固體廢物課程設(shè)計

體廢物課程設(shè)計1.序論設(shè)計目的和意義(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。生活垃圾分選技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀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。垃圾分選設(shè)備的研究已列為國家重點項目之一。目前，生活垃圾越來越多，處理越來越困難。垃圾處理方式中，傳統(tǒng)的直接填埋方式對土地占用大，垃圾填埋場通常設(shè)置在農(nóng)村，占用大量農(nóng)田。采用傳統(tǒng)的直接填埋方式，不但浪費了垃圾中含有的大量可回收物質(zhì)，而且容易對環(huán)境造成影響。現(xiàn)在推廣實行的衛(wèi)生填埋由于環(huán)境影響控制的需要，其投資成本為傳統(tǒng)堆埋的5倍，運行成本則為3倍。隨著社會的發(fā)展，生活垃圾的綜合處理就得到越來越多的關(guān)注。生活垃圾中含有多種成分，很大一部分可以回收再利用。由于處理困難，這部分有用的物質(zhì)一般都沒有得到有效利用。隨著我國改革開放的進一步深入，經(jīng)濟發(fā)展越來越快，生活節(jié)奏加快，人們產(chǎn)生的生活垃圾也越來越多。改革開放20余年，我國的城市垃圾的產(chǎn)生量年增長一直在10%左右。垃圾成份也越來越復(fù)雜，也越來越難處理。上世紀九十年代我國就有人提出垃圾進行綜合利用，但是由于當時技術(shù)不太成熟，而且沒有得到的足夠重視，資金嚴重不足，因此直到現(xiàn)在，生活垃圾的處理也是在焚燒和填埋上設(shè)備研究比較多，對垃圾分選研設(shè)備究比較少。垃圾分選機研究的目的，就是將混合垃圾進行有效的分類，對某垃圾成分中的少量雜質(zhì)進行分離，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。目前國內(nèi)大部分使用的垃圾分選設(shè)備都是由國外進口。雖然國內(nèi)也有人對此進行過研究，但多數(shù)都停留在理論階段，很少有實際應(yīng)用。隨著大眾對環(huán)境的重視，作為垃圾資源化的重要設(shè)備，生活垃圾分選設(shè)備的研究會越來越受到人們重視，在我國的應(yīng)用也會越來越廣。隨著社會進步和經(jīng)濟的發(fā)展，垃圾資源化會越來越受到人們重視，垃圾分選設(shè)備的研究也會越來越深入，垃圾分類也會越細化，以便更好的回收利用。比如對塑料按類型分類，玻璃可以按顏色分類等等。實現(xiàn)這種超細化分類的機械可能就涉及到光選設(shè)備和電選設(shè)備了。隨著人類社會的進步和可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，超細化分類必將成為未來生活垃圾處理的發(fā)展方向，我們也迫切需要在垃圾機械化處理方面實現(xiàn)新的突破。設(shè)計內(nèi)容垃圾分選系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定。垃圾儲料倉設(shè)計計算。分析系統(tǒng)各設(shè)備選型計算：確定選擇性破碎機，滾筒篩，簡易風(fēng)選機型號和規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。皮帶運輸機計算及布置，并計算各段的長度，點擊功率。編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書按設(shè)計程序編寫，包括方案的確定，設(shè)計計算，設(shè)備選型計算和有關(guān)簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應(yīng)有封面,目錄，前言，正文，小結(jié)及參考文獻等部分，文字應(yīng)簡明，通順，內(nèi)容正確，完整，裝訂成冊。圖紙a.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，標出設(shè)備、管件編號及標高，并附明細表。b.分選系統(tǒng)平面、剖面布置圖1?2張，圖中設(shè)備、管件標注編號，圖紙按比例繪制，能夠表明建筑外形和主要結(jié)構(gòu)形式。在平面布置圖中有方位標志。2.設(shè)計計算2.1設(shè)計依據(jù)設(shè)計規(guī)模250t/d的某城市生活垃圾分選系統(tǒng)，垃圾主要成分見表1-1.表2-1垃圾成分設(shè)計參數(shù)取值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：食品殘余等、果皮、植物殘余等。無機物組分包括：磚瓦、爐灰、灰土、粉塵等。

垃圾容量平均值為0.43t/m3,換水率為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/kgo分選系統(tǒng)工作量為250t/d；日工作時間為10ho2.2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。分選工藝流程如圖所示。 輕組心僧易氣流■分選 也分，蟒料僚上生活垃圾一僚上生活垃圾一外人工大選一幡選一隧擇性】群機|重蛆分/T7篇下篩上

