環(huán)境工程固廢課程設(shè)計-360td的生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設(shè)計

1、目錄1概述11.1城市生活廢棄物11.2垃圾分選技術(shù)12設(shè)計基礎(chǔ)資料23垃圾分選系統(tǒng)設(shè)計方案闡述34設(shè)計計算34.1垃圾分選時處理量34.2人工分選34.3磁選44.4選擇性破碎機44.5分選44.6滾筒篩分44.7廢物全過程的總質(zhì)量54.8垃圾儲料倉計算54.8.1倉體容積的計算54.8.2倉體尺寸的計算65分選設(shè)備選型計算65.1吊車與抓斗的設(shè)計選擇65.2滾筒破碎機型號的選擇75.3垃圾滾筒篩95.3.1滾筒篩主要參數(shù)95.3.2物料在篩體內(nèi)的停留時間95.3.3篩筒有用功率計算105.4風(fēng)選設(shè)備的選擇計算105.4.1立式風(fēng)選設(shè)備幾何參數(shù)的確定105.4.2旋風(fēng)分離器選擇125.5輸送

2、帶125.5.1輸送帶125.5.2輸送帶145.5.3輸送帶15參考文獻17結(jié)束語17附圖171概述1.1城市生活廢棄物城市生活固體廢棄物主要是指在城市日常生活中或者為城市日常生活提供服務(wù)的活動中產(chǎn)生的固體廢棄物，即城市生活垃圾，主要包括居民生活垃圾、醫(yī)院垃圾、商業(yè)垃圾、建筑垃圾（又稱渣土）。一般來說，城市每人每天的增圾量為12公斤，其多寡及成分與居民物質(zhì)生活水平、習(xí)慣、廢舊物資回收利用程度、市政建筑情況等有關(guān)。1.2垃圾分選技術(shù)固體廢物分選是實現(xiàn)固體廢物資源化、減量化的重要手段，通過分選將有用的充分選出來加以利用，將有害的充分分離出來，另一種是將不同粒度級別的廢棄物加以分離。分選定基本原理

3、是利用物料的某些性質(zhì)方面的差異，將其分選開。例如利用廢棄物中的磁性和非磁性差別進行分離，利用粒徑尺寸差別進行分離利用比重差別進行分離等。根據(jù)不同性質(zhì)，可以設(shè)計制造各種機械對固體廢棄物進行分選。分選包括手工撿選、篩選、重力分選、磁力分選，渦電流分選、光學(xué)分選等。下面分別介紹幾種分選技術(shù)。（1）篩分：篩分是依據(jù)固體廢物的粒徑不同，利用篩子將物料中小于篩孔的細粒物料透過篩面，而大于篩孔的粗粒物料留在篩面上，完成粗細物料的分離過程。兩個過程：物料分層、細粒透篩 （2）重力分選：重力分選簡稱重選，是根據(jù)固體廢物中不同物質(zhì)顆粒間的密度差異，在運動介質(zhì)中受到重力、介質(zhì)動力和機械力的作用，使顆粒群產(chǎn)生松散分層

4、和遷移分離，從而得到不同密度產(chǎn)品的分選過程。按介質(zhì)不同，固體廢物的重選可分為重介質(zhì)分選、跳汰分選、風(fēng)力分選和搖床分選等。（3）浮選：浮選是依據(jù)物料表面性質(zhì)的差異在浮選劑的作用下，借助于氣泡的浮力，從物料的懸浮液中分選物料的過程。浮選法分離與物質(zhì)的密度無關(guān)，而取決于物質(zhì)的表面性質(zhì)。能浮出液面的物質(zhì)對空氣的表面親和力比對水的表面親和力大。顆粒能否附著在氣泡上，關(guān)鍵在于能否最大限度地提高顆粒的表面疏水性。因此，在浮選法中首先就是考慮加入合適的浮選劑，增加物質(zhì)的可浮性能。（4）磁流體分選：磁流體磁力分選是一種特殊的磁選方法。所謂磁流體是指某種能夠在磁場或者磁場與電場聯(lián)合作用下磁化，呈現(xiàn)似加重現(xiàn)象，對顆

5、粒具有磁浮力作用的穩(wěn)定分散液。磁流體通常采用強電解質(zhì)溶液、順磁性溶液和磁性膠體懸浮液。似加重后的磁流體密度稱為視在密度。視在密度高于介質(zhì)原密度數(shù)倍，介質(zhì)真密度一股為1400l600kgm3左右，視在密度可高達21500Kgm3。流體的視在密度可以通過改變外磁場強度、磁場梯度或電場強度任意調(diào)節(jié)。因而能對任意比重組合的物料進行有效地分選。 磁流體分選是一種重力分選和磁選原理聯(lián)合作用的分選過程。物料在似加重介質(zhì)中按密度差異分離，與重力分選相似；在磁場中按物料磁性差異分離，與磁選相似，因此即可以將磁性和非磁性物料分離，亦可以將非磁性物料按密度差異分離。磁流體分選法在固體廢物的處理和利用中占有特殊的地位

