固廢設(shè)計-垃圾分選處理

1、 摘要隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種垃圾也逐漸增多，尤其是固體廢物的增加，使得固體廢物的處理變成了一項很大的負(fù)擔(dān)，因此固體廢物的分選處理變的尤為重要。分選是固體廢物回收與利用過程中一道重要的操作工序，是實(shí)習(xí)固體廢物資源化、減量化、無害化的重要手段。通過分選可將固體廢物中各種有用的資源分門別類地回用于不同的生產(chǎn)過程，或?qū)⑵渲胁焕诤罄m(xù)處理、處置工藝的物質(zhì)分離出來。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(jìn)行分選是垃圾綜合利用的前提。垃圾分選設(shè)備的研究已列為國家重點(diǎn)項目之一。關(guān)鍵詞：固體廢物 分選處理 廢物回收 設(shè)備選擇1 緒論1.1 垃圾分選目的和意義垃圾分選的目的就是將混合垃圾進(jìn)行有效的

2、分類，對垃圾成分中的不同組分進(jìn)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(jìn)行二次加工回用。業(yè)內(nèi)人士以稱其為第四種垃圾處理方式。 垃圾分選的意義在于提高垃圾處理的有效性。垃圾中有機(jī)成分分選出后進(jìn)行厭氧消化，剩余的無機(jī)礦化成分填埋，可以避免填埋處理過程中的種種弊端。同時推行垃圾分選，讓可焚燒的進(jìn)行焚燒，可厭氧消化或堆肥的制作肥料，可回收再生的進(jìn)行回收再生，最終的殘渣進(jìn)行填埋，以及有害垃圾被單獨(dú)分類收集和處理，從而提高垃圾處理的有效性1。1.2 國外分選技術(shù)舉例 采用風(fēng)篩的WS720ET

3、AIFUN 型固定風(fēng)篩垃圾分選機(jī)。該設(shè)備由德國DOPPSTADT公司生產(chǎn)。本機(jī)用來清理掉堆肥產(chǎn)品或堆肥原料垃圾以及建筑垃圾中的輕質(zhì)雜質(zhì)。給料裝置設(shè)計成振動輸送帶，利用其振動可使輕重物料分層，縱向鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)使輕質(zhì)物浮于重質(zhì)物上，有助于后續(xù)分選工作的繼續(xù)進(jìn)行。可以通過調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的速度，適合不同的分選目的對于特別難分選的物料，比如水分含量過高時，可以調(diào)整振動滾來改善分選效果。垂直氣流把輕物料集中起來，通過篩分室送到機(jī)器旁的收集箱內(nèi)2。 風(fēng)篩的設(shè)計基于空氣的壓縮過程，由于分離物不需通過專門管道，而直接排出，所以操作安全性好。尤其是在處理濕重物料時，就消除了風(fēng)管的堵塞和風(fēng)機(jī)的過載問題。兩塊機(jī)械擋板可根據(jù)

4、物料的差異進(jìn)行風(fēng)向的調(diào)整。 為減少灰塵，風(fēng)篩實(shí)現(xiàn)了空氣的循環(huán)。輕質(zhì)物料卸載后，含塵空氣被吸回機(jī)器內(nèi)，就可免去了單獨(dú)的除塵設(shè)備。側(cè)門較大，容易進(jìn)入，采用中央潤滑，維護(hù)方便?？刂撇糠直容^集中，機(jī)器操作安全可靠。 從資料可以看出，目前國外（特別是德國和日本）的垃圾分選機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。目前垃圾分選機(jī)械主要是篩分機(jī)和磁選機(jī)，分別是按物料尺寸和磁特性進(jìn)行工作的，將垃圾物料進(jìn)行分類回收利用。2 垃圾的破碎固體垃圾的破碎是指通過外力的作用，破壞固體廢物物質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，使大塊固體廢物分裂成小塊，小塊固體廢物分裂成細(xì)粉的過程。破碎的目的如下3： 使垃圾均勻化?？商岣叻贌?、熱解、熔燒、壓縮等作業(yè)的穩(wěn)定性和處理

