固廢課程設(shè)計 長葛市生活垃圾綜合分選系統(tǒng)工藝設(shè)計

1、目錄1. 緒論22. 課程設(shè)計題目23. 課程設(shè)計目的24. 設(shè)計條件25. 設(shè)計計算35.1垃圾分選工藝流程.35.2分選工藝物料衡算35.3垃圾儲料倉45.4吊車抓斗的選擇55.5滾筒破碎機的選擇55.6垃圾滾筒篩65.7分選設(shè)備85.8輸送帶106. 可行性分析.15結(jié)束語.16參考文獻.177. 附圖1 緒論 隨著我國經(jīng)濟實力和技術(shù)儲備的增強，各種生活垃圾處理處置技術(shù)在我國得到了不同程度、不同范圍的研究和應(yīng)用，很多經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)已經(jīng)建立了現(xiàn)代化填埋場、機械化堆肥場和焚燒廠等多種處理設(shè)施。但對于某一地區(qū)來說，不同處理設(shè)施往往處理同樣的混合生活垃圾。由于每種生活垃圾處理技術(shù)均具有各自的優(yōu)勢和

2、局限性，從技術(shù)本身、經(jīng)濟性和環(huán)境影響角度分析，均只適宜處理生活垃圾中的某些組分，因此這種單一處理模式不僅難以滿足數(shù)量日益增長、成分日益復雜的生活垃圾無害化、減量化、資源化的處理要求，而且使得生活垃圾處理設(shè)施運行效果差，前處理和二次污染控制技術(shù)復雜，處理費用高。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。2 課程設(shè)計題目長葛市生活垃圾綜合分選系統(tǒng)工藝設(shè)計（120t/d，日工作時間12h）3 課程設(shè)計目的增強學生對固廢處理工程的認識，培養(yǎng)學生對該專業(yè)及相關(guān)知識的綜合運用能力和工程實踐能力；培養(yǎng)學生設(shè)計運算能力及設(shè)計手冊的使用方法；培養(yǎng)學生工程制圖及設(shè)計計算說明

3、的編寫能力。4 設(shè)計條件設(shè)計規(guī)模為120t/d的長葛市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 31.32.682.585.131.22.81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0.45t/m³，含水率為為49.4%。垃圾熱值：1923kJ/kg。分選系統(tǒng)工作量為120t/d；日工作時間為12h。5 設(shè)計計算5.1 垃圾分選工藝流程5.2 分選工藝物料衡算（1） 垃圾分選廠每小時的處理量 Q0=Q/T式中：Q每天的垃圾處理量，Q=120t/

4、d; T每天的工作時間，T=12h; Q0=Q/T=120/12=10t/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)人工手選大約1%的大塊金屬、0.6%玻璃、2%的塑料和約0.5%其他無機物質(zhì)被選出，即 金屬 q1=Q0×1%=10×1%=0.1（t/h） 玻璃 q2=Q0×0.6%=10×0.6%=0.06（t/h） 塑料 q3=Q0×2.0%=10×2.0%=0.2 （t/h） 其他 q4=Q0×0.5%=10×0.5%=0.05 （t/h） 則經(jīng)過人工

5、手選可分出的垃圾有 Q1=0.1+0.06+0.2+0.05=0.41（t/h）（3） 磁選垃圾經(jīng)過磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬 Q2=Q0×1.58%=10×1.58%=0.158（t/h） （4） 選擇性破碎機 篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等du>50mm的物質(zhì) Q3=Q0×（2.68%+20%+3.13%）=10×25.81%=2.581（t/h） 篩下物為du<50mm的被破碎的無機物、有機物、玻璃及氣體碎土等。（5） 風選輕組分主要為粉塵、塑料紙張等。Q4=Q0×（2.68%+3.13%）=10×

6、5.81%=0.581（t/h） 重組分主要是有機物。 Q5=Q0×20%=10×20%=2（t/h） （6） 滾筒篩分 滾筒篩分主要對選擇性破碎機篩選下物進行進一步風選，篩下物中主要有無機物、部分有機物、碎玻璃等。選擇篩孔為10×10mm。 篩上物為dp>10mm的有機物，垃圾量為： Q6=Q0× 34.3%=10×34.3%=3.43（t/h篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃。 Q7=Q0 ×（31.3%+0.6%+2.31%）=10×34.21%=3.421t/h （7）廢物的全過程總的質(zhì)量為Q Q=Q1+Q2+

