城市垃圾分選工藝任務

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1、《固體廢物處理工程》課程設(shè)計說明書 目錄 1.前言 1 1.1 垃圾的來源與危害 1 1.2 設(shè)計目的和意義 1 2.原始資料 1 3.分選工藝流程 1 4.分選工藝系統(tǒng)的設(shè)計計算及設(shè)備選用 2 5.工藝設(shè)計計算 2 5.1分選工藝物料衡算 2 5.2垃圾儲料倉 4 5.3吊車、抓斗的選擇 5 5.4磁選設(shè)備的選擇 6 5.5滾筒破碎機選擇 7 5.6垃圾滾筒篩 8 5.7風選設(shè)備 10 5.8輸送帶 12 6.小結(jié) 17 參考文獻 18 1.前言 1.1 垃圾的來源與危害 垃圾按來源大致可分為生活垃圾、一般工業(yè)固體廢物、和危險廢物三種。

2、生活垃圾是指在人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的廢物，包括食物殘渣、紙屑、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的危害輕但也不容忽視。 1.2 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內(nèi)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(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)確定固體廢

3、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，應用技術(shù)資料，編寫設(shè)計說明書的能力。 2.原始資料 設(shè)計規(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% 54.3 31.3 2.68 2.58 5.13 1.2 2.81 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。 垃圾容量平均值為0.43t/m3,換水率為49.4%。 垃圾熱值：1923kJ/kg。 分選系統(tǒng)工作量為140t/d；日工作

4、時間為9h。 3.分選工藝流程 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1所示。 圖1 垃圾分選工藝流程 4.分選工藝系統(tǒng)的設(shè)計計算及設(shè)備選用 1. 垃圾分選系統(tǒng)設(shè)計方案的分析確定。 2. 垃圾儲料倉設(shè)計計算。 3. 分析系統(tǒng)各設(shè)備選型計算：確定選擇性破碎機，滾筒

5、篩，簡易風選機型號和規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。 4. 皮帶運輸機計算及布置，并計算各段的長度，點擊功率。 5. 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)計說明書應有封面,目錄，前言，正文，小結(jié)及參考文獻等部分，文字應簡明，通順，內(nèi)容正確，完整，裝訂成冊。 6. 圖紙 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。分選系統(tǒng)平面、剖面布置圖1張，平面布置圖中應有方位標志。 5.工藝設(shè)計計算 5.1分選工藝物料衡算 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

6、物料走向逐步計算。以140t/d處理能力進行計算 (1) 垃圾分選廠每小時的處理量 每天的垃圾處理量，=140t/d; 每天的工作時間，=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，經(jīng)人工手選后大約1%大塊金屬、0.6%玻璃、2.0%塑料和約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 =q1+q2+q3+q4=0.155+0.093+0.31+0.0775=0.6355(t/h)

7、 (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 ① 篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等的物質(zhì) ② 篩下物為的被破碎的無機物、無機物、玻璃及其他碎土等。 (5)風選 ① 輕組分主要為粉塵、塑料紙張等 ② 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10mm。 篩上為的有機物 篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃

8、 (7) 廢物的全過程總的質(zhì)量為 5.2垃圾儲料倉 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。通常儲料倉的容量應可提供兩天的最大處理量。 1. 倉體容積 式中: β—儲存時間，d； q—最大日處理量，t/d； ξ—有效容積系數(shù)，在0.8-0.9之間； σ—垃圾有效密度（有效密度的系數(shù)在1.1-1.3），t/m3。 ?。害?2d，q=140t/d,ξ=0.85, σ=0.431.2 t/m3,則

9、 圓整后取 2. 倉體尺寸計算 每個小倉的體積V,m3;長度a,m;寬度b,m;深度c,m。 則：V=abc 取 a=20m,b=8m,c=4m; V=2084=640（m3)=640m3 可以滿足要求。 5.3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 表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

10、 跨度 7m 儲料坑跨度 供給能力 20t/h 抓斗抓起量 吊車供給能力由下式計算 式中： Q—吊車的供給能力，t/h； P—抓斗一次抓起量，t； N—1h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0.953t即可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為1500kg的抓斗。 5.4 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

11、.43t/m3,根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇CT612永磁筒式磁選機，其主要技術(shù)參數(shù)如表3所示。 表3 CT612永磁單筒磁選機主要技術(shù)參數(shù) 型號 CT612 筒徑（mm） 600 給料粒度（mm） 220 筒長（mm） 1200 電機功率（kw） 1.5 筒表場強（KA/m） 80～400 分選粒度(mm) 0～0.6 處理能力(t/h) 10～20 機重(kg) 1500 5.5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

12、要求選擇國產(chǎn)滾筒破碎機，具體技術(shù)特征如表4 表4 滾筒破碎機技術(shù)特征 規(guī)格 30006000 規(guī)格 30006000 生產(chǎn)能（t/h-1） 滾筒 直徑/m 長度/m 傾角/度 轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min) 80～120 3 6 3 12 篩孔尺寸/mm 提升板高度/mm 電動機 型號 功率/kw 轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min) 50 300 BJO2-72-4 30 1460 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 (s) 則

13、 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 物料沿滾筒軸向前的前進速度v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。 5.6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。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

14、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)計篩體長度4m，篩體直徑1.6m，篩孔取10mm10mm，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，應使物料在篩體內(nèi)