5、效率。 增加垃圾的容重、減少垃圾的體積，以便于垃圾的壓縮，降低運(yùn)輸費(fèi)用。 便于通過風(fēng)選、磁選等方法回收有價值的物質(zhì)和材料。 防止粗大、鋒利的廢物損壞分選、焚燒、熱解等處理處置設(shè)備。固體廢物破碎方法按原理可分為物理方法和機(jī)械方法。物理方法包括低溫冷凍破碎和濕式破碎；機(jī)械方法包括剪切破碎、沖擊破碎和擠壓破碎。破碎固體廢物常用的破碎機(jī)有顎式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、剪切式破碎機(jī)、球磨機(jī)及特殊破碎設(shè)備等。2.設(shè)計計算 2.1 設(shè)計依據(jù)垃圾主要成分見表：垃圾組分有機(jī)物無機(jī)物紙類金屬塑料玻璃其他含量/%54.331.32.682.585.131.22.81有機(jī)物無機(jī)物廚余紙張塑料木竹纖維合計爐灰礫石金屬玻璃合

6、計312.51.51.51.037.5564.51.01.062.5有機(jī)物組分包括：食品殘余、果皮、植物殘余等。無機(jī)物組分包括：磚瓦、爐灰、灰土、粉塵等。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190噸/天，日工作時間為10小時。2.2 設(shè)計方案本次課程設(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(jī)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(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

7、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。分選工藝流程如圖1-1所示。 圖2-1 垃圾分選工藝流程5 具體計算5.1 分選工藝物料恒算 垃圾分選廠每小時的處理量為：式中：Q每天的垃圾處理量 T每天的工作時間 人工分選 人工分選去除垃圾中的大塊金屬、塑料、玻璃瓶、建筑材料等，以利于后續(xù)處理。垃圾主要成分見表：垃圾組分有機(jī)物無機(jī)物紙類金屬塑料玻璃其他含量/%54.331.32.682.585.131.22.81有機(jī)物無機(jī)物廚余紙張塑料木竹纖維合計爐灰礫石金屬玻璃合計312.51.51.51.037.5564.51.01.062.5據(jù)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)人工手選后大約1的大塊金屬、0.6的玻璃、

8、2的塑料和約0.5其他無機(jī)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：； 磁選 垃圾經(jīng)過磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬，則：； 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dµ>50mm的物質(zhì)，設(shè)定留在篩上的部分有機(jī)物的含量為20%，則：； 篩下物為d<50mm的被破碎的無機(jī)物、有機(jī)物、玻璃及其他碎土等。 風(fēng)選 輕組分主要為粉塵、塑料、紙張等，則：；重組分主要是有機(jī)物，則：； 滾筒篩分 滾筒篩分主要對選擇性破碎機(jī)篩下物進(jìn)一步分選，篩下物中主要有無機(jī)物、部分有機(jī)物、碎玻璃等。選擇篩孔為10×10mm。垃圾組分有機(jī)物無機(jī)

9、物紙類金屬塑料玻璃其他含量/%54.331.32.682.585.131.22.81有機(jī)物無機(jī)物廚余紙張塑料木竹纖維合計爐灰礫石金屬玻璃合計312.51.51.51.037.5564.51.01.062.5 篩上為dp>10mm的有機(jī)物，則：； 篩下物為碎土、石渣等無機(jī)物和碎玻璃。則：； 廢物的全過程總的質(zhì)量為，則：5.2 垃圾儲料倉(1) 倉體容積取=900m3(2) 倉體尺寸計算 每個小倉的體積，m3；倉體長度，m；寬度，m；深度，m；則 取=21m， =9m，=5m； 可以滿足要求。5.3 吊車與抓斗根據(jù)垃圾最大日處理量選擇吊車、抓斗，其工藝參數(shù)如表4-2所示。 抓斗一次抓起量為：

