計規(guī)劃要求選擇適當?shù)钠鹬卦O備。抓斗一次抓起量為t即抓斗一次抓起量1.239t即可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為2000kg的抓斗。6 輸送帶 在垃圾分選工藝中，帶式輸送機是主要的運輸機械，它連接各個分選設備。因此，各分選設備段之間的輸送帶帶寬、帶長、帶速及輸送帶的安裝位置需根據(jù)具體情況分別估算。(1)輸送帶帶寬確定輸送帶主要輸送從垃圾儲坑經(jīng)過初級篦子送入的及由輸送帶送至烘干設備的垃圾，在這一段

19、輸送帶上同時進行人工分選。故帶速不宜選擇過快，選取帶速為0.3m/s。由于垃圾的密度較小和較松散，所以一般用槽式膠帶輸送帶。膠帶輸送機的輸送能力由下式計算。Q=3600Fbvc式中Q輸送能力，由物料衡算知Q近似取35t/hFb物料在膠帶的截面積，m2；v輸送帶運行速度，取0.3m/s； -物料的堆密度，對垃圾取0.45t/m3; c傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應水平放置，故c=1對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為：Fb=F1+F2=其中，膠帶的槽角選取TD72型為20則：26=3600（0.2514-0.1531B2)0.30.451則寬帶為：B=1.137m,取寬帶為1.2m電動機功率計算在

20、確定膠帶輸送機的電功率以前，首先要計算傳動滾筒的軸功率。轉動滾筒軸功率的計算公式為膠面?zhèn)鲃訚L筒=0.90，因此，電動機功率為N=kN0/=1.9854/0.9=2.206kw故選用Y100L-2型三相異步電動機，額定功率為3.0kW。(2)輸送帶帶寬的確定輸送帶主要用于輸送自滾筒篩的篩上物（主要為廢紙，塑料及部分有機物）送至風選設備。取帶速為1.0m/s，輸送傾角15，傾角系數(shù)為0.885，由物料衡算此時輸送量為8.424，則輸送帶帶寬為：8.424=3600(0.2514-0.1531B2)1.00.450.885得B=1.26m，取帶寬B=1.2m電動機功率計算取Lh=40m,v=1.0m

21、/s,Q=6.786t/h,H=10m.采用滾動軸承，查得=0.030，k1=0.0318 k2=8.1710-5,k3=1.03 ,k4=1.005,導料擋板k5=2.25,空段清掃器k6=0.23,彈換清掃器k7=1.5,k8=0.18。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉動滾筒軸功率為N0=（0.0318401.0+8.1710-56.78640+0.002736.78610）1.031.005+（2.25+0.23+1.5）1.0+0.180.45=5.592kw電動機功率為N=kN0/=1.05.5920.9=6.213kw故選用4-32M1Y型電動機，額定功率為7.5kW。(3)輸送帶帶寬的

22、確定輸送帶主要用于輸送有風選出來的廢紙、塑料等進行強烈破碎。由物料衡算，此時輸送量為Q=4.2484t/h，傾角為10，傾角系數(shù)c取0.957，帶速取1.5m/s則輸送帶帶寬為：4.2484=3600(0.2514-0.1531B2)1.00.450.957得B=1.26m，取帶寬B=1.2m電動機功率計算取Lh=20m,v=1.5m/s,Q=9.0246t/h,H=5m.采用滾動軸承，查得=0.030，k1=0.0318 k2=8.1710-5,k3=1.08 ,k4=1.005,導料擋板k5=2.25,空段清掃器k6=0.23,彈換清掃器k7=1.5,k8=0.36。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉動滾筒軸功率為N0=（0.0318201.5+8.1710-59.024620+0.002739.02465）1.081.