固體廢物處理與處置課程設(shè)計(jì)-生活垃圾綜合分選處理工藝設(shè)計(jì)

1、江 漢 大 學(xué)固體廢物處理與處置課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：生活垃圾綜合分選處理工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專 業(yè)：環(huán)境工程 目 錄1 前言 1.1城市生活垃圾的分選-1 1.2垃圾分選技術(shù)-1 1.3本課題研究目的與任務(wù)-1 1.4設(shè)計(jì)的具體任務(wù)-1 1.5設(shè)計(jì)依據(jù)-2 1.6設(shè)計(jì)要求-22 生活垃圾綜合分選處理工藝設(shè)計(jì)- -33 計(jì)算書 3.1分選工藝物料衡算-4 3.2破包機(jī)-4 3.3磁選設(shè)備的選擇-4 3.4垃圾滾筒篩- -5 3.5風(fēng)選設(shè)備-7 3.6破碎機(jī)的選擇-8 4垃圾儲(chǔ)料倉 4.1倉體體積-8 4.2倉體尺寸計(jì)算-8 4.3排水坡度- 85 吊車與抓斗- 96 輸送帶- 11

2、小結(jié)- -12參考文獻(xiàn)- -121 前 言1.1城市生活垃圾的分選 垃圾的分選是指根據(jù)物質(zhì)的密度、粒度、磁性、電性、光電性、摩擦性、彈性以及表面潤(rùn)濕性的差異，采用相應(yīng)的手段將其分離的過程。分選的方法有篩分、重力分選、磁力分選、電力分選、光電分選、摩擦分選、彈性分選和浮選等。垃圾分選的目的就是將混合垃圾進(jìn)行有效的分類，對(duì)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(jiǎn)單處理后進(jìn)行二次加工回用。垃圾分類是垃圾減量化、無害化、資源化、產(chǎn)業(yè)化的最終出路。垃圾分類回收最終創(chuàng)造的是一個(gè)無垃圾的社會(huì)

3、，一個(gè)資源循環(huán)、永續(xù)利用的社會(huì)。1.2垃圾分選技術(shù) 垃圾分選技術(shù)方法可概括為人工分選和機(jī)械分選。人工分選是最早采用的分選方法，適用于廢物原產(chǎn)地、收集站、處理中心、轉(zhuǎn)運(yùn)站或處置場(chǎng)。機(jī)械分選是利用物料的某些性質(zhì)方面的差異，將其分選開。 1.3本課題研究目的與任務(wù)目的：固體廢物處理與處置課程設(shè)計(jì)是污染控制工程的重要組成部分，是實(shí)踐性必修課，加深理解所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 任務(wù)：在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立完成一項(xiàng)固體廢物處理與處置工程或設(shè)備的設(shè)計(jì)任務(wù)，在完成后應(yīng)該編寫出符合要求的設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書及繪制設(shè)計(jì)圖紙。1.4設(shè)計(jì)的具體任務(wù) 設(shè)計(jì)規(guī)模為520t/d的生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)1

4、.5設(shè)計(jì)依據(jù) 其垃圾成分見下表 分選系統(tǒng)工作量為520t/d，日工作時(shí)間為20小時(shí)。 部分物料密度物質(zhì)塑料玻璃磚干砂有機(jī)物密度/(kg/m3）92025001840250012001.6設(shè)計(jì)要求(1)設(shè)計(jì)內(nèi)容垃圾儲(chǔ)料倉設(shè)計(jì)計(jì)算；分選系統(tǒng)各設(shè)備選型計(jì)算：確定破碎機(jī)、滾筒篩、磁選和風(fēng)選機(jī)等的型號(hào)和規(guī)格，并確定其主要運(yùn)行參數(shù)；皮帶運(yùn)輸機(jī)計(jì)算及布置，并計(jì)算各段的長(zhǎng)度及電機(jī)功率等。編寫設(shè)計(jì)說明書，設(shè)計(jì)說明書包括方案的確定，設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選型計(jì)算和有關(guān)簡(jiǎn)圖介紹等內(nèi)容(2)總體要求按照設(shè)計(jì)任務(wù)合理選擇垃圾分選系統(tǒng)，確定工藝流程要有一定的靈活性；設(shè)計(jì)概念清楚、參數(shù)選擇恰當(dāng)、計(jì)算正確，說明書簡(jiǎn)明扼要、文字流暢、

