固廢課程設(shè)計生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設(shè)計

1、1緒論隨著我國經(jīng)濟實力和技術(shù)儲備的增強，各種生活垃圾處理處置技術(shù)在我國得到了不同程度、不同范圍的研究和應(yīng)用，很多經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)已經(jīng)建立了現(xiàn)代化填埋場、機械化肥廠和焚燒廠等各種處理設(shè)施。但對于某一地區(qū)來說，不同處理設(shè)施往往處理同樣的混合生活垃圾。由于每種生活垃圾處理技術(shù)均具有各自的優(yōu)勢和局限性，從技術(shù)本身、經(jīng)濟性和環(huán)境影響角度分析，均只適宜處理生活垃圾中的某些組分，因此這種單一處理模式不僅難以滿足數(shù)量日益增長、成分日益復(fù)雜的生活垃圾無害化、減量化、資源化的處理要求，而且使得生活垃圾處理設(shè)施效果差，前處理和二次污染控制技術(shù)復(fù)雜，處理費用高，生活垃圾的綜合利用已經(jīng)成為垃圾處理的發(fā)展方向，對垃圾進行分選

2、是垃圾綜合利用的前提。2課程設(shè)計題目生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設(shè)計（240噸/天）3課程設(shè)計目的 (1)通過設(shè)計進一步消化和鞏固本門課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學(xué)理論知識進行城市生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設(shè)計的初步能力； (2)了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定固體廢物處理與處置系統(tǒng)的設(shè)計方案，進行設(shè)計計算、繪制工程圖，應(yīng)用技術(shù)資料，編寫設(shè)計說明書的能力。4設(shè)計原始資料垃圾主要成分見表：垃圾組分有機物無機物紙類金屬塑料玻璃其他含量/%54.331.32.682.585.131.22.81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。

3、垃圾容重平均值為0.43噸/立方米，含水率為49.4%。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240噸/天，日工作時間為20小時。垃圾分選系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定；5設(shè)計計算5.1 工藝流程的確定本次課程設(shè)計確定工藝從我國目前城市生活垃圾處理現(xiàn)狀出發(fā)，考慮到原生垃圾成分復(fù)雜，勞動力資源又豐富，采用機械為主，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)濟效率不高。故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。分選工藝流程圖見附圖。 垃圾分選系統(tǒng)按設(shè)計規(guī)模、

4、每天工作時間、每個分選設(shè)備物料走向逐步計算。5.2分選工藝物料恒算(1) 垃圾分選廠每小時的處理量為 式中 Q 每天的垃圾處理量，=240t/d;T 每天的工作時間，=20h。 （2）人工分選 人工手選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、0.6%玻璃和約0.5%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 (3) 磁選 垃圾經(jīng)過磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬。 (4)選擇性破碎機 a.篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等的物質(zhì) b.篩下物為的被破碎的無機物、有機物、玻璃及其他碎土等。 (

5、5)風(fēng)選 a.輕組分主要為粉塵、塑料紙張等。 b.重組分主要是有機物。 (6) 滾筒篩分 滾筒篩分主要對選擇性破碎機篩下物進行進一步分選，篩下物中主要有無物、部分有機物、碎玻璃等。選擇篩孔為 篩上為的有機物。（t/h) 篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃。 (7)廢物的全過程總的質(zhì)量為5.3 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)備的處理量的。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，通常儲倉的容量應(yīng)可提供兩天的最大處理量。(1) 倉體容積式中: 儲存時間，d； 最大日處理量，t/d， 有效容積系數(shù)，在0.8-0.9之間； 垃圾有效

6、密度，1.1-1.3之間，t/m3。 倉體體積，m3 (2)倉體尺寸計算 每個小倉的體積V0,m3;長度a,m;寬度b,m;深度c,m。 則 V0=abc 取 a=25m, b=10m, c=4m;V0=25×10×4=1000m33 取兩個倉可以滿足要求。（3）排水坡度垃圾在儲料坑內(nèi)時間過長（一般超過2天）便會有滲濾液產(chǎn)出，所以坑底部必須鋪設(shè)有排水坡度流向垃圾濾出水坑收集滲濾液，排水坡度取1%。5.4吊車、抓斗的選擇 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5-1表5-1 吊車工藝參數(shù)項目參數(shù)設(shè)計依據(jù)項目參數(shù)設(shè)計依據(jù)數(shù)量噸位跨度1臺1.25t7m垃圾最大日處理量

7、抓斗容量儲料坑跨度運行周期實際運行時間供給能力143s50min/h10t/h吊車運行各種動作的速度抓斗抓起量吊車供給能力由下式計算式中： Q吊車的供給能力，t/h； P抓斗一次抓起量，t； N1h內(nèi)吊車實際工作時間，h/h； T吊車運行周期，h；則 抓斗一次抓起量為即抓斗一次抓起量0.572t即可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為1250kg的抓斗。5.5 磁選設(shè)備的選擇經(jīng)過人工分選后進入磁選機進行分選的垃圾量為 已知垃圾的含水率為49.4%，垃圾容量平均值為0.43t/m3,根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇CTN-618永磁筒式磁選機，其主要技術(shù)參數(shù)如表5-2所示。表5-2 CTN-618永磁單筒磁選機主要技