10、 即抓斗一次抓起量0.91t即可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為1250kg的抓斗。表5-1吊車工藝參數(shù)項目參數(shù)設(shè)計依據(jù)數(shù)量1臺垃圾最大日處理量噸位跨度1.25t7m抓斗容量儲料坑跨度 運(yùn)行周期143s吊車進(jìn)行各種動作的速度實(shí)際運(yùn)行時間供給能力50minh10th 抓斗抓起量5.4 磁選設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)能力=19/h及處理組分含量，選擇永磁筒式磁選機(jī)其工藝參數(shù)如表5-2所示表5-2磁選機(jī)工藝參數(shù)型號規(guī)格(mm×mm)槽體行式圓筒轉(zhuǎn)速(r/min)處理能力(t/h)電動機(jī)重量(kg)型號功率(KW)CTB-612600×1200半逆流401020JTC-5612.2505.5 滾筒

11、破碎機(jī) 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(jī)，具體技術(shù)特征如表5-3所示： 計算校核根據(jù)式，經(jīng)驗(yàn)取值=60°,=10°橫斷面裝料面積：物料跌落所需時間僅為： s 則： 當(dāng)篩體傾斜安裝時，實(shí)際物料軌跡為不規(guī)則的螺旋線，該螺旋線的螺距即料跌落一次向前所走的距離，即 物料沿滾筒軸向的前進(jìn)速度為： 滾筒破碎機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力為：則所選擇的破碎機(jī)能滿足處理量的要求。表5-3 滾筒破碎機(jī)技術(shù)特證規(guī)格 3000×6000生產(chǎn)能力/(t·h-1) 80120滾筒 直徑m 3長度m 6傾角度 3轉(zhuǎn)數(shù)(r min-1) 12篩孔尺寸/mm 50提升板高度/mm 300

12、電動機(jī) 型號 BJQ2-72-4功率kw 30轉(zhuǎn)數(shù)(rmin-1) 14605.6 垃圾滾筒篩 垃圾滾筒篩篩分處理量為 垃圾滾筒參數(shù)確定如下： 設(shè)計篩體長度4m，篩體直徑1.6m，篩孔取10mm×10mm，安裝傾角4°。 篩分效率和生產(chǎn)率。根據(jù)“垃圾分選機(jī)-垃圾滾筒篩”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（CJ/T5013.1-95 ），篩下物粒徑12mm，篩分效率80%。選取篩分效率為90%。 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)速為： 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，則取滾筒轉(zhuǎn)速為18 r/min。 料在篩體內(nèi)停留

13、的時間 根據(jù)研究表明，當(dāng)篩分垃圾時，要得到以上的篩分效率，停留時間應(yīng)達(dá)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(yùn)動的速度為： 筒篩有用功率 據(jù)資料推導(dǎo)，篩分機(jī)有用功率為： 實(shí)際使用時的驅(qū)動電機(jī)功率還應(yīng)考慮機(jī)械傳動損失。5.7 風(fēng)選設(shè)備對本分選工藝，選用簡易立式分選設(shè)備見圖5-4。表5-4 部分物料密度物質(zhì)塑料玻璃磚干砂有機(jī)物密度/（kg·m-3）9202500184025001200 氣流速度確定 風(fēng)力分選主要將低濃度，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(jī)物分開。部分物料濃度如表2-6所示：輕質(zhì)物料以塑料為參考，其懸浮氣

14、速為： 重質(zhì)物料以有機(jī)物為參考，其懸浮氣速為： 則選取氣流速度為6.7m/s。 立式分選幾何參數(shù)的確定 關(guān)于風(fēng)力分選設(shè)備的計算目前尚未成熟的方法可借鑒，對于立式風(fēng)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(jìn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)計，精確的計算還需要試驗(yàn)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)計原則確定垂直管長7m，考慮到所分選物料的不規(guī)則紙類，塑料等，選擇管徑100mm，設(shè)高壓端氣體密度為3 kg/m3，故所選氣速相當(dāng)于氣體質(zhì)量速度估算固氣比：垃圾風(fēng)選主要去除塑料及紙類，設(shè)其堆積密度為=560kg/m3。固-氣比為： 所需空氣量的計算 取空氣重度為kg/m3