6、，它不僅可分選各種工業(yè)廢液而且可從城市垃圾中分選鋁、銅、鋅、鉛等金屬。2設(shè)計基礎(chǔ)資料設(shè)計規(guī)模為360t/d的生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)，其垃圾主要成分見表2-1：表2-1 垃圾主要成分垃圾組分有機物無機物紙類金屬塑料玻璃其他含量/%52.331.32.282.987.131.22.81有機物組分包括：食品殘余、果皮、植物殘余等。無機物組分包括：磚瓦、爐灰、灰土、粉塵等。垃圾容重平均值為0.55噸/立方米，含水率為47.8%。垃圾中塑料以超薄型塑料袋為主，廢紙以衛(wèi)生間的廢紙為主。垃圾熱值：1923kJ/分選系統(tǒng)工作量為360噸/天，日工作時間為20小時。3垃圾分選系統(tǒng)設(shè)計方案闡述根據(jù)垃圾的組成成分

7、、我國目前城市生活垃圾處理的現(xiàn)狀、原生垃圾成分復(fù)雜以及勞動力資源豐富等因素，設(shè)計的垃圾分選方案主要是以機械分選為主，輔以人工粗選的方法；廢塑料和廢紙主要為塑料袋和衛(wèi)生間廢紙，回收利用經(jīng)濟效益不高，可直接將這部分作為垃圾焚燒原料。分選工藝采用城市生活垃圾簡易處理方法，以分選產(chǎn)物作為填埋、堆肥和焚燒為目的。分選工藝流程如附圖1所示。4設(shè)計計算4.1垃圾分選時處理量垃圾分選每小時處理量為： 式中： Q每天的垃圾處理量，Q=360t/d； T每天的工作時間，T=20h； 4.2人工分選人工手選是去除垃圾中的大塊金屬、塑料、玻璃瓶、建筑材料等，以利于后續(xù)處理。據(jù)經(jīng)驗，經(jīng)人工手選后大約1%的大塊金屬、0.

8、6%的玻璃和0.5%的其他無機物質(zhì)被選出，即金屬： 玻璃： 塑料： 其他： 則經(jīng)過人工手選可分出的垃圾有： 4.3磁選垃圾經(jīng)過磁選理論上可以分選出全部的金屬，則磁選分選的處理量為： 4.4選擇性破碎機（1）篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等的物質(zhì)，量為： （2）篩下物為的被破碎的無機物、有機物、玻璃及其他碎土等。4.5分選（1）輕組分物質(zhì)主要為粉塵、塑料、紙張等，其量為： （2）重組分主要物質(zhì)是有機物，其量為： 4.6滾筒篩分滾筒篩分主要對選擇性破碎機篩下的物質(zhì)進一步分選，篩下物中主要有無機物、部分有機物、破碎玻璃等。選擇性篩孔為。篩上物為的有機物，垃圾量為： 篩下物為碎土、石渣等無機

9、物和碎玻璃，其量為： 4.7廢物全過程的總質(zhì)量廢物全過程的總質(zhì)量為：4.8垃圾儲料倉計算垃圾儲料倉是用來暫時儲放進入處理系統(tǒng)的垃圾并用來調(diào)節(jié)處理設(shè)備的處理量。儲料倉的容量應(yīng)根據(jù)計劃收入分選廠的垃圾量、設(shè)備的操作計劃等因素來決定。通常儲料倉的容量可提供兩天的最大處理量來計算。4.8.1倉體容積的計算 式中： 儲存時間，d； 最大日處理量，t/h； 有效容積系數(shù)，在0.80.9之間； 垃圾有效密度，在1.11.3之間，t/m3；則在本設(shè)計中的倉體容積為： 取容積。4.8.2倉體尺寸的計算每個小倉體的體積為, ；長度 a， m ；寬度 b， m ；深度 c，m 。則每個倉體的容積為： 取 滿足設(shè)計要

