1 生活垃圾綜合利用設計說明書 計目的和意義 (1)通過設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)設計的初步能力； (2)了解工程設計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學生確定固體廢物處理與處置系統(tǒng)的設計方案，進行設計計算、繪制工程圖，應用技術資料，編寫設計說明書的能力。 活垃圾分選技術及發(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備研究比較多，對垃圾分選研設備究比較少。 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備都是由國外進口。雖然國內(nèi)也有人對此進行過 2 研究，但多數(shù)都停留在理論階段，很少有實際應用。隨著大眾對環(huán)境的重視，作為垃圾資源化的重要設備，生活垃圾分選設備的研究會越來越受到人們重視，在我國的應用也會越來越廣。 為了對生活垃圾分選設備有更深了解，現(xiàn)在介紹幾種國外的垃圾分選設備，對國外的垃圾分選設備的發(fā)展概況有進一步了解。 篩結構的 型滾筒篩式垃圾分選機 該設備由德國 司生產(chǎn)。 司是一家專門生產(chǎn)垃圾處理設備的公司。 型垃圾分選機滾筒長度 5000 筒直徑 1800 用11機 5。該設備采用模塊化設計，機器維修方便，部件更換簡單。結構組成有以下幾部分。 底座：有六根高度可以調(diào)節(jié)的支撐腿（便于運輸，安裝地點適應性號，平衡性易調(diào)節(jié)），篩鼓鑲板開有側門，有前側鑲板，前后滑輪及篩鼓移動導向輪。 動力部分：配備帶有事故急停開關和安全開關電動接線箱的電機，可無極調(diào)節(jié)的液壓泵控制液壓系統(tǒng)和清理刷，調(diào)節(jié)閥啟動清理刷汽缸，液壓油缸配有整套的過慮和電冷卻系統(tǒng)，篩鼓驅動 機械調(diào)整裝置，據(jù)負載大小改變的喂料控制裝置，篩鼓過載，振動喂料帶停止振動喂料，恢復正常后再行喂料。 喂料箱：配有可根據(jù)負載控制喂料的振動帶，喂料口面積 3200 x 1800 度3200料量為 壓傳送平臺設計獨立，并從前一直嵌入到振動喂料器，振動喂料器則延伸到篩鼓內(nèi)部 5。拆換篩鼓時可以將整個喂料器液壓提升。 清洗刷：有支撐裝置和刷體（刷架、刷軸和調(diào)節(jié)裝置）。 型盤篩垃圾分選機 該設備由德國 司生產(chǎn) 6。該機可根據(jù)當?shù)氐木唧w情況，單 獨使用或作為整套篩分設備的一部分使用。可為固定式，也可為移動式，可適用各種型號的電機或內(nèi)燃機驅動組。 分選機傳送帶及轉軸上的每一個驅動組采用凈流體驅動。這里沒有用到鏈和齒輪，因為能耗較高。扭矩是直接傳給轉軸的，這就減輕了單軸、聯(lián)軸器和軸承的負擔。當過載或兩根軸的某一根卡住時，可以單獨停轉。隨著新型加硬篩盤的設計，篩盤的使用壽命增長客觀。 篩盤的布置方式使得進入的物料可以充分旋轉并完全分散，同時物料還有向上的運 3 動。圓盤的這種設計使得向上運動的能量用于分離過程。很短的篩面就可有較大的產(chǎn)量。像傳統(tǒng)的設備，用間隔套 管來保持篩盤之間的距離，這里用的是雙錐體系統(tǒng)專利技術。如果垃圾中有長 ?或者錄像帶等纏繞在錐系上，會在錐的細端脫落，并被相對軸上的篩盤扯碎。這是由雙錐體系統(tǒng)的旋轉和設計來實現(xiàn)的。 盤篩分選機的清理裝置是耙式結構，由 3個可移動耙齒組成。當物料突然堵在軸間時，耙齒可下降進行清理。耙齒亦可作水平方向的前后運動。這就減少了粘性、潮濕物料的堆積，減輕長物料的纏繞。利用這種自凈系統(tǒng)，盤篩可以分類較難分離的物料（比如下腳料垃圾），而且產(chǎn)量大，分離效果相當好。 S 720 E 固定風篩垃圾分選 該 設備由德國 司生產(chǎn) 7。本機用來清理掉堆肥產(chǎn)品或堆肥原料垃圾以及建筑垃圾中的輕質(zhì)雜質(zhì)。