15、，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3.2 m3/min空壓機(jī)一臺能夠滿足要求。 壓降計算 設(shè)管徑平均絕對壓力為2 kg/m2 (1kg/m2=9.8Pa)，室溫為300K，則氣體平均重度：垂直管壓降： 旋風(fēng)分離器選擇 根據(jù)氣體流量3.156 m3/min 和人口風(fēng)速6.7m/s，選取XLP/A-3.0旋風(fēng)分離器，其允許進(jìn)口風(fēng)速12m/s，處理量為750m3/h。5.8 輸送帶在垃圾分選工藝中，帶式輸送機(jī)是主要的運(yùn)輸機(jī)械，它連接各個風(fēng)選設(shè)備。因此，各個分選設(shè)備段之間的輸送帶的寬度，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。物料在傳送帶上的堆積截面

16、積見圖4-5。 圖4-5 物料在膠帶上堆積的斷面積 輸送帶 帶寬確定 輸送帶主要輸送從垃圾儲坑送來的經(jīng)過初級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進(jìn)行人工分選。故帶速不易選擇太快，選取帶速為0.3m/s。 由于垃圾的密度較小和較松散，所以一般用儲槽式膠帶輸送帶。膠帶輸送機(jī)的輸送能力由下式計算：式中：輸送能力，由物料衡算知近似取19t/h； 物料在膠帶的截面積，m3； 輸送帶運(yùn)行速度，取0.3m/s； 物料的堆密度，對垃圾取0.43t/ m3； 傾角系數(shù)，對有人工手選輸送帶應(yīng)水平放置，故=1。對于槽形輸送帶上物料堆積的斷面積可以進(jìn)市的認(rèn)為是由面積基等要梯形所組成。 則總面

17、積：其中：膠帶的槽角選取TD72型為20°。則：由上兩式求得帶寬為B=1.19m，取帶寬為1.2m。 電動機(jī)功率計算 在確定膠帶輸送機(jī)的電功率以前，首先要計算傳動滾筒的軸功率。轉(zhuǎn)動滾筒軸功率的計算公式為： 膠面?zhèn)鲃訚L筒，因此，電動機(jī)功率為：故選用Y100L-2型三相異步電動機(jī)，額定功率為3.0KW。 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，輸送帶簡圖見圖2-6。其計算方法如，由物料衡算。輸送帶的布置如圖2-7示，傾角15°，傾角系數(shù)=0.885。帶速取1.0m/s則輸送帶寬為： 解得：=1.40m圖5-1 輸送帶簡

18、圖電動機(jī)功率計算 已知=40m/s，=1.0m/s，=4.90t/h，=10m，采用滾動軸承，查得=0.030，=0.0318，=8.17×10-5，=1.03，=1.005，導(dǎo)料擋板=2.55，空段清掃器=0.23，彈環(huán)清掃器=1.5，=0.18。將以上數(shù)據(jù)帶入計算式，轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為： 電動機(jī)功率為： 故選用Y132M-4型電動機(jī)，額定功率為7.5KW。 輸送帶 帶寬的確定 輸送帶主要用于輸送由滾筒破碎機(jī)篩下物（主要為無機(jī)物、碎石、玻璃及部分有機(jī)物）送至滾筒篩。取帶速為1.5m/s，輸送傾角10°，傾角系數(shù)為0.957，由物料衡算此時輸送量為t/h，計算方法同上。經(jīng)計算取輸送帶寬為1.3m。 電動機(jī)功率計算 已知=20m，=1.5m/s，=12.02t/h，=5m，采用滾動軸承，查得=0.030，=0.318，=8.17×10-5，=1.08，=1.005，導(dǎo)料擋板=2.25，空段清掃器=0.23，彈環(huán)清掃器=1.5，=0.36。將以上數(shù)據(jù)帶入計算式，轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為： 電動機(jī)功率為 ： 故選用Y160M-4型電動機(jī)，額定功率為11KW。7 設(shè)計總結(jié)及體會在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這個學(xué)期來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做