5、論點(diǎn)明確；圖紙表達(dá)正確、符合制圖規(guī)范；圖面整潔、布局合理、圖中線型和尺寸標(biāo)注符合要求；整個(gè)設(shè)計(jì)過程嚴(yán)格遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。(3)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書內(nèi)容包括目錄、前言、正文、計(jì)算書、設(shè)計(jì)計(jì)算框圖、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等。設(shè)計(jì)計(jì)算說明書中設(shè)計(jì)的依據(jù)及指導(dǎo)思想；設(shè)計(jì)方案的確定及具體技術(shù)指標(biāo)的選用原則和技術(shù)要求的說明(4)設(shè)計(jì)圖紙垃圾綜合分選流程圖一張；手繪和計(jì)算機(jī)繪圖均可。2 生活垃圾綜合分選處理工藝設(shè)計(jì) 用破包機(jī)將袋裝化垃圾破包。垃圾松散后，通過皮帶運(yùn)輸機(jī)送入人工分選工序。人工分選負(fù)責(zé)把紙張、塑料、玻璃等成分挑選出來。在輸送皮帶是上方安裝磁選設(shè)備以分離回收垃圾中的金屬。剩余的垃圾經(jīng)過滾筒篩，篩下的部分有機(jī)物、無機(jī)

6、物、碎玻璃等直接進(jìn)行填埋；篩上物（紙張、塑料、有機(jī)物等）進(jìn)行風(fēng)選處理，風(fēng)選出來的廢紙、塑料等輕質(zhì)成分可進(jìn)行強(qiáng)力破碎，作為垃圾焚燒原料。3 計(jì)算書3.1分選工藝物料衡算垃圾分選每小時(shí)處理量為：Q0=Q/T式中：Q-每天的垃圾處理量，Q=520t/d； T-每天的工作時(shí)間，T=20h Q0=Q/T=520/20=26t/h（1） 人工分選去除垃圾中的大塊金屬、塑料、玻璃瓶、建筑材料等，以減輕后續(xù)工序的壓力。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(jī)物質(zhì)被選出。即：金屬：q1=1%Q0=1%26=0.26t/h玻璃：q2=0.6%Q0=0.6%26=0.15

7、6t/h塑料：q3=2%Q0=2%26=0.52t/h其他：q4=0.5%Q0=0.5%26=0.13t/h則經(jīng)過人工手選可分出的垃圾有Q1=q1+q2+q3+q4=1.066t/h（2）磁選 磁選理論上可以分選出所有的金屬。Q2=（2.98-1）%Q0=1.98%26=0.5148t/h（3） 滾筒篩分滾筒篩分中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1010mm。篩上為dp10mmd的部分有機(jī)物、塑料、紙張等Q3=(31.3+1.2-0.6+0.5)%Q0=32.4%26=8.424t/h篩下物為碎土、石渣等無機(jī)物和碎玻璃。 Q4=（20+1.18+4）%Q0=32.4%26

8、=6.5468t/h（5）風(fēng)選 風(fēng)選后重組分主要是有機(jī)物，輕質(zhì)部分主要為粉塵、塑料紙張等進(jìn)行下一步破碎。Q5=20%Q0=20%26=5.2t/h（6）強(qiáng)力破碎 將風(fēng)選出來的廢紙、塑料有機(jī)物等進(jìn)行強(qiáng)力破碎，作為垃圾焚燒原料Q6=（52.3-202+7.13-2-4+2.28-1.18+2.81-0.52）%=16.34%Q0=%26=4.2484t/h（7）垃圾全過程總的質(zhì)量為總QQ總=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=1.066+0.5148+8.424+6.5468+5.2+4.2484=26t/h3.2破包機(jī) 破包機(jī)是兩個(gè)裝有尖刀的輥筒，通過輥筒之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用尖刀將垃圾包勾住并且

