城市垃圾分選工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1 城市垃圾分選工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書 垃圾的來(lái)源與危害 垃圾按來(lái)源大致可分為生活垃圾、一般工業(yè)固體廢物、和危險(xiǎn)廢物三種。生活垃圾是指在人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的廢物，包括食物殘?jiān)⒓埿?、灰土、包裝物、廢品等。固體廢物如不加妥善收集、利用和處理處置，將會(huì)污染大氣、水體和土壤，危害人體健康。垃圾的氣味是最直觀的氣體污染，但是更為嚴(yán)重的是垃圾燃燒形成的二噁英等致癌性毒物。垃圾的填埋會(huì)污染土壤以及地下水。垃圾的危害直接使人們的生活環(huán)境降低，間接的影響健康，比之水污染和空氣污染帶來(lái)的危害輕但也不容忽視。 計(jì)目的和 意義 (1)通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本門課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行城市生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力； (2)了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定固體廢物處理與處置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖，應(yīng)用技術(shù)資料，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書的能力。 設(shè)計(jì)規(guī)模 140t/d 的某城市生活垃圾分選系統(tǒng) 垃圾主要成分見表 1。 表 1 垃圾成分設(shè)計(jì)參數(shù)取值 垃圾組分 有機(jī)物 無(wú)機(jī)物 紙類 金屬 塑料 玻璃 其他 含量 % 機(jī)物組分包括：食品殘余、果皮、植物殘余等。 無(wú)機(jī)物組分包括：磚瓦、爐灰、灰土、粉塵等。 垃圾容量平均值為 水率為 垃圾熱值： 1923kJ/ 分選系統(tǒng)工作量為 140t/d；日工作時(shí)間 為 9h。 本次課程設(shè)計(jì)確定工藝從我國(guó)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(dòng)力資源又豐富，采用機(jī)械為主，輔以人工粗選的方法；廢塑料和廢紙 2 主要為塑料袋和衛(wèi)生間廢紙，回收利用經(jīng)濟(jì)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(jiǎn)易處理方法，以分選產(chǎn)物作為填埋、堆肥和焚燒為目的。分選工藝流程如圖 1所示。 圖 1 垃圾分選工藝流程 定選擇性破碎機(jī)，滾筒篩，簡(jiǎn)易風(fēng)選機(jī)型號(hào)和規(guī)格，并確定其主要運(yùn)行參數(shù)。 計(jì)算各段的長(zhǎng)度，點(diǎn)擊功率。 計(jì)說(shuō)明書按設(shè)計(jì)程序編寫，包括方案的確定，設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)備選型計(jì)算和有關(guān)簡(jiǎn)圖等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明 書應(yīng)有封面 ,目錄，前言，正文，小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡(jiǎn)明，通順，內(nèi)容正確，完整，裝訂成冊(cè)。 垃圾分選系統(tǒng)工藝流程及高程圖一張。流程圖按比例繪制，標(biāo)出設(shè)備、管件編號(hào)及標(biāo)高，并附明細(xì)表。分選系統(tǒng)平面、剖面布置圖 1張，平面布置圖中應(yīng)有方位標(biāo)志。 垃圾分選系統(tǒng)按設(shè)計(jì)規(guī)模、每天工作時(shí)間，每個(gè)分選設(shè)備物料走向逐步計(jì)算。以140t/ 3 (1) 垃圾分選廠 每小時(shí)的處理量 0Q 每天的垃圾處理量， =140t/d; T 每天的工作時(shí)間， T=9h/d。 t/h) (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(yàn)，經(jīng)人工手選后大約 1%大塊金屬、 璃、 料和約 他無(wú)機(jī)物質(zhì)被選出，即： 金屬)/(5%玻璃)/(5%塑料)/(0%其他)/(5%則經(jīng)過(guò)人工手選可分出的垃圾有 1Q =q1+q2+q3+t/h) (3) 磁選 垃圾經(jīng)過(guò)磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬： )/(4) 選擇性破碎機(jī) 篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機(jī)物等0的物質(zhì) )/(0(03 篩下物為0的被破碎的無(wú)機(jī)物、無(wú)機(jī)物、玻璃及其他碎土等。 (5)風(fēng)選 輕組分主要為粉塵、塑料紙張等 4 )/(4 重組分主要是有機(jī)物 )/(005 (6) 滾筒篩分 滾筒篩分主要對(duì)選擇性破碎機(jī)篩下物進(jìn)行進(jìn)一步分選，篩下物中主要有無(wú)物、部分有機(jī)物、碎玻璃等。選擇篩孔為 10 10 篩上為p 10的有機(jī)物 )/(5%篩下物為碎土、石渣等無(wú)機(jī)物和碎玻璃 )/(7 (7) 廢物的全過(guò)程總的質(zhì)量為總Q)/(500 900 垃圾儲(chǔ)料倉(cāng)是用來(lái)暫時(shí)儲(chǔ)放進(jìn)入處理系統(tǒng)的垃圾并用來(lái)調(diào)節(jié)處理設(shè)備的處理量的。儲(chǔ)料倉(cāng)的容量應(yīng)根據(jù)計(jì)劃收入分選廠的垃圾量、設(shè)備的操作計(jì)劃等因素來(lái)決定。通常儲(chǔ)料倉(cāng)的容量應(yīng)可提供兩天的最大處理量。 1. 倉(cāng)體容積 中 : 儲(chǔ)存時(shí)間， d； q 最大日處理量， t/d； 有效容積系數(shù)，在 垃圾有效密度（有效密度的系數(shù)在 t/ ?。?=2d， q=140t/d, = =1.2 t/ 5 )(402 3 圓整后取 )(640 32. 倉(cāng)體尺寸計(jì)算 每個(gè)小倉(cāng)的體積 V,度 a,m;寬度 b,m;深度 c,m。 則： V=a b c 取 a=20m,b=8m,c=4m; V=20 8 4=640（ 640以滿足要求。 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 2 表 2 吊車工藝參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 設(shè)計(jì)依據(jù) 項(xiàng)目 參數(shù) 設(shè)計(jì)依據(jù) 數(shù)量 1臺(tái) 垃圾最大日處理量 運(yùn)行周期 143s 吊車運(yùn)行各種動(dòng)作的速度 噸位 斗容量 實(shí)際運(yùn)行時(shí)間 50h 跨度 7m 儲(chǔ)料坑跨度 供給能力 20t/h 抓斗抓起量 吊車供給能力由下式計(jì)算 式中： Q 吊車的供給能力， t/h； P 抓斗一次抓起量， t； N 1h/h； T 吊車運(yùn)行周期， h； 則 抓斗一次抓起量為 )(43200 即抓斗一次抓起量 可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為 1500抓斗。 6 磁選設(shè)備的選擇 經(jīng)過(guò)人工分選后進(jìn)入磁選機(jī)進(jìn)行分選的垃圾量為 )/已知垃圾的含水率為 垃圾容量平均值為 據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇主要技術(shù)參數(shù)如表 3 所示。 表 3 型號(hào) 筒徑（ 600 給料粒度（ 220 筒長(zhǎng)（ 1200 電機(jī)功率（ 表場(chǎng)強(qiáng)（ KA/m） 80 400 分選粒度 (0 理能力 (t/h) 10 20 機(jī)重 (1500 7 滾筒破碎機(jī)其機(jī)身主體的形狀是用篩 板做成的圓筒，工作過(guò)程中既有破碎又有篩分的作用，并能達(dá)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(guó)產(chǎn)滾筒破碎機(jī)，具體技術(shù)特征如表4 表 4 滾筒破碎機(jī)技術(shù)特征 規(guī)格 3000 6000 規(guī)格 3000 6000 生產(chǎn)能（ t/ 滾筒 直徑 /m 長(zhǎng)度 /m 傾角 /度 轉(zhuǎn)數(shù)/(r/80 120 3 6 3 12 篩孔尺寸 /升板高度/動(dòng)機(jī) 型號(hào) 功率 /數(shù)/(r/50 300 0 1460 滾 筒內(nèi)斷面示意圖 (2)計(jì)算校核 根據(jù)式2 )2/)(22 取經(jīng)驗(yàn)值 00 1060 ， ，橫斷面裝料面積為 )(2/18/3/)(222 物料跌落所需時(shí)間為 8 21 )(021803 21801 090co s ()6090s i n (0co s ()90s i n (4 0000002 s) 則 )( 當(dāng)篩體傾斜安裝時(shí)，實(shí)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 )(a n)6090c )6090(s i a n)90c )90(s i 物料沿滾筒軸向前的前進(jìn)速度 0 2 9 8 滾筒破碎機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力為 (360 0360 0 則所選擇的破碎機(jī)能滿足處理量的要求。 垃圾滾筒篩利用做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的筒形篩體將垃圾按粒度進(jìn)行分級(jí)，工作時(shí)，筒形篩體傾斜安裝，傾角一般在 4 8 。