7、Q4+Q5+Q6+Q7 =0.41+0.158+0.581+2+3.43+3.421 =10（t/h）5.3 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。儲料倉的容量應(yīng)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。通常儲料倉的容量可提供兩天的最大處理量來計算。 （1）倉體容積 V=Q/ 式中 儲存時間，d； Q最大日處理量，t/h， -有效容積系數(shù)，在0.80.9之間； -垃圾有效密度，1.11.3之間，t/m³； V倉體體積，m³ V=2×120/0.8×0.45×1.2=555.56m

8、9;（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. 則 V0=abc 取a=16m ，b=7m，c=5m； V0=16×7×5=560m³>555.56m³ 取一個倉體可滿足要求。5.4吊車、抓斗的選擇垃圾吊車的臺數(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以下的采用一臺吊車，日處理量在300t到600t的采用常用和備用各一臺，規(guī)模在600t以上的要求常用兩臺，備用一臺。在吊車的臺數(shù)確定以后還要確定吊車卷起、放下、行走、橫移及抓斗開關(guān)動作所需時間，以確定吊車運行周期。如果分選設(shè)備有足夠的處

9、理能力，吊車的運行時間為60min/h，設(shè)計一般取4555min/h。 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1t抓斗容量實際運行時間50min/h跨度7m 儲料坑跨度供給能力20.98t/t抓斗抓起量吊車的供給能力由下式計算 Q=PN/T式中： Q吊車供給能力，t/h； P抓斗一次抓起量，t； N1h內(nèi)吊車實際工作時間； T吊車運行周期，h。則抓斗一次的抓起量為： P=Q0T/N=0.4767t即抓斗一次抓起量為0.4767t即可滿足要求，選擇一次抓起量為100

10、0kg的抓斗。5.5 滾筒破碎機選擇滾筒破碎機的機身是用篩板做成的圓筒，工作時既有破碎又有篩分的作用，并能達到選分的作用。滾筒破碎機的直徑和長度是最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它取決于物料的多少，物料密度及粒度等，此外還與滾筒轉(zhuǎn)數(shù)的大小，物料在滾筒內(nèi)的摩擦系數(shù)也有密切的關(guān)系。（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3 表3 滾筒破碎機技術(shù)特征規(guī)格參數(shù)規(guī)格參數(shù)生產(chǎn)能力/（t/h）80120篩孔尺寸/mm50滾筒直徑/m3提升板高度/mm300滾筒長度/m6電動機型號BJO2-72-4滾筒傾角/度3電動機功率/kw30滾筒轉(zhuǎn)數(shù)/（r/min）12轉(zhuǎn)數(shù)/（r/min）1460

11、計算校核： 根據(jù)公式S=及表3，去經(jīng)驗值=60°，=10°橫斷面裝料面積為： S=1.13物料跌落所需時間 T=t1+t2 t1=1.67（s） t2=0.726 s 則： T=1.67+0.726=2.40 s當篩體傾斜安裝時，實際物料軌跡為不規(guī)則的螺旋線，該螺旋線的螺距即料跌落一次向前所走的距離，即 l=4Rsin2（90°-）cos（90°-）tan =0.0681m 物料沿滾筒軸向的前進速度v為： v=滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為： Q=3600SvK=3600×1.13×0.0284×0.45×0.41/2=

12、10.66t/h>10t/h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作回轉(zhuǎn)運動的桶型篩體將垃圾按粒度進行分級，工作時筒形篩體傾斜，傾角一般在4°到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。 滾筒篩的篩孔尺寸的確定根據(jù)被篩分的垃圾的組成及對篩上、篩下物的要求和它的具體用途確定。若用于除去垃圾中的渣土等小粒物料時，篩孔尺寸可取較大值。圖1 垃圾滾筒篩簡圖 （1）垃圾滾筒篩篩分處理