10、求。5分選設(shè)備選型計算5.1吊車與抓斗的設(shè)計選擇垃圾吊車的臺數(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300t到600t的采用常用和備用各一臺，規(guī)模在600t以上的要求常用2臺，備用一臺。在吊車的臺數(shù)確定以后還要確定吊車卷起、放下、行走、橫移及抓斗開關(guān)動作所需時間，以確定吊車運行周期。如果分選設(shè)備有足夠的處理能力，吊車的運行時間為60min/h,設(shè)計時一般取4555min/h。吊車供給能力由下式計算。 式中： 吊車供給能力，t/h； 抓斗一次抓起量，t； 1h內(nèi)吊車實際工作時間； 吊車運行周期，h。 則抓斗一次的抓起量為： 即抓斗一次抓起量為0.85

11、8t即可滿足生產(chǎn)需求，選擇一次抓起量為1000kg的抓斗。 根據(jù)垃圾最大日處理量選擇吊車、抓斗，其工藝參數(shù)如表6-1所示。 表6-1 吊車工藝參數(shù)項目參數(shù)設(shè)計依據(jù)數(shù)量2臺垃圾最大日處理量噸位1t抓斗容量跨度7m儲料坑跨度運行周期143s吊車運行各種動作的速度實際運行時間50min/h供給能力20.98t/h抓斗抓起量5.2滾筒破碎機型號的選擇滾筒破碎機的機身是用篩板做成的圓筒，工作時既有破碎又有篩分的作用，并能達到選分的作用。滾筒破碎機的直徑和長度是最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它取決于物料的多少，物料密度及粒度等，此外還與滾筒轉(zhuǎn)數(shù)的大小，物料在滾筒內(nèi)的摩擦系數(shù)也有密切的關(guān)系。根據(jù)垃圾破碎比分選工藝要求選

12、擇國產(chǎn)滾筒破碎機，具體技術(shù)特征如表6-2。 表6-2 滾筒破碎機技術(shù)參數(shù)規(guī)格參數(shù)規(guī)格參數(shù)生產(chǎn)能力/（t/h）80-120篩孔尺寸/mm50滾筒直徑/m3提升板高度/mm300滾筒長度/m6電動機型號BJO2-74-2滾筒傾角/度5電動機功率/kw30滾筒轉(zhuǎn)數(shù)/（r/min）12轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min)1460計算校核：根據(jù)式及表6-1，取經(jīng)驗值，橫斷面裝料面積為： 物料跌落所需時間為： 則 當(dāng)篩提傾斜安裝時，實際物料軌跡為不規(guī)則的螺旋線，該螺旋線即為物料跌落一次向前所走的距離，即 物料沿滾筒軸向的前進速度為： 滾筒破碎機的實際生產(chǎn)能力為： 則選擇的破碎機能滿足處理量的要求。5.3垃圾滾筒篩垃圾滾筒

13、篩利用作回轉(zhuǎn)運動的筒形篩體將垃圾按粒度進行分級，工作時筒形篩體傾斜，傾角一般在4到8。垃圾滾筒篩分處理量為： 5.3.1滾筒篩主要參數(shù)設(shè)計篩體的長度為5m,篩體直徑為1.6m,篩孔取1010mm,安裝傾角為4。根據(jù)“垃圾分選機垃圾滾筒篩”行業(yè)標準（CJ/T5013.1-95）,篩下物粒徑12mm,篩分效率80%。選取篩分效率為90%。通常為了獲得較好的篩分效率，應(yīng)使得物料在篩體內(nèi)做較大的翻動。滾筒篩臨界轉(zhuǎn)速為： 根據(jù)實驗表明，垃圾滾筒篩回轉(zhuǎn)速度一般為臨界轉(zhuǎn)速的30%到60%較為理想，則取滾筒篩的轉(zhuǎn)速為12r/min。5.3.2物料在篩體內(nèi)的停留時間根據(jù)研究表明當(dāng)篩分垃圾時，要獲得75%以上的篩

14、分效率時，停留時間應(yīng)達到25-30s,甚至更長。所以取垃圾的停留時間為50s，則物料在篩體內(nèi)沿軸向運動的平均速度為： 5.3.3篩筒有用功率計算根據(jù)資料推到，篩分機有用功率為： 實際使用時的驅(qū)動電機功率還要考慮機械傳動損失。5.4風(fēng)選設(shè)備的選擇計算對本分選工藝，選擇簡易立式分選設(shè)備。風(fēng)力分選主要是將低密度、空氣阻力大的塑料、廢紙等和具有高密度的、空氣阻力小的重質(zhì)有機物分開。部分物料密度如表6-3所示。 表6-3 部分物料密度物質(zhì)塑料玻璃磚干砂有機物密度(kg/m3)9202500184025001200輕質(zhì)物料以塑料為參考，其懸浮氣速為： 重質(zhì)物料以有機物為參考，其懸浮氣速為： 則選取氣流速度