有機物篇下滾筒篩篩下碎石.玻璃等4 ^填埋圖2-1垃圾分選工藝流程

垃圾分選系統(tǒng)按設(shè)計規(guī)模、每天工作時間、每個分選設(shè)備物料走向逐步計算。2.3相關(guān)計算2.3.1垃圾分選工藝流程垃圾綜合簡易分選工藝流程見圖1-1。2.3.2分選工藝物料恒算(1)垃圾分選廠每小時的處理量為Q-Q*0T式中Q每天的垃圾處理量，Q=250t/d;每天的工作時間，T=20h。Q0=250.20式中Q每天的垃圾處理量，Q=250t/d;每天的工作時間，T=20h。Q0=250.20=12.5(t/h)(2)人工分選人工手選去除垃圾中的大塊金屬、0.6%玻璃和約0.5%其他無機物質(zhì)被選出金屬q-Q義1%-12.5義1%-0.125(t/h)10玻璃q-Q*0.6%-12.5*0.6%-0.075(t/h)20塑料q-Q*2.0%-12.5*2.0%-0.24(t/h)30其他 q=Q義0.5%=12.5*0.5%=0.0625(t/h)40則經(jīng)過人工手選可分株的垃圾有Q1=0.125+0.075+0.24+0.0625=0.5025(t/h)磁選垃圾經(jīng)過磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬。Q=Q*1.58%=12.5*1.58%=0.1975(t/h)20(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 d>50的物質(zhì)ummQ=Q義(20%+2.68%+3.13%)=12.5義25.81%=3.226(t/h)30b.篩下物為d<50的被破碎的無機物、無機物、玻璃及其他碎土等。umm(5)風(fēng)選a.輕組分主要為粉塵、塑料紙張等。Q=Q義(2.68%+3.13%)=12.5*5.81%=0.726(t/h)40b.重組分主要是有機物。Q=Q義20%=12.5義20%=2.5(t/h)50(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

物中主要有無機物、部分有機物、碎玻璃等。選擇篩孔為10X10mm.篩上為d>10的有機物。pmmQ=Qx34.3%=12.5x34.3%=4.29(t/h)60篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃。Q=Qx(31.3%+0.6%+2.31%)=12.5x34.21%=4.276(t/h)70(7)廢物的全過程總的質(zhì)量為Q總QjQ+Q+Q+Q+Q+Q總124567=0.5025+0.1975+0.726+2.5+4.29+4.276=12.5(t/h)2.3.3垃圾儲料倉(1)倉體容積二1865.44(m3)v PQ 3二1865.44(m3)V==5 0.85x0.43x1.1V=2000(m3)(2)倉體尺寸計算每個小倉的體積V(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。=abc0取a=30m, b=10m,c=7m;

V=30X10X7=2100(m3)>2000m30可以滿足要求。2.3.4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2-2表2-2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1臺垃圾最大日處理量運行周期143s吊車運行各種動作的速度噸位1.25t抓斗容量實際運行時間50min/h跨度7m儲料坑跨度供給能力10t/h抓斗抓起量抓斗一次抓起量為QTP=O^-N12.5QTP=O^-N12.5x14350x60=0.5958(t)即抓斗一次抓起量0.5958t即可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為1250kg的抓斗。2.3.5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Q'=Q—Q=12.5-0.5025=11.9975(t/h)01已知垃圾的含水率為49.4%,根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇CTB-69永磁筒式磁選機，其主要技術(shù)參數(shù)如表2.3所示。表2-3CTB-69永磁筒式磁選機主要技術(shù)參數(shù)磁選機的規(guī)格型號CTB-69圓筒轉(zhuǎn)速(r/min)40規(guī)格@600X900電動機規(guī)格型號Y90L-4槽體行式半逆流電機功率(kw)1.5磁場強度(oe)1450給料粒度(mm)0?0.2生產(chǎn)能力(t/h)8?15機重(kg)9102.3.6滾筒破碎機選擇

(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2-4.表2-4滾筒破碎機技術(shù)特征規(guī)格3000X6000規(guī)格3000X6000生產(chǎn)能力80?120篩孔尺寸/min50/(t/h)直徑/m3提升板高度/min300滾筒長度/m6電動機 型號BJO2-72-4傾角/度3功率/kw30轉(zhuǎn)數(shù)12轉(zhuǎn)數(shù)1460/(r/min)/(r/min)

