固廢設(shè)計(jì)垃圾分選處理

1、 摘要隨著社會(huì)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(xiàng)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(guò)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(wú)害化的重要手段。通過(guò)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(guò)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(lái)。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(duì)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(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)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(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。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(wú)機(jī)礦化成分填埋，可以避免填埋處理過(guò)程中的種種弊端。同時(shí)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?jiān)M(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(guó)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(guó)DOPPSTADT公司生產(chǎn)。本機(jī)用來(lái)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(jì)成振動(dòng)輸送帶，利用其振動(dòng)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?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的速度，適合不同的分選目的對(duì)于特別難分選的物料，比如水分含量過(guò)高時(shí)，可以調(diào)整振動(dòng)滾來(lái)改善分選效果。垂直氣流把輕物料集中起來(lái)，通過(guò)篩分室送到機(jī)器旁的收集箱內(nèi)2。 風(fēng)篩的設(shè)計(jì)基于空氣的壓縮過(guò)程，由于分離物不需通過(guò)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(shí)，就消除了風(fēng)管的堵塞和風(fēng)機(jī)的過(guò)載問(wèn)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(rùn)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(guó)外（特別是德國(guó)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(guò)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(guò)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(guò)風(fēng)選、磁選等方法回收有價(jià)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(jì)計(jì)算 2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)垃圾主要成分見(jiàn)表：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/%54.331.32.682.585.131.22.81有機(jī)物無(wú)機(jī)物廚余紙張塑料木竹纖維合計(jì)爐灰礫石金屬玻璃合

6、計(jì)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(wú)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(shí)間為10小時(shí)。2.2 設(shè)計(jì)方案本次課程設(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(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1-1所示。 圖2-1 垃圾分選工藝流程5 具體計(jì)算5.1 分選工藝物料恒算 垃圾分選廠每小時(shí)的處理量為：式中：Q每天的垃圾處理量 T每天的工作時(shí)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(jiàn)表：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/%54.331.32.682.585.131.22.81有機(jī)物無(wú)機(jī)物廚余紙張塑料木竹纖維合計(jì)爐灰礫石金屬玻璃合計(jì)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(wú)機(jī)物質(zhì)被選出，即：金屬 ； 玻璃 ； 塑料 ； 其他 ；則經(jīng)過(guò)人工手選可分出的垃圾有：； 磁選 垃圾經(jīng)過(guò)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(wú)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(duì)選擇性破碎機(jī)篩下物進(jìn)一步分選，篩下物中主要有無(wú)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(wú)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(wú)機(jī)物廚余紙張塑料木竹纖維合計(jì)爐灰礫石金屬玻璃合計(jì)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(wú)機(jī)物和碎玻璃。則：； 廢物的全過(guò)程總的質(zhì)量為，則：5.2 垃圾儲(chǔ)料倉(cāng)(1) 倉(cāng)體容積取=900m3(2) 倉(cāng)體尺寸計(jì)算 每個(gè)小倉(cāng)的體積，m3；倉(cāng)體長(zhǎng)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(xiàng)目參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)數(shù)量1臺(tái)垃圾最大日處理量噸位跨度1.25t7m抓斗容量?jī)?chǔ)料坑跨度 運(yùn)行周期143s吊車進(jìn)行各種動(dòng)作的速度實(shí)際運(yùn)行時(shí)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(hào)規(guī)格(mm×mm)槽體行式圓筒轉(zhuǎn)速(r/min)處理能力(t/h)電動(dòng)機(jī)重量(kg)型號(hào)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(guó)產(chǎn)滾筒破碎機(jī)，具體技術(shù)特征如表5-3所示： 計(jì)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(shí)間僅為： 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(zhǎng)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(dòng)機(jī) 型號(hào) 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(jì)篩體長(zhǎng)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(dòng)。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(shí)間 根據(jù)研究表明，當(dāng)篩分垃圾時(shí)，要得到以上的篩分效率，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(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率還應(yīng)考慮機(jī)械傳動(dòng)損失。5.7 風(fēng)選設(shè)備對(duì)本分選工藝，選用簡(jiǎn)易立式分選設(shè)備見(jiàn)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(jì)算目前尚未成熟的方法可借鑒，對(duì)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(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(jì)原則確定垂直管長(zhǎng)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(jì)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(tái)能夠滿足要求。 壓降計(jì)算 設(shè)管徑平均絕對(duì)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(gè)風(fēng)選設(shè)備。因此，各個(gè)分選設(shè)備段之間的輸送帶的寬度，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。物料在傳送帶上的堆積截面

16、積見(jiàn)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(chǔ)坑送來(lái)的經(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(chǔ)槽式膠帶輸送帶。膠帶輸送機(jī)的輸送能力由下式計(jì)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(duì)垃圾取0.43t/ m3； 傾角系數(shù)，對(duì)有人工手選輸送帶應(yīng)水平放置，故=1。對(duì)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(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)算公式為： 膠面?zhèn)鲃?dòng)滾筒，因此，電動(dòng)機(jī)功率為：故選用Y100L-2型三相異步電動(dòng)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(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-6。其計(jì)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(jiǎn)

18、圖電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 已知=40m/s，=1.0m/s，=4.90t/h，=10m，采用滾動(dòng)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(jì)算式，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為： 電動(dòng)機(jī)功率為： 故選用Y132M-4型電動(dòng)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(wú)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(shí)輸送量為t/h，計(jì)算方法同上。經(jīng)計(jì)算取輸送帶寬為1.3m。 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 已知=20m，=1.5m/s，=12.02t/h，=5m，采用滾動(dòng)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(jì)算式，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為： 電動(dòng)機(jī)功率為 ： 故選用Y160M-4型電動(dòng)機(jī)，額定功率為11KW。7 設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前覺(jué)得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這個(gè)學(xué)期來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這