9、撕破。垃圾松散后，通過皮帶輸送機(jī)輸送進(jìn)入人工分選工序。3.3磁選設(shè)備的選擇 磁選是利用固體廢物中各種物質(zhì)的磁性差異在不均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行分選的一種處理方法。磁選是將固體廢物均勻地給在皮帶運(yùn)輸機(jī)上，當(dāng)廢物經(jīng)過磁力滾筒時(shí)，非磁性或磁性很弱的物質(zhì)在離心力和重力作用下脫離皮帶面，而磁性很強(qiáng)的物質(zhì)受磁力作用被吸在皮帶上，并由皮帶帶到磁力滾筒的下部，當(dāng)皮帶離開磁力滾筒伸直時(shí)，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱而落入磁性物質(zhì)收集槽中。已知生產(chǎn)能力Q0=26t/h及垃圾的含水率47.8%，根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得選擇永磁筒式磁選機(jī)CTS(NB)-924，其主要技術(shù)參數(shù)如表3-3所示。表3-3永磁筒式磁選機(jī)主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)圓筒尺寸（mmm

10、m）表面磁感應(yīng)強(qiáng)度mT處理能力T/h電機(jī)功率kw筒體轉(zhuǎn)速r/min重量kgCTS(NB)-924900240022035.7042830003.4垃圾滾筒篩滾筒篩是一種篩面為帶孔的圓柱形筒體，在傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下，篩筒繞軸緩緩旋轉(zhuǎn)。工作時(shí)固體廢物由篩筒一端給入，被旋轉(zhuǎn)的筒體帶起，當(dāng)達(dá)到一定高度后因重力作用自行落下，如此不斷地做起落運(yùn)動(dòng)，使小于篩孔直徑的細(xì)粒透篩，而大于篩孔直徑的產(chǎn)品逐漸從另一端排出。滾筒篩示意圖見圖3-4圖3-4 滾筒篩示意圖滾筒篩主要參數(shù)確定如下：(1) 設(shè)計(jì)篩體長(zhǎng)度4m，篩體直徑1.6m，篩孔取10mm10mm，安裝傾角4。(2)篩分效率和生產(chǎn)率 垃圾滾筒篩的篩分效率選在85%

11、-95%之間（3）滾筒篩轉(zhuǎn)速 滾筒篩臨界轉(zhuǎn)速nc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/min。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2530s,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：V=L/=4/50=0.08m/s筒篩有用功率據(jù)資料推導(dǎo)，篩分機(jī)有用功率為=46.96KW實(shí)際應(yīng)用時(shí)的驅(qū)動(dòng)電功功率還應(yīng)考慮機(jī)械傳動(dòng)損失。3.5風(fēng)選設(shè)備風(fēng)選是最常用的一種固體廢物分離法，是利用物料與雜質(zhì)之間懸浮速度的差別，借助風(fēng)力除雜的方法.由粗碎、細(xì)碎，風(fēng)力輸送

12、等裝置組成，利用高速撞擊的形式達(dá)到粉碎機(jī)的目的。風(fēng)選設(shè)備分成水平氣流風(fēng)力分選機(jī)（臥式風(fēng)力分選機(jī))上升氣流風(fēng)力分選機(jī)（立式風(fēng)力分選機(jī)）。風(fēng)機(jī)形式根據(jù)所要分選垃圾原料組成及分選目的來確定。立式風(fēng)力分選比機(jī)臥式風(fēng)力分選機(jī)分選精度要高。對(duì)本風(fēng)選工藝，選用簡(jiǎn)易立式風(fēng)選設(shè)備。立式風(fēng)選機(jī)工作原理圖見圖3-7圖3-5-1立式風(fēng)選機(jī)工作原理圖（1） 設(shè)計(jì)參數(shù) 風(fēng)力分選中氣流的流動(dòng)速度是重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，在缺乏物料懸浮速度資料的情況下，通過下面經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。V0=/100 式中 s為物料重度 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)見表3-7-2表3-5-2風(fēng)速經(jīng)驗(yàn)系數(shù)物料品種顆粒大小/mm值物料品種值灰狀0-110-16細(xì)塊狀20