給料裝置設計成振動輸送帶，利用其振動可使輕重物料分層，縱向鼓風機鼓風使輕質(zhì)物浮于重質(zhì)物上，有助于后續(xù)分選工作的繼續(xù)進行。可以通過調(diào)整鼓風機的速度，適合不同的分選目的對于特別難分選的物料，比如水分含量過高時，可以調(diào)整振動滾來改善分選效果。垂直氣流把輕物料集中起來，通過篩分室送到機器旁的收集箱內(nèi)。 風篩的設計基于空氣的壓縮過程，由于分離物不需通過專門管道，而直接排出，所以操作安全性好。尤其是在處理濕重物料時，就 消除了風管的堵塞和風機的過載問題。兩塊機械擋板可根據(jù)物料的差異進行風向的調(diào)整。 為減少灰塵，風篩實現(xiàn)了空氣的循環(huán)。輕質(zhì)物料卸載后，含塵空氣被吸回機器內(nèi)，就可免去了單獨的除塵設備。側門較大，容易進入，采用中央潤滑，維護方便。控制部分比較集中，機器操作安全可靠。 該設備由日本 司生產(chǎn) 8。其特點是：列式電機和振動喂料保證了分選的高效性；大負荷及長時間工作仍具高可靠性；結構簡單緊湊。本機型可以有效地將鋁、銅及其它非鐵金屬從混合垃圾中分離出來。 結 論 本文介紹了幾種國外的垃圾分選設備。從資料可以看出，目前國外（特別是德國和日本）的垃圾分選機技術已經(jīng)相當成熟。目前垃圾分選機械主要是篩分機和磁選機，分別是按物料尺寸和磁特性進行工作的，將垃圾物料進行分類回收利用。 4 滾筒篩的效率較高，適合不同尺寸物料的分離，但需要拆換篩面。而圓盤篩就可避免拆換的麻煩，可以通過調(diào)節(jié)圓盤軸之間的距離適應不同尺寸物料的分離，且具有自凈能力，無須另外的清理裝置，所以可能是今后的一個發(fā)展方向，圓盤篩在垃圾分選中的應用會越來越廣泛。再就是風選設備，也是一種很重要的分選器，可通過風速調(diào)節(jié) ，實現(xiàn)不同密度垃圾物料的分離，對某些輕質(zhì)物料的分離非常適用。 磁選機械工作原理比較簡單，利用金屬的磁特性工作，但是在分選過程中的布置卻非常關鍵，合理的布置分選設備，可以使分選達到事半功倍的效果。 除了篩分機和磁選機外，其他一些設備也開始在垃圾分選中使用。如紅外線技術和近紅外技術分選玻璃瓶和塑料瓶。 總之，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 就涉及到光選設備和電選設備了。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。 計內(nèi)容 定選擇性破碎機，滾筒篩，簡易風選機型號和規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。 計算各段的長度，點擊功率。 計說明書按設計程序編寫，包括方案的確定，設計計算，設備選型計算和有關簡圖等內(nèi)容。課程設計說明書應有封 面 ,目錄，前言，正文，小結及參考文獻等部分，文字應簡明，通順，內(nèi)容正確，完整，裝訂成冊。 程圖按比例繪制，標出設備、管件編號及標高，并附明細表。 面布置圖 1 2 張，圖中設備、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構形式。在平面布置圖中有方位標志。 5 計依據(jù) 設計 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表 2垃圾成分設計參數(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 % 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 水率為 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 250t/d；日工作時間為 10h。 計方案 本次課程設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 6 圖 2垃圾分選工藝流程 垃圾分選系統(tǒng)按設計規(guī)模、每天工作時間、每個分選設備物料 走向逐步計算。 