固廢課程設計--生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟實力和技術儲備的增強，各種生活垃圾處理處置技術在我國得到了不同程度、不同范圍的研究和應用，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施。但對于某一地區(qū)來說，不同處理設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均具有各自的優(yōu)勢和局限性，從技術本身、經(jīng)濟性和環(huán)境影響角度分析，均只

2、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施效果差，前處理和二次污染控制技術復雜，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，對垃圾進行分選是垃圾綜合利用的前提。</p><p><b>　　2課程設計題目</b></p><p>　　生活垃圾

3、綜合分選處理系統(tǒng)設計（240噸/天）</p><p><b>　　3課程設計目的</b></p><p>　　(1)通過設計進一步消化和鞏固本門課程所學內容，并使所學知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行城市生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設計的初步能力；</p><p>　　(2)了解工程設計的內容、方法及步驟，培養(yǎng)學生確定固體廢物處理與處置系統(tǒng)的設計

4、方案，進行設計計算、繪制工程圖，應用技術資料，編寫設計說明書的能力。</p><p><b>　　4設計原始資料</b></p><p><b>　　垃圾主要成分見表：</b></p><p>　　有機物組分包括：食品殘余、果皮、植物殘余等。</p><p>　　無機物組分包括：磚瓦、爐灰、灰土、粉

5、塵等。</p><p>　　垃圾容重平均值為0.43噸/立方米，含水率為49.4%。</p><p>　　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。</p><p>　　垃圾熱值：1923kJ/㎏</p><p>　　分選系統(tǒng)工作量為240噸/天，日工作時間為20小時。</p><p>　　垃圾分選系統(tǒng)設計

6、方案的分析確定；</p><p><b>　　5設計計算</b></p><p>　　5.1 工藝流程的確定</p><p>　　本次課程設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

7、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。</p><p>　　垃圾分選系統(tǒng)按設計規(guī)模、每天工作時間、每個分選設備物料走向逐步計算。</p><p>　　5.2分選工藝物料恒算</p><p>　　(1) 垃圾分選廠每小時的處理量為</p><p>　　式中 Q——

8、 每天的垃圾處理量，=240t/d;</p><p>　　T—— 每天的工作時間，=20h。</p><p><b>　　（2）人工分選</b></p><p>　　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。</p><p>　　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.

9、5%其他無機物質被選出，即</p><p><b>　　金屬 </b></p><p><b>　　玻璃 </b></p><p><b>　　塑料 </b></p><p><b>　　其他 </b></p><p&g

10、t;　　則經(jīng)過人工手選可分出的垃圾有</p><p>　　(3) 磁選 垃圾經(jīng)過磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬。</p><p><b>　　(4)選擇性破碎機</b></p><p>　　a.篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等的物質</p><p>　　b.篩下物為的被破碎的無機物、有機物、玻璃及其他碎土

11、等。</p><p><b>　　(5)風選</b></p><p>　　a.輕組分主要為粉塵、塑料紙張等。</p><p>　　b.重組分主要是有機物。</p><p>　　(6) 滾筒篩分 </p><p>　　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、

12、碎玻璃等。選擇篩孔為</p><p><b>　　篩上為的有機物。</b></p><p><b>　?。╰/h)</b></p><p>　　篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃。</p><p>　　(7)廢物的全過程總的質量為</p><p>　　5.3 垃圾儲料倉計算

13、</p><p>　　垃圾儲料倉是用來暫時儲放進入處理系統(tǒng)的垃圾并用來調節(jié)處理設備的處理量的。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，通常儲倉的容量應可提供兩天的最大處理量。</p><p><b>　　倉體容積</b></p><p><b>　　式中:</b></p><

14、;p><b>　　——儲存時間，d；</b></p><p>　　——最大日處理量，t/d，</p><p>　　——有效容積系數(shù)，在0.8-0.9之間；</p><p>　　——垃圾有效密度，1.1-1.3之間，t/m3。</p><p><b>　　——倉體體積，m3</b></p&

15、gt;<p>　　(2)倉體尺寸計算 </p><p>　　每個小倉的體積V0,m3;長度a,m;寬度b,m;深度c,m。</p><p>　　則 V0=abc</p><p>　　取 a=25m, b=10m, c=4m;</p><p>　　V0=25×10×4=1000