15、為6.7m/s。5.4.1立式風(fēng)選設(shè)備幾何參數(shù)的確定關(guān)于風(fēng)力分選設(shè)備的設(shè)計計算目前尚無成熟的方法可借鑒，對于立式分選垂直段主要目的是將紙類、塑料等輕質(zhì)組分通過氣流輸送出來，可借鑒流化床氣力輸送設(shè)計進行經(jīng)驗設(shè)計，精確的計算還需要實驗以及有關(guān)的理論進行研究。（1） 氣體速度選擇 根據(jù)氣力輸送設(shè)計原則確定垂直管段長7m，考慮到所分選的物料為不規(guī)則紙類和塑料，選擇管徑為100mm。設(shè)高壓端氣體密度為3kg/m3，故所選氣速相當(dāng)于氣體質(zhì)量速度。（2）估算氣-固比垃圾分選主要是去除塑料及紙類，設(shè)其堆積密度為。氣-固比為： （3）所需空氣量計算 取空氣重量為，則空氣體積流量為： 按所選管徑100mm和氣速，

16、所需空氣體積流量為： 故可選用空氣壓縮機一臺能夠滿足要求。（4）壓降計算 設(shè)管內(nèi)平均絕對壓力為，室溫為300K，則氣體平均重度為： 垂直管壓降為： 5.4.2旋風(fēng)分離器選擇根據(jù)氣體流量和入口風(fēng)速，選擇XLP/A-3.0旋風(fēng)分離器，其允許進口風(fēng)速為，處理量為。5.5輸送帶在垃圾分選工藝中，帶式輸送機是主要懂得運輸機械，它連接各個分選設(shè)備。因此，各分選設(shè)備之間的輸送帶帶寬、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。5.5.1輸送帶（1）帶寬的確定輸送帶主要輸送垃圾從垃圾坑送來經(jīng)過初級篩子送入的由輸送帶至滾筒破碎機的垃圾，在這一段輸送帶上同時進行人工分選。故帶速不宜過快，選取帶速為0.3m

17、/s。由于垃圾的密度較小和交松散，所以一般用槽式膠帶輸送機。槽式膠帶輸送機的輸送能力有下式計算。 式中： 輸送能力，由物料橫算知近似取18t/h； 物料在膠帶上的截面積，； 輸送帶運行速度，取0.3m/s； 物料的堆密度，對垃圾取； 傾角系數(shù)，對有人工手選輸送帶水平放置，故。 圖6-1 物料在膠帶上的堆積面積對于槽形輸送機上物料堆積的斷面面積為： 其中，膠帶的槽角選取TD72型為20。則 得帶寬為：取帶寬為。（2）電動機功率的計算在確定膠帶輸送機的電動功率以前，首先要計算傳動滾筒的軸功率。傳動滾筒軸功率的計算公式為： 膠帶傳動滾筒，因此電動機功率為： 故選用Y100L-2型三相異步電動機，額定

18、功率為3.0KW。5.5.2輸送帶（1）帶寬的確定輸送帶主要用于輸送由滾筒破碎機篩上物至分選設(shè)備。由物料橫算，此時的輸送量。輸送帶布置如圖6-2所示，傾角為15，傾角系數(shù)c為0.885。帶速為1.0m/s，則輸送帶帶寬為： 取帶寬為1.28m。 圖6-2 輸送帶簡圖（2）電動機功率計算已知。采用滾動軸承，查得，倒料擋板，空段清掃器，彈換3清掃器。將以上數(shù)據(jù)帶入計算式，傳動滾筒軸功率為： 電動機功率為： 故選用Y132M-4型電動機，額定功率為7.5KW。5.5.3輸送帶（1）帶寬的確定輸送帶主要用于輸送自然滾筒破碎機篩下物送至滾筒。取帶速為1.5m/s,輸送傾角為10，傾角系數(shù)為0.957，由物料橫算得此時的輸送量為。則輸送帶寬為： 取帶寬為1.27m。（2）電動機功率計算取。采用滾動軸承，查得 ，倒料擋板，空段清掃器，彈環(huán)清掃器，。將以上數(shù)據(jù)帶入計算式，傳動滾筒軸功率為： 電動機的功率為： 故選用Y160M-4型電動機，額定功率為11KW。參考文獻1 寧平主編.固體廢物處理與處置.北京：高等教育出版社，2007.1：632 趙勇勝，董軍，洪梅等編.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.1：233 羋振明等編.固體廢物處理與處置.北京：高等教育出版社，19934 聶永豐主編.三廢處理工程技術(shù)手冊固體廢物卷.北京：化學(xué)工業(yè)