15、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。 ① 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 ② 筒篩有用功率 據(jù)資料推導，篩分機有用功率為 實際使用的驅(qū)動電動功率還應考慮機械傳動損失。 （4）選型 根據(jù)以上計算，選用DS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

16、究的適合我國國情的、價格低廉的滾筒篩選機，型號為DS-60，外形尺寸6.52.52.2m，傾角為4，設(shè)備質(zhì)量7.5kg，功率（7.5+1.5）KW，滾筒轉(zhuǎn)速18.5r/min，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。 5.7風選設(shè)備 對本風選工藝，選用簡易立式風選設(shè)備 簡易立式風選設(shè)備 (1) 氣流速度確定 風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5。 表5 部分物料密度 物質(zhì) 塑料 玻璃 磚 干砂 有機物 密度/(kg/m3） 9

17、20 2500 1840 2500 1200 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) 立式風選幾何參數(shù)的確定 關(guān)于風力分選設(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。 ① 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

18、.73=20.1（kg/m2s)。 ② 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 氣-固比為 ③ 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。 ④ 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)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/

19、s,處理量750m3/h。 5.8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Ⅰ ① 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=3600vρc 式中 輸送能力，由物料衡算知近似取15.5t/h；

20、 物料在膠帶的截面積，m2； v 輸送帶運行速度，取0.3m/s； ρ 物料的堆密度，對垃圾取0.43t/m3; c 傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應水平放置，故c=1 物料在膠帶上堆積的斷面積 輸送機傾角系數(shù)與傾角的關(guān)系 對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為 其中，膠帶的槽角α選取型為20。 則 15.5=3600(0.2541-0.1531B2)0.30.431 則帶寬為：=1.2（m），取帶寬為1.2m。 ② 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

21、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 —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? —物料垂直提升的功率，kw； Vb—梨式卸料器，膠帶清料器和料板所需的功率，kw， γb—物料加速率所需功率，kw。 ⑴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=0.0318200.3=0.19

22、08kw ⑵ 物料水平運輸功率 =QLh 式中： —物料水平運動功率系數(shù)，5.4510-5； Q—膠帶輸送機的輸送量，t/h； 則 =QLh=5.4510-515.520=0.016895kw ⑶ 物料垂直提升功率 =0.00273QbH0 式中： H0—提升高度，m。 則 =0.00273QbH0=0.0027315.50=0kw 因此 =1.51.05(0.1908+0.016895)+(1.4+1.5+0.23+2.25)0.3 +0.10.45=1.99kw ⑷ 電動機功率為 式中： —功率安全系數(shù)，滿載起動系數(shù)，

23、一般=1.0； η—總傳動效率，對膠面?zhèn)鲃訚L筒，η取0.90 因此，電動機功率為 故選用型三相異步電動機，額定功率為3.0。 (2) 輸送帶Ⅱ ① 帶寬的確定 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(shè)備。其計算方法如(1)，由物料衡算，此時輸送量=4.0005t/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：=1.27(m) 取帶寬為1.3m。 ② 電動機功率計算 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(zhuǎn)動

24、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) 輸送帶Ⅲ ① 寬度確定 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、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=5.3165+5.303=10.6195t/h，計算方法同上。經(jīng)計算取輸送帶寬為1.3m。 ② 電動機功率計算 取采用滾動軸承，查得=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(zhuǎn)動

25、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。 6.小結(jié) 通過本次課程設(shè)計，我鞏固了一學期下來固廢的基本知識和處理處置工藝。完成了說明書，還是相當有成就感的。了解熟悉了垃圾分選的操作流程，懂得工藝流程中的要點。 加強了查閱資料的能力，基本掌握了設(shè)備的選型，學會了高程圖的繪制。 通過與組員間的配合，完成了一個相當有意義的課程設(shè)計，不僅加深了團隊合作意識，更深刻的體會到固體廢物處理處置的重要性，對我們環(huán)境工程的學生通過設(shè)計從而了解到污染與防治的必要性有很大意義。當前城市垃圾處理現(xiàn)狀值得更進一步管理與統(tǒng)籌，加大資源化的利用。結(jié)合清潔生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)無害

26、化從而能對環(huán)境保護出一份力。 這次課程設(shè)計使我了解工程設(shè)計的內(nèi)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(shè)計的能力，并通提高了自己設(shè)計計算，使用技術(shù)資料，編寫設(shè)計說明書的能力。這次課程設(shè)計為我以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)，為我們專業(yè)實踐知識打開了一扇窗口。 參考文獻 [1] 聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊(固體廢物卷)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000 [2] 寧平、張承中、陳建中主編.固體廢物處理與處置實踐教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005 [3] 孫明湖.環(huán)境保護設(shè)備選用手冊-固體廢物處理、噪聲控制及節(jié)能設(shè)備[M].北京：化工工業(yè)出版社，2002 [4] 李國建、趙愛華、張益.城市垃圾處理工程[M].北京：科學出版社，2003 [5] 楊慧芬.固體廢物處理技術(shù)及工程應用.北京：機械工業(yè)出版社，2003 [6] 錢學德，現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的設(shè)計與施工。中國建筑工業(yè)出版社，2001 [7] 張益，陶華.垃圾處理處置技術(shù)及工程實例-環(huán)境工程實例叢書[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002 [8] 國家環(huán)境保護總局污染控制司.城市固體廢物管理與處理處置技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2000 第 17 頁 共 18 頁