16、m33</p><p>　　取兩個倉可以滿足要求。</p><p><b>　?。?）排水坡度</b></p><p>　　垃圾在儲料坑內時間過長（一般超過2天）便會有滲濾液產(chǎn)出，所以坑底部必須鋪設有排水坡度流向垃圾濾出水坑收集滲濾液，排水坡度取1%。</p><p>　　5.4吊車、抓斗的選擇</p>&

17、lt;p>　　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</p><p>　　表5-1 吊車工藝參數(shù)</p><p>　　吊車供給能力由下式計算</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Q—吊車的供給能力，t/h；</p><p>　　P—抓斗一次抓起量

18、，t；</p><p>　　N—1h內吊車實際工作時間，h/h；</p><p>　　T—吊車運行周期，h；</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　抓斗一次抓起量為</b></p><p>　　即抓斗一次抓起量0.572t即可滿足生產(chǎn)需求

19、。選擇一次抓起量為1250kg的抓斗。5.5 磁選設備的選擇</p><p>　　經(jīng)過人工分選后進入磁選機進行分選的垃圾量為</p><p>　　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，其主要技術參數(shù)如表5-2所示。</p><p>　　表5-2 CTN-618永磁單筒磁選機主要技術參數(shù)<

20、;/p><p>　　5.6滾筒破碎機選擇</p><p>　　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。 </p><p>　　(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，具體技術特征如表5-3</p><p>　　表5-3 滾筒破碎機技術特征</p>&l

21、t;p>　　圖5-1 滾筒內斷面示意圖</p><p>　　(2)計算校核 根據(jù)式，取經(jīng)驗值，橫斷面裝料面積為</p><p><b>　　物料跌落所需時間為</b></p><p><b>　　T=t1+t2</b></p><p><b>　　則 </b>

22、</p><p>　　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</p><p>　　物料沿滾筒軸向的前進速度為</p><p>　　滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為</p><p>　　則所選擇的破碎機能滿足處理量的要求。</p><p><b>　　5.7垃圾滾筒

23、篩</b></p><p>　　垃圾滾筒篩利用做回轉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° 。其結構及設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)指篩體轉速，動力參數(shù)為篩體的驅動功率。</p><p>

24、　　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。</p><p>　　垃圾滾筒篩篩分處理量為 </p><p>　　滾筒篩主要參數(shù)確定如下：</p><p>　　(1)設計篩體長度5m，篩體直徑1.8m，篩孔取10mm×1

25、0mm，安裝傾角60。</p><p>　　(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)標準（CJ/T5013.1-95),篩下物粒徑12mm，篩分效率80%。選取篩分效率為90%。</p><p><b>　　(3)滾筒篩轉速 </b></p><p>　　通常為了獲得較好的篩分效率，應使物料在篩體內做較大的翻動，滾筒篩臨界轉速

26、nc為</p><p>　　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。</p><p>　　料在篩體內的停留時間 </p><p>　　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25～30s,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&l

27、t;/p><p><b>　　筒篩有用功率 </b></p><p>　　據(jù)資料推導，篩分機有用功率為 </p><p>　　實際使用的驅動電動功率還應考慮機械傳動損失。</p><p><b>　?。?）選型</b></p><p>　　根據(jù)以上計算，選用CWS型系列垃

28、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。</p><p><b>　　5.8風選設備</b></p><

29、p>　　風選設備分成水平氣流風選機（臥式風力分選機）和上升氣流風選機（立式風力分選機）風機形式根據(jù)所需要的垃圾原料組成及分選目的來確定。臥式風選分選機結構簡單，維修方便，但是分選度不高，通常與破碎、篩分、立式風選機聯(lián)合使用。立式風選機與臥式風選機相比較分選精度較高。</p><p>　　對本風選工藝，選用簡易立式風選設備</p><p>　　氣流速度確定 風力分選主要將低密度、空氣

30、阻力大的塑料、廢紙等和具有高密度、空氣阻力小的重質有機物分開。部分物料密度如表3-4。</p><p>　　表5-4 部分物料密度</p><p>　　輕質物料以塑料為參考，其懸浮氣速為</p><p>　　重質物料以有機物為參考，其懸浮氣速為</p><p>　　則選取氣流速度為6.7m/s。</p><p>　　