8、術(shù)參數(shù)磁選機的規(guī)格型號CTN-618圓筒轉(zhuǎn)速(r/min)40筒徑（mm）600外形尺寸（mm）2885×1540×1375筒長（mm）1800電機功率（kw）2.2筒表磁感應(yīng)強度（mT）260分選粒度(mm)00.6處理能力(m3/h)50機重(kg)13305.6滾筒破碎機選擇滾筒破碎機其機身主體的形狀是用篩板做成的圓筒，工作過程中既有破碎又有篩分的作用，并能達到選分的作用。 (1)選型 根據(jù)垃圾破碎分選工藝要求選擇國產(chǎn)滾筒破碎機，具體技術(shù)特征如表5-3表5-3 滾筒破碎機技術(shù)特征規(guī)格3000×6000規(guī)格3000×6000生產(chǎn)能（t/h）滾筒直徑/

9、m長度/m傾角/度轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min)16022036312篩孔尺寸/min提升板高度/min電動機型號功率/kw轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min)50300BJO2-72-4301460 圖5-1 滾筒內(nèi)斷面示意圖 (2)計算校核 根據(jù)式，取經(jīng)驗值，橫斷面裝料面積為物料跌落所需時間為T=t1+t2 則 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 物料沿滾筒軸向的前進速度為 滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為則所選擇的破碎機能滿足處理量的要求。5.7垃圾滾筒篩垃圾滾筒篩利用做回轉(zhuǎn)運動的筒形篩體將垃圾按粒度進行分級，工作時，筒形篩體傾斜安裝，傾角一般在4°8&

10、#176; 。其結(jié)構(gòu)及設(shè)計原理同選擇性破碎機類似，只是沒有提升板。垃圾滾筒篩設(shè)計參數(shù)主要有幾何參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。幾何參數(shù)包括篩體長度、篩體直徑、安裝傾角和篩孔尺寸，運動參數(shù)指篩體轉(zhuǎn)速，動力參數(shù)為篩體的驅(qū)動功率。滾筒篩的篩孔尺寸的確定是根據(jù)被篩分的垃圾組成及對篩上、篩下物的要求和它的具體用途來確定。若用于除去垃圾中的渣土等效粒級物料時篩孔可取較小值。當除去粗大物料時，篩孔尺寸可取較大值。垃圾滾筒篩篩分處理量為 滾筒篩主要參數(shù)確定如下： (1)設(shè)計篩體長度5m，篩體直徑1.8m，篩孔取10mm×10mm，安裝傾角60。 (2)篩分效率和生產(chǎn)率。根據(jù)“垃圾分選機-垃圾滾筒篩”行業(yè)標

11、準（CJ/T5013.1-95),篩下物粒徑12mm，篩分效率80%。選取篩分效率為90%。(3)滾筒篩轉(zhuǎn)速 通常為了獲得較好的篩分效率，應(yīng)使物料在篩體內(nèi)做較大的翻動，滾筒篩臨界轉(zhuǎn)速nc為根據(jù)實驗表明，垃圾滾筒篩回轉(zhuǎn)速度一般取臨界轉(zhuǎn)速的30%60%較為理想，則取滾筒篩轉(zhuǎn)速為12r/min。a. 料在篩體內(nèi)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(yīng)達到2530s,甚至更長。所以取垃圾在滾筒內(nèi)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b. 筒篩有用功率 據(jù)資料推導(dǎo)，篩分機有用功率為 實際使用的驅(qū)動電動功率還應(yīng)考慮機械傳動損失。（4）選型 根據(jù)以上計算

12、，選用CWS型系列垃圾滾筒式篩分機，是從我國城市垃圾處理工作的需要出發(fā)，研究的適合我國國情的、價格低廉的滾筒篩選機，電機型號為J02-61-8，減速箱為ZL350-5-I-A型，傾角為8°，工作環(huán)境溫度為-40-40，垃圾含水率為35%-55%,篩分率可達80%-90%，可用于粗細分選，也可用于有機物、無機物的分選。5.8風(fēng)選設(shè)備風(fēng)選設(shè)備分成水平氣流風(fēng)選機（臥式風(fēng)力分選機）和上升氣流風(fēng)選機（立式風(fēng)力分選機）風(fēng)機形式根據(jù)所需要的垃圾原料組成及分選目的來確定。臥式風(fēng)選分選機結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，但是分選度不高，通常與破碎、篩分、立式風(fēng)選機聯(lián)合使用。立式風(fēng)選機與臥式風(fēng)選機相比較分選精度較高。

13、對本風(fēng)選工藝，選用簡易立式風(fēng)選設(shè)備(1) 氣流速度確定 風(fēng)力分選主要將低密度、空氣阻力大的塑料、廢紙等和具有高密度、空氣阻力小的重質(zhì)有機物分開。部分物料密度如表3-4。表5-4 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為6.7m/s。(2) 立式風(fēng)選幾何參數(shù)的確定 關(guān)于風(fēng)力分選設(shè)備的計算設(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及有關(guān)的理論