13、-22均質(zhì)粒狀1-1016-20中塊狀22-25輕質(zhì)物料以塑料為參考，其懸浮氣速為V0=/100 =22/100=6.67m/s重質(zhì)物料以有機(jī)物為參考，其懸浮氣速為V0=/100=22/100=7.62m/s則選取氣流速度為6.7m/s。（2)立式風(fēng)選幾何參數(shù)的確定對(duì)于立式分選垂直段主要目的是將紙類、塑料等輕質(zhì)組分通過氣流輸送出來。風(fēng)選機(jī)附帶的的旋風(fēng)分離器根據(jù)分選物料性質(zhì)，分選料率等選擇適當(dāng)?shù)男吞?hào)、種類及規(guī)格，確定相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)。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100mm。設(shè)高壓端氣體密度為3kg/m3,故所選氣速相當(dāng)于氣體質(zhì)量速

14、度G=6.73=20.1（kg/m2s)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b=560kg/m3氣-固比為=186.7所需空氣量計(jì)算Gt=Q4/m=5.851000/186.7=31.3kg/h3.6破碎機(jī)的選擇 根據(jù)垃圾破碎分選工藝要求選擇滾筒破碎機(jī)，具體技術(shù)特征如下表3-6 滾筒破碎機(jī)技術(shù)特征規(guī)格34006700生產(chǎn)能力/t/h170滾筒直徑/m4長(zhǎng)度/m6傾角/4轉(zhuǎn)速r/min12篩孔尺寸/mm50提升板高度/mm300電動(dòng)機(jī)型號(hào)BJQ2-72-4功率kw30轉(zhuǎn)速r/min1460計(jì)算校核根據(jù)式取經(jīng)驗(yàn)值=60，=10，橫斷面裝料面積為=3.57m2物料跌落所需時(shí)間為 T

15、=t1+t2t1=（180-2）/3n=（180-260）/3/12=1.67st2=0.84T=t1+t2=1.67+0.84=2051s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l=4Rsin2（90-）cos（90-）tan=42sin2（90-60）cos（90-60）tan3=0.0908m物料沿滾筒軸向前的前進(jìn)速度v為V=l/T=0.0908/2.051=0.0362m/s滾筒破碎機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力為Q=3600SVK=36003.570.03620.450.41/2=42.92t/h26t/h則所選擇的破碎機(jī)能滿足生產(chǎn)要求。4.垃圾

16、儲(chǔ)料倉 垃圾儲(chǔ)倉是用來暫時(shí)儲(chǔ)放進(jìn)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。儲(chǔ)料倉的容量應(yīng)根據(jù)計(jì)劃收入分選廠的垃圾量、設(shè)備的操作計(jì)劃等因素來決定。通常儲(chǔ)料倉的容量應(yīng)可提供兩天的最大處理量。4.1倉體體積m3儲(chǔ)存時(shí)間，d-垃圾有效密度（1.1-1.3）t/m3有效容積系數(shù)（0.8-0.9）4.2倉體尺寸計(jì)算垃圾儲(chǔ)倉體積V，m3；長(zhǎng)度25.0m；寬度10.0m；深度5.0mV=25.010.05.0=1250m31235.89m3（滿足要求）4.3排水坡度 垃圾在儲(chǔ)料坑內(nèi)時(shí)間過長(zhǎng)（一般超過2d）便會(huì)有滲濾液產(chǎn)出，所以坑底部必須鋪設(shè)有排水坡度流向垃圾滲出水坑收集濾液，排水坡度取1%。5 吊車與抓斗垃

17、圾吊車的臺(tái)數(shù)是根據(jù)垃圾最大日處理量來確定的。一般日處理量在300t以下的采用一臺(tái)吊車，日處理量在300600t的要求采用常用和備用各一臺(tái)，規(guī)模在600t/d以上的，要求常用吊車2臺(tái)，備用一臺(tái)。在吊車的臺(tái)數(shù)確定后，還要確定吊車卷起、放下、行走、橫移及抓斗開關(guān)動(dòng)作所需時(shí)間，以確定吊車運(yùn)行周期。如果各分選設(shè)備有足夠的處理能力，吊車的運(yùn)行時(shí)間為60min/h,設(shè)計(jì)時(shí)一般取4555min/h。吊車供給能力由下式計(jì)算。Q吊車供給能力，t/h;P抓斗一次抓起量，t；N1h內(nèi)吊車實(shí)際工作時(shí)間，T吊車運(yùn)行周期，h。本設(shè)計(jì)選用2臺(tái)吊車,詳細(xì)參數(shù)如表5-1所示。表5-1吊車工藝參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)數(shù)量2臺(tái)垃圾最大日