其結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理同選擇性破碎機(jī)類似，只是沒有提升板。垃圾滾筒篩設(shè)計(jì)參數(shù)主要有幾何參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。幾何參數(shù)包括篩體長(zhǎng)度、篩體直徑、安裝傾角和篩孔尺寸，運(yùn)動(dòng)參數(shù)指篩體轉(zhuǎn)速；動(dòng)力參數(shù)為篩體 的驅(qū)動(dòng)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(duì)篩上、篩下物的要求和它的具體用途來(lái)確定。若用于除去垃圾中的渣土等效粒級(jí)物料時(shí)篩孔可取較小值。當(dāng)除去粗大物料時(shí)，篩孔尺寸可取較大值。 9 垃圾滾筒篩示意 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(jì)篩體長(zhǎng)度 4m，篩體直徑 孔取 1010裝傾角 40。 (2)篩分效率和生產(chǎn)率。根據(jù)“垃圾分選機(jī) 篩”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ 篩下物粒徑 12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(dòng)，滾筒篩臨界轉(zhuǎn)速 (030 c 根據(jù)實(shí)驗(yàn)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/ 料在篩體內(nèi)的停留時(shí)間 根據(jù)研究表明，當(dāng)篩分垃圾時(shí)，要得到 75%以上的篩分效率，停留時(shí)間應(yīng)達(dá)到25 30s,甚至更長(zhǎng)。所以取垃圾在滾筒內(nèi)停留時(shí)間為 50s，則物料在篩體內(nèi)沿軸向運(yùn)動(dòng)的平均速度為 )/( 筒篩有用功率 據(jù)資料推導(dǎo)，篩分機(jī)有用功率為 10 )(0c o 0(s 0(c o 實(shí)際 使用的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)功率還應(yīng)考慮機(jī)械傳動(dòng)損失。 （ 4）選型 根據(jù)以上計(jì)算，選用 從我國(guó)城市垃圾處理工作的需要出發(fā)，研究的適合我國(guó)國(guó)情的、價(jià)格低廉的滾筒篩選機(jī)，型號(hào)為 形尺寸 角為 4，設(shè)備質(zhì)量 率（ 筒轉(zhuǎn)速 圾含水率為 35%篩分率可達(dá) 80%可用于粗細(xì)分選，也可用于有機(jī)物、無(wú)機(jī)物的分選。 對(duì)本風(fēng)選工藝，選用簡(jiǎn)易立式風(fēng)選設(shè)備 給料風(fēng)機(jī)旋流器重質(zhì)組分輕質(zhì)組分空氣給料風(fēng)機(jī)旋流器重質(zhì)組分輕質(zhì)組分 空氣簡(jiǎn)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(jī)物分開。部分物料密度如表 5。 表 5 部分物料密度 物質(zhì) 塑料 玻璃 磚 干砂 有機(jī)物 密度 /(kg/ 920 2500 1840 2500 1200 11 輕質(zhì)物料以塑料為參考，其懸浮氣速為 )/(s 重質(zhì)物料以有機(jī)物為參考，其懸浮氣速為 )/( 00100221000 s 則選取氣流速度為 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(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算目前尚無(wú)成熟的方法可借鑒，對(duì)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(guò)氣流輸送出來(lái)，可借鑒流化床氣力輸送設(shè)計(jì)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，精確的計(jì)算還需要實(shí)驗(yàn)及有關(guān)的理論進(jìn)行研究。 選擇氣體速度 根據(jù)氣力輸送設(shè)計(jì)原則確定垂直段管長(zhǎng) 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/所選氣速相當(dāng)于氣體 質(zhì)量速度 G=3=kg/s)。 估算氣 垃圾分選主要去除塑料及紙類，設(shè)其堆積密度 3/560 氣 186 . 27)(227 0 3 ）b 所需空氣量計(jì)算 )/(00 0000 t 取空氣重度為 空氣體積流量為 (3 按所選管徑 100氣速，所需空氣體積流量為 m i n/(322 故可選用 壓機(jī)一臺(tái)能夠滿足要求。 壓降計(jì)算 設(shè)管內(nèi)平均絕對(duì)壓力為 2kg/kg/室溫為 300K，則氣體平均重度為 )/(29 3 12 垂直管壓降 )/(g (3)旋風(fēng)分離器選擇 根據(jù)氣體流量 s,選取允許進(jìn)口風(fēng)速 12m/s,處理量 750m3/h。 