14、進行研究。a.選擇氣體速度 根據(jù)氣力輸送設(shè)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。設(shè)高壓端氣體密度為3kg/m3,故所選氣速相當于氣體質(zhì)量速度G=6.7×3=20.1（kg/m2·s)。b.估算氣-固比 垃圾分選主要去除塑料及紙類，設(shè)其堆積密度為。氣-固比為 c.所需空氣量計算取空氣重度為1.25kg/m3,則空氣體積流量為按所選管徑100mm和氣速，所需空氣體積流量為故可選用3.2m3/min空壓機一臺能夠滿足要求。d.壓降計算 設(shè)管內(nèi)平均絕對壓力為2kg/m2(1kg/m2=9.8Pa)，室溫為300K，則氣體平均重度為垂直管壓降 (3)

15、旋風(fēng)分離器選擇 根據(jù)氣體流量3.156m3/min和入口風(fēng)速6.7m/s,選取XLP/A-3.0型旋風(fēng)分離器，其允許進口風(fēng)速12m/s,處理量750m3/h。5.9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(shè)備。因此，各分選設(shè)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a 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=360

16、0··v··c式中 輸送能力，由物料衡算知近似取20t/h； 物料在膠帶的截面積，； v 輸送帶運行速度，取0.3m/s； 物料的堆密度，對垃圾取0.45t/; c 傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應(yīng)水平放置，故c=1 圖5-2 物料在膠帶上堆積的斷面積對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為其中，膠帶的槽角選取型為20°。則12=3600××B2) ×0.3×0.45×1則帶寬為：=1.498（m），取帶寬為1.5m。b 電動機功率計算 在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(zhuǎn)動滾筒

17、軸功率的計算公式（式中參數(shù)數(shù)據(jù)取自文獻）為式中 尾部該向滾筒功率系數(shù)； 中部該向滾筒功率系數(shù)；傳動滾筒的功率，kw；膠帶空轉(zhuǎn)的功率，kw；物料水平運輸?shù)墓β?，kw物料垂直提升的功率，kw；梨式卸料器，膠帶清料器和料板所需的功率，kw，物料加速率所需功率，kw。膠帶空轉(zhuǎn)的功率=k1LhV式中：k1取決于膠帶寬和托錕阻力系數(shù)，對輸送垃圾的槽型膠帶可取k1=0.0318； Lh膠帶輸送機水平投影長度，m； V膠帶運行速度，m/s；則 =k1LhV=0.0318×30×0.3=0.2862kw物料水平運輸功率=QLh式中：物料水平運動功率系數(shù)，5.45×10-5；Q膠帶輸

18、送機的輸送量，t/h；則=QLh=5.45×10-5×12×30=0.01962kw物料垂直提升功率=0.00273×QbH0式中： H0提升高度，m。則=0.00273×QbH0=0.00273×12×0=0kw因此=1.5×1.05×(0.2862+0.01962)+(1.4+1.5+0.23+2.25) ×0.3+0.1×0.45=2.1407kw電動機功率為式中：功率安全系數(shù)，滿載起動系數(shù)，一般=1.0；總傳動效率，對光面?zhèn)鲃訚L筒取0.88，對膠面?zhèn)鲃訚L筒，取0.90因此，電動

19、機功率為故選用型三相異步電動機，額定功率為3.0。（2）輸送帶 圖5-3 輸送帶簡圖a 帶寬的確定 輸送帶主要用于輸送由滾筒破碎機篩上物（主要為廢紙、塑料及部分有機物）至風(fēng)選設(shè)備。其計算方法如(1)，由物料衡算，此時輸送量=3.0972t/h。傾角15°，傾角系數(shù)c取0.885。帶速取1.0m/s，則輸送帶帶寬為 得帶寬為：=1.28(m) 取帶寬為1.3m。b 電動機功率計算 已知采用滾動軸承，查得=0.030，導(dǎo)料擋板，空段清掃器，彈換清掃器，。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為得到傳動滾筒軸功率為： 電動機功率為 故選Y132M-4型電動機，額定功率為7.5。(3) 輸送

20、帶a 寬度確定 輸送帶主要用于輸送自滾筒破碎機篩下物（主要為無機物、碎石渣、玻璃及部分有機物）送至滾筒篩。取帶速為 1.5m/s，輸送傾角，傾角系數(shù)為0.957，由物料衡算此時輸送量為Q=Q6+Q7=4.116+4.1052=8.2212t/h，則輸送帶帶寬為解得B=1.247 取帶寬為1.3m。b 電動機功率計算 取采用滾動軸承，查得=0.030，導(dǎo)料擋板，空段清掃器，彈換清掃器，。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為電動機功率為故選用Y160M-4型電動機，額定功率11。參考文獻1. 聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊-固體廢物卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20002.李國建、趙愛華、張益主編.城市垃圾處理工程.北京：科學(xué)出版