關計算 圾分選工藝流程 垃圾綜合簡易分選工藝流程見圖 1 選工藝物料恒算 (1) 垃圾分選廠每小時的處理量為 0式中 Q 每天的垃圾處理量， Q =250t/d; T 每天的工作時間， T =20h。 Q （ t/h) (2) 人工分選 人工手選去除垃圾中的大塊金屬、 璃和約 他無機物質(zhì)被選出，即 金屬 )/(1 2 01 玻璃 )/(0 7 2%塑料 )/(0 %1 2 . 5%其他 )/(0 6 2 2% 7 則經(jīng)過人工手選可分株的垃圾有 1Q =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。 )/(1 9 7 (4)選擇性破碎機 、革、塑料、部分有機物等0的物質(zhì) )/(2 2 0(03 0的被破碎的無機物、無機物、玻璃及其他碎土等。 (5)風選 料紙張等。 )/(4 )/(005 (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 10 10 篩上為0的有機物。 2% t/h) 篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃。 )/(2 7 7 (7)廢物的全過程總的質(zhì)量為總Q)/(圾儲料倉 (1)倉體容積 8 )( 6 5 03 3 取 )(2000 3 (2)倉體尺寸計算 每個小倉的 體積 V0,度 a,m;寬度 b,m;深度 c,m。 則 V0= a=30m, b=10m, c=7m; 0 10 7=2100（ 2000以滿足要求。 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吊車工藝參數(shù) 項目 參數(shù) 設計依據(jù) 項目 參數(shù) 設計依據(jù) 數(shù)量 噸位 跨度 1臺 m 垃圾最大日處理量 抓斗容量 儲料坑跨度 運行周期 實際運行時間 供給能力 143s 50h 10t/h 吊車運行各種動作的速度 抓斗抓起量 抓斗一次抓起量為 )( 即抓斗一次抓起量 擇一次抓起量為 1250抓斗。 磁選設備的選擇 經(jīng)過人工分選后進入磁選機進行分選的垃圾量為 )/1 1 . 9 9 7 50 . 5 0 2 5 . 510 已知垃圾的含水率為 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇 磁選機，其主要技術參數(shù)如表 表 2磁選機的規(guī)格型號 筒轉速 (r/40 規(guī)格 600 900 電動機規(guī)格型號 體行式 半逆流 電機功率（ 9 磁場強度（ 1450 給料粒度 (0 產(chǎn)能力 (t/h) 8 15 機重 (910 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，具體技術特征如表 2表 2滾筒破碎機技術特征 規(guī)格 3000 6000 規(guī)格 3000 6000 生產(chǎn)能力/(t/h) 滾筒 直徑 /m 長度 /m 傾角 /度 轉數(shù)/(r/80 120 3 6 3 12 篩孔尺寸 /升板高度 /動機 型號 功率 /數(shù)/(r/50 300 0 1460 圖 滾筒內(nèi)斷面示意圖 (2)計算校核 根據(jù)式2 )2/)(22 取經(jīng)驗 值 00 1060 ， ，橫斷面裝料面積為 10 )(2/18/3/)(222 物料跌落所需時間為 T=t1+(021803 21801 090co s ()6090s i n (0co s ()90s i n (4 0000002 s) 則 )( 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 )(a n)6090c )6090(s i a n)90c )90(s i 物料沿滾筒軸向前的前進速度 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。 圾滾筒篩 垃圾滾筒篩篩分處理量為 )/(滾筒篩主要參數(shù)確定如下。 (1)設計篩體長度 4m，篩體直徑 孔取 1010裝傾角 40。 (2)篩分效