13、量為 Q6+Q7=3.43+3.421=6.851（t/h） （2）垃圾滾筒參數(shù)確定如下： 設(shè)計篩體長度為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-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%。 滾筒篩轉(zhuǎn)速 通常為了獲得較好的篩分效率，應(yīng)使物料在篩內(nèi)做較大的翻動。滾筒篩臨界轉(zhuǎn)速ne=34r/min 根據(jù)實驗表明，垃圾滾筒篩回轉(zhuǎn)速度一般為臨界轉(zhuǎn)速的30%到60%較為理想，則取滾筒篩的轉(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

14、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（m/s） 篩筒有用功率 據(jù)資料推導，篩分機有用功率為： N=實際使用時的驅(qū)動電功率還應(yīng)考慮機械傳動損失。5.7 分選設(shè)備對本分選工藝，選用簡易立式分選設(shè)備（1） 氣流速度確定 風力分選主要將低密度，空氣阻力小的重質(zhì)有機物分開。部分物料密度如表4表4 部分物料密度物料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： v0=重質(zhì)物料以有機物為參考，其懸浮氣速為： v0=則選取氣流速度為6

15、.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)計經(jīng)驗設(shè)計，精確的計算還需要試驗及有關(guān)的理論進行研究。選擇氣體速度 根據(jù)氣力輸送設(shè)計原則確定垂直段管長7m，考慮到所分選物料為不規(guī)則紙類，塑料等，選擇管徑100mm。設(shè)高壓端氣體密度3kg/m³，故所選氣速相當于氣體質(zhì)量速度G=6.7×3=20.1（kg/s）。估算氣-固比 垃圾風選主要去除塑料及紙類，設(shè)其堆積密度為。氣-固比為 所需空氣量計算 Gt=取空氣重度為1.25kg/m3,則空氣體

16、積流量為Qk=m³/h=0.0415m³/min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：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/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

17、況分別估算。輸送帶（1）帶寬確定 輸送帶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。式中 輸送能力，由物料衡算知近似取14.5t/h； 物料在膠帶的截面積，； 輸送帶運行速度，取0.3m/s； 物料的堆密度，對垃圾取0.45t/; c 傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應(yīng)水平放置，故c=1。 圖5-6 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其中，膠帶的槽角選取型為。則 則帶寬為：=1.23（m）

18、，則取帶寬為1.23m（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）為膠面?zhèn)鲃訚L筒=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 。輸送帶（1） 帶寬的確定 輸送帶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）至風選設(shè)備。其計算方法如(1)，由物料衡算，此時輸送量3=2.581t/h。傾角，傾角系數(shù)c取0.885。帶速取1.0m/s，則輸送帶帶寬為解得 B=1.28（m），取帶寬1.3m。 圖5-7 輸送帶簡圖 （2） 電動機功率計算 已知Lh=40m，v=1.0m/s，Q

19、=2.581t/h，H=10m。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)動滾筒軸功率為： 電動機功率為 所以選用Y132M4型電動機，額定功率為7.5。輸送帶（1）寬度確定 輸送帶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Q6+Q7=6.851t/h， 所以 B=1.27(m)取帶寬為1.3m。（2）電動機功率計算取Lh=20m，v=1.5m/h，Q=6.581t/h，H=5m。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)動滾筒軸功率為：電動機功率為所以選用型電動機，額定功率為11。6 可行性分析根據(jù)已知垃圾的垃圾組成和含量，以及處理系統(tǒng)的工作量，設(shè)計方案采用了生活垃圾簡易處理方法。從理論上講，對于經(jīng)過人工手選的垃圾，原先的大塊金屬、塑料、玻璃品、建筑材料等可以被有效的除去，之后剩余的金屬可以利用磁選技術(shù)通過合適型號的磁選機有效的被選出，再通過選擇性破碎機將d>50mm未被破碎和d<50mm被破碎的物質(zhì)分開，這個也是能夠達到的。篩上物質(zhì)主要是紙、布、革、塑料及部分有機物等，其中有些是重質(zhì)組分有些是輕質(zhì)組分，符合重力分選的