/(r/min)圖2.2滾筒內(nèi)斷面示意圖⑵計算校核根據(jù)式S=(R2-2)(a+B+兀/2)，取經(jīng)驗值a=600,P=100,橫斷面裝料面積為=1.13(m2)。(1.52—1.22)(兀/3+兀=1.13(m2)S= 物料跌落所需時間為T=t1+t2180—2a180—2a180—2x60'廣~~3n3x12=1.67(s)4""sin(900—a)-x.cos(900—a)= xsin(900一600)xvcos(900一600)=0.68(s)T=1.67+0.68=2.35(s)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l=4Rsin2(900-a)?cos(900-a)-tan9=4x1.5xsin2(900一600)xcos(900一600)xtan3。=0.0681(m)物料沿滾筒軸向前的前進速度v為粵二0.0290滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為Q=3600S?v?廣K=3600x1.13x0.0290x0.43x0.41=20.80(t/h)＞12.5t/h則所選擇的破碎機能滿足處理量的要求。2.3.7垃圾滾筒篩垃圾滾筒篩篩分處理量為 Q+Q=4.29+4.276=8.566(t/h)67滾筒篩主要參數(shù)確定如下。⑴設(shè)計篩體長度4m,篩體直徑1.6m,篩孔取10mmX10mm,安裝傾角40。(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%。(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30:g=衛(wèi)：981=33.46氏34(r/min)兀RR3.140.8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。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25?30s,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4———0.08(m/s)50b.筒篩有用功率據(jù)資料推導(dǎo)，篩分機有用功率為 a取600N_L.兀.R-g.9—8cos2(90。-aJ8sin2(9Oo-a)-tan9x45_4x3.14x0.8x9.81x(9-8xcos2300)8xsin2300xtan40x45—46.96(kW)實際使用的驅(qū)動電動功率還應(yīng)考慮機械傳動損失。2.3.8風(fēng)選設(shè)備對本風(fēng)選工藝，選用簡易立式風(fēng)選設(shè)備氣流速度確定風(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2-5。表2-5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a— 22 // ,丫= v920=6.67(m/s)100's100重質(zhì)物料以有機物為參考，其懸浮氣速為土方=22-,/1200=7.62(m/s)100*s100則選取氣流速度為6.7m/s。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0100mm。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=6.7X3=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y=560kg/m3。b氣-固比為 m=227(L)0.38.L-0.75=227x(J6°)0.38x7-0.75=186.7G 20.1c.所需空氣量計算G=Q3=3.226x1000=17.28(kg/h)tm186.7取空氣重度為1.25kg/m3,則空氣體積流量為Qk=G17.28Qk=G17.28y1.25f=13.823(m3/h)=0.23m3/min按所選管徑按所選管徑100mm和氣速，所需空氣體積流量為冗 3.14一冗 3.14一?D2=6.7x—4tx0.12=0.0526(m3/s)=3.156m3/min故可選用3.2m3/min空壓機一臺能夠滿足要求。則氣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,體平均重度為則氣丫=Mp= 29x2=2.355(kg/m3)qRT0.0821x300垂直管壓降A(chǔ)p=2myH=2x186.7x2.355x7=6155.5(kg/m2)g(3)旋風(fēng)分離器選擇根據(jù)氣體流量3.156山3加也和入口風(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。2.3.9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。輸送帶Ia帶寬確定輸送帶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。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=3600-Fb.vpc式中Q 輸送能力，由物料衡算知Q近似取12.5t/h；F 物料在膠帶的截面積，m2；bv 輸送帶運行速度，取0.3m/s；P 物料的堆密度，對垃圾取0.45t/m3;傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應(yīng)水平放置，故圖2.3圖2.3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0.08sin245。0.08sin245。< 3.14 .2x -sinI4x45。1B2+0.12xB2xtg20。')其中，膠帶的槽角a選取TD72型為20。。12.5=3600x().2514-0.1531義B210.3*0.45義1則帶寬為：B=1.21（m），取帶寬為1.2m。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)動滾筒軸功率的計算公式(式中參數(shù)數(shù)據(jù)取自文獻)為N=kk4'+N''+N'''LZkv+kyTOC\o"1-5"\h\z0 34 0 0 0 5 8N'=kLv=0.0318x20x0.3=0.1908(kW)0 1hN''=kxQxL=5.45x10一5x10x20=0.0109(kW)02 hN'''=00N=1.5x1.05x(0.1908+0.0109)+G.4+1.5+0.23+2.25)x0.3+0.1x0.45=1.97660膠面?zhèn)鲃訚L筒n=0.90,因此，電動機功率為N=kN0=1.9766=2.196(kW)n0.9故選用y100L-2型三相異步電動機，額定功率為0.3kW。(2)輸送帶na帶寬的確定輸送帶n主要用于輸送有滾筒破碎機篩上物(只要為廢紙、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Q=2.581t/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3.226=3600x(0.2514-0.1531xB2)x1.0x0.45x0.885B=1.27(m)

取帶寬為1.3mob電動機功率計算已知〃=40巾，v^l.Om/s,。=2.581"九8=10m。采用滾hk=8.17x10-5,k=1.03,k=1.005，k=8.17x10-5,k=1.03,k=1.005，導(dǎo)料1擋板上=2.25,空段清掃器左=0.23,彈換清掃器左=1.5,*=0.18。將以上各5 6 7 8數(shù)據(jù)帶入計算式，轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為N=().0318x40x1.0+8.17x10-5x2.581x4O+O.OO273x2.581xloll.O3xl.OO5+(2.25+0.23+1.5)x1.0+0.18x0.45=5.459&W)電動機功率為 N=k5=1.0義5459=6.065W)n0.9故選用y132-M4型電動機，額定功率為7.5kW。⑶輸送帶田a寬度確定圖2.4輸送帶簡圖輸送帶ni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10。，傾角系數(shù)為0.957,由物料衡算此時輸送量為8.566t/h,計算方法同上。經(jīng)計算去輸送帶寬為1.3m。b電動機功率計算取L,=20m,v=1.5m/s,Q=8.5661/h,H=5