31、立式風選幾何參數(shù)的確定 關于風力分選設備的計算設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、塑料等輕質組分通過氣流輸送出來，可借鑒流化床氣力輸送設計進行經(jīng)驗設計，精確的計算還需要實驗及有關的理論進行研究。</p><p>　　a.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。設高壓端氣體密度為3kg/m3,故所選氣速相當于氣體質量速度

32、G=6.7×3=20.1（kg/m2·s)。</p><p>　　b.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。</p><p><b>　　氣-固比為 </b></p><p><b>　　c.所需空氣量計算</b></p><p>　　取空氣重度為1.

33、25kg/m3,則空氣體積流量為</p><p>　　按所選管徑100mm和氣速，所需空氣體積流量為</p><p>　　故可選用3.2m3/min空壓機一臺能夠滿足要求。</p><p>　　d.壓降計算 設管內平均絕對壓力為2kg/m2(1kg/m2=9.8Pa)，室溫為300K，則氣體平均重度為</p><p><b>　　垂

34、直管壓降</b></p><p>　　(3)旋風分離器選擇 根據(jù)氣體流量3.156m3/min和入口風速6.7m/s,選取XLP/A-3.0型旋風分離器，其允許進口風速12m/s,處理量750m3/h。</p><p><b>　　5.9輸送帶</b></p><p>　　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

35、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。</p><p><b>　　輸送帶Ⅰ</b></p><p><b>　　a 帶寬確定 </b></p><p>　　輸送帶Ⅰ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

36、。故帶速不宜選擇過快，選取帶速為0.3m/s。</p><p>　　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。</p><p>　　Q=3600··v·ρ·c</p><p>　　式中 輸送能力，由物料衡算知近似取20t/h；</p><p>

37、　　物料在膠帶的截面積，；</p><p>　　v 輸送帶運行速度，取0.3m/s；</p><p>　　ρ 物料的堆密度，對垃圾取0.45t/;</p><p>　　c 傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應水平放置，故c=1</p><p>　　圖5-2 物料在膠帶上堆積的斷面積</p><

38、p>　　對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為</p><p>　　其中，膠帶的槽角α選取型為20°。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　12=3600×(0.2541-0.1531×B2) ×0.3×0.45×1</p><p>　

39、　則帶寬為：=1.498（m），取帶寬為1.5m。</p><p>　　b 電動機功率計算 </p><p>　　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。轉動滾筒軸功率的計算公式（式中參數(shù)數(shù)據(jù)取自文獻）為</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—尾部該向滾筒功率系數(shù)；</p

40、><p>　　—中部該向滾筒功率系數(shù)；</p><p>　　——傳動滾筒的功率，kw；</p><p>　　—膠帶空轉的功率，kw；</p><p>　　—物料水平運輸?shù)墓β?，kw</p><p>　　—物料垂直提升的功率，kw；</p><p>　　—梨式卸料器，膠帶清料器和料板所需的功率，kw，

41、</p><p>　　—物料加速率所需功率，kw。</p><p><b>　?、倌z帶空轉的功率</b></p><p><b>　　=k1LhV</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　k1——取決于膠帶寬和托錕阻力系數(shù)

42、，對輸送垃圾的槽型膠帶可取k1=0.0318；</p><p>　　Lh—膠帶輸送機水平投影長度，m；</p><p>　　V—膠帶運行速度，m/s；</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　=k1LhV=0.0318×30×0.3=0.2862kw</p>

43、<p><b>　?、谖锪纤竭\輸功率</b></p><p><b>　　=QLh</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—物料水平運動功率系數(shù)，5.45×10-5；</p><p>　　Q—膠帶輸送機的輸送量，t/h

44、；</p><p><b>　　則</b></p><p>　　=QLh=5.45×10-5×12×30=0.01962kw</p><p><b>　?、畚锪洗怪碧嵘β?lt;/b></p><p>　　=0.00273×QbH0</p><

45、p><b>　　式中：</b></p><p>　　H0—提升高度，m。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　=0.00273×QbH0=0.00273×12×0=0kw</p><p><b>　　因此</b><