在垃圾分選工藝中，帶式輸送機(jī)是主要的運(yùn)輸機(jī)械，它連接各個(gè)分選設(shè)備。因此，各分選設(shè)備段之間的輸送帶帶寬、帶長(zhǎng)、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(chǔ)坑經(jīng)過(guò)初級(jí)篦子送入的及由輸送帶送至滾筒破碎機(jī)的垃圾，在這一段輸送帶上同時(shí)進(jìn)行人工分選。故帶速不宜 選擇過(guò)快，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(jī)的輸送能力由下式計(jì)算。 Q=3600v c 式中 Q 輸送能力，由物料衡算知 Q 近似取 h； v 輸送帶運(yùn)行速度，取 s； 物料的堆密度，對(duì)垃圾取 c 傾角系數(shù)。對(duì)有人工手選輸送帶應(yīng)水平放置，故 c=1 物料在膠帶上堆積的斷面積 BdF 1F 2 13 輸送機(jī)傾角系數(shù)與傾角的關(guān)系 對(duì)于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為 i i n 2221 b 其中，膠帶的槽角選取 72為 20。 則 600 ( 1 則帶寬為： B =m），取帶寬為 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 在確定膠帶輸送機(jī)的電功率以前，首先要計(jì)算傳動(dòng)滾筒的軸功率。轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率的計(jì)算 公式（式中參數(shù)數(shù)據(jù)取自文獻(xiàn)）為 85000430 3k 尾部該向滾筒功率系數(shù)； 4k 中部該向滾筒功率系數(shù)； 0N 傳動(dòng)滾筒的功率， 0N 膠帶空轉(zhuǎn)的功率， 0N 物料水平運(yùn)輸?shù)墓β?0N 物料垂直提升的功率， 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200 . 7 20 . 7 60 . 8 00 . 8 40 . 8 80 . 9 20 . 9 61 . 0 0c0 14 5梨式卸料器，膠帶清料器和料板所需的功率， 8k b 物料加速率所需功率， 膠帶空轉(zhuǎn)的功率 0N =中： 取決于膠帶寬和托錕阻力系數(shù)，對(duì)輸送垃圾的槽型膠帶可取 膠帶輸送機(jī)水平投影長(zhǎng)度， m； V 膠帶運(yùn)行速度， m/s； 則 0N =20 物料水平運(yùn)輸功率 0N =Q 2k 中： 2k 物料水平運(yùn)動(dòng)功率系數(shù)， 10 Q 膠帶輸送機(jī)的輸送量， t/h； 則 0N =Q 2k 1020= 物料垂直提升功率 0N =中： 提升高度， m。 則 0N =0=0此 85000430 15 =( 電動(dòng)機(jī)功率為 0 式中： k 功率安全系數(shù)，滿載起動(dòng)系數(shù)，一般 k = 總傳動(dòng)效率，對(duì)膠面?zhèn)鲃?dòng)滾筒，取 此，電動(dòng)機(jī)功率為 故選用 2Y 型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為 (2) 輸送帶 帶寬的確定 輸送帶主要用于輸送由滾筒破碎機(jī)篩上物（主要為廢紙、塑料及部分有機(jī)物）至風(fēng)選設(shè)備。其計(jì)算方法如 (1)，由物料衡算，此時(shí)輸送量 Q =h。傾角 15，傾角系數(shù) 速取 s，則輸送帶帶寬為 0. 8850. 431. 00. 1531 B =m) 取帶寬為 電 動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 已知。， h 10/采用滾動(dòng)軸承，查得=0 0 1 ，導(dǎo)料擋板 k，空段清掃器 k，彈換清掃器 k， k。將以上各數(shù)據(jù)帶入計(jì)算式，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為 16 85000430 得到傳動(dòng)滾筒軸功率為： 0 電動(dòng)機(jī)功率為 0 故選 定功率為 (3) 輸送帶 寬度確定 輸送帶主要用于輸送自滾筒破碎機(jī)篩下物（主要為無(wú)機(jī)物、碎石渣、玻璃及部分有機(jī)物）送至滾筒篩。取帶速為 s，輸送傾角 10 ，傾角系數(shù)為 物料衡算此時(shí)輸送量為 Q=7=h，計(jì)算方法同上。經(jīng)計(jì)算取輸送帶寬為 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 取。， h 5/95/采用滾動(dòng)軸承，查得 =0 0 1 3521 ， ，導(dǎo)料擋板 k ，空段清掃器 k，彈換清掃器 k， k。將以上各數(shù)據(jù)帶入計(jì)算式， 85000430 轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為 )(50 電動(dòng)機(jī)