18、處理量噸位2噸抓斗容量跨度15m儲(chǔ)料坑跨度運(yùn)行周期143s吊車進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)的速度實(shí)際運(yùn)行時(shí)間50min/h供給能力20t/h抓斗抓斗量橋式抓斗起重機(jī)具有機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，可在移動(dòng)空間的任意點(diǎn)裝卸物料。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)劃要求選擇適當(dāng)?shù)钠鹬卦O(shè)備。抓斗一次抓起量為t即抓斗一次抓起量1.239t即可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為2000kg的抓斗。6 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(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)過初級(jí)篦子送入的及由輸送帶送至烘干設(shè)備的垃圾，在這一段

19、輸送帶上同時(shí)進(jìn)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(jī)的輸送能力由下式計(jì)算。Q=3600Fbvc式中Q輸送能力，由物料衡算知Q近似取35t/hFb物料在膠帶的截面積，m2；v輸送帶運(yùn)行速度，取0.3m/s； -物料的堆密度，對(duì)垃圾取0.45t/m3; 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對(duì)于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為：Fb=F1+F2=其中，膠帶的槽角選取TD72型為20則：26=3600（0.2514-0.1531B2)0.30.451則寬帶為：B=1.137m,取寬帶為1.2m電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算在

20、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)算公式為膠面?zhèn)鲃?dòng)滾筒=0.90，因此，電動(dòng)機(jī)功率為N=kN0/=1.9854/0.9=2.206kw故選用Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為3.0kW。(2)輸送帶帶寬的確定輸送帶主要用于輸送自滾筒篩的篩上物（主要為廢紙，塑料及部分有機(jī)物）送至風(fēng)選設(shè)備。取帶速為1.0m/s，輸送傾角15，傾角系數(shù)為0.885，由物料衡算此時(shí)輸送量為8.424，則輸送帶帶寬為：8.424=3600(0.2514-0.1531B2)1.00.450.885得B=1.26m，取帶寬B=1.2m電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算取Lh=40m,v=1.0m

21、/s,Q=6.786t/h,H=10m.采用滾動(dòng)軸承，查得=0.030，k1=0.0318 k2=8.1710-5,k3=1.03 ,k4=1.005,導(dǎo)料擋板k5=2.25,空段清掃器k6=0.23,彈換清掃器k7=1.5,k8=0.18。將以上各數(shù)據(jù)帶入計(jì)算式，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為N0=（0.0318401.0+8.1710-56.78640+0.002736.78610）1.031.005+（2.25+0.23+1.5）1.0+0.180.45=5.592kw電動(dòng)機(jī)功率為N=kN0/=1.05.5920.9=6.213kw故選用4-32M1Y型電動(dòng)機(jī)，額定功率為7.5kW。(3)輸送帶帶寬的

22、確定輸送帶主要用于輸送有風(fēng)選出來的廢紙、塑料等進(jìn)行強(qiáng)烈破碎。由物料衡算，此時(shí)輸送量為Q=4.2484t/h，傾角為10，傾角系數(shù)c取0.957，帶速取1.5m/s則輸送帶帶寬為：4.2484=3600(0.2514-0.1531B2)1.00.450.957得B=1.26m，取帶寬B=1.2m電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算取Lh=20m,v=1.5m/s,Q=9.0246t/h,H=5m.采用滾動(dòng)軸承，查得=0.030，k1=0.0318 k2=8.1710-5,k3=1.08 ,k4=1.005,導(dǎo)料擋板k5=2.25,空段清掃器k6=0.23,彈換清掃器k7=1.5,k8=0.36。將以上各數(shù)據(jù)帶入計(jì)算式，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為N0=（0.0318201.5+8.1710-59.024620+0.002739.02465）1.081.