46、;/p><p>　　=1.5×1.05×(0.2862+0.01962)+(1.4+1.5+0.23+2.25) ×0.3</p><p>　　+0.1×0.45=2.1407kw</p><p><b>　?、茈妱訖C功率為</b></p><p><b>　　式中：<

47、/b></p><p>　　—功率安全系數(shù)，滿載起動系數(shù)，一般=1.0；</p><p>　　η—總傳動效率，對光面?zhèn)鲃訚L筒η取0.88，對膠面?zhèn)鲃訚L筒，η取0.90</p><p><b>　　因此，電動機功率為</b></p><p>　　故選用型三相異步電動機，額定功率為3.0。</p><

48、;p><b>　?。?）輸送帶Ⅱ</b></p><p>　　圖5-3 輸送帶簡圖</p><p><b>　　a 帶寬的確定 </b></p><p>　　輸送帶Ⅱ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）至風選設備。其計算方法如(1)，由物料衡算，此時輸送量=3.0972t/h。傾角15&#

49、176;，傾角系數(shù)c取0.885。帶速取1.0m/s，則輸送帶帶寬為</p><p>　　得帶寬為：=1.28(m) 取帶寬為1.3m。</p><p>　　b 電動機功率計算 </p><p>　　已知采用滾動軸承，查得ω=0.030，，導料擋板，空段清掃器，彈換清掃器，。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉動滾筒軸功率為</p><p>　　得

50、到傳動滾筒軸功率為： 電動機功率為 </p><p>　　故選Y132M-4型電動機，額定功率為7.5。</p><p><b>　　(3) 輸送帶Ⅲ</b></p><p><b>　　a 寬度確定 </b></p><p>　　輸送帶Ⅲ主要用于輸送自滾筒破碎機篩下物（主要為無機物

51、、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</p><p>　　解得B=1.247 取帶寬為1.3m。</p><p>　　b 電動機功率計算 </p><p>　　取采用滾動軸承，查得=0.030，，導料擋板，

52、空段清掃器，彈換清掃器，。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，</p><p><b>　　轉動滾筒軸功率為</b></p><p><b>　　電動機功率為</b></p><p>　　故選用Y160M-4型電動機，額定功率11。</p><p><b>　　參考文獻</b></p

53、><p>　　1. 聶永豐.三廢處理工程技術手冊-固體廢物卷.北京：化學工業(yè)出版社，2000</p><p>　　2.李國建、趙愛華、張益主編.城市垃圾處理工程.北京：科學出版社，2003</p><p>　　3.楊慧芬.固體廢物處理技術及工程應用.北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　4.寧平、張承中、陳建中主編.固體廢物處理與處

54、置實踐教程.北京：化學工業(yè)出版社，2005</p><p>　　5.錢學德，現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的設計與施工。中國建筑工業(yè)出版社，2001</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　在這次的課程設計中，我遇到了很多問題。但通過查閱文獻資料，獲取相關信息，積極地咨詢同學以及老師的輔導，我完成了設計任務。這次課程設計也涉及到一些設備的

55、選型，在查閱資料的過程中，我基本掌握了設備的選型。在作圖的過程中，我學會了平面圖和高程圖的布置和繪制。</p><p>　　通過這次設計，我認識到了實踐的重要性，必須以嚴謹?shù)膽B(tài)度對待，才能從中有所收獲，發(fā)現(xiàn)問題或者對現(xiàn)有的設計進行創(chuàng)新的改造。分選在垃圾處理中具有重要的作用，通過手選可以達到初步處理的作用，利于后續(xù)處理，然后再經(jīng)歷后面的一系列工序，每一個步驟都有所講究，對不同組分都有要求。根據(jù)當?shù)氐睦欧徘闆r設計

56、出相應的設備。倉體尺寸，滾筒篩簡型篩體的傾斜安裝的傾斜角，設計參數(shù)，以及各個分選設備段之間的輸送帶帶寬，帶長，帶速及輸送帶的安全位置都需根據(jù)具體情況分別估算。通過撰寫實習報告，使我學會綜合利用所學知識，提高分析和解決專業(yè)問題的能力，更深入的掌握了專業(yè)知識。</p><p>　　總之，這次課程設計使我了解工程設計的內容，方法和步驟，培養(yǎng)了自己對生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設計的能力，并通提高了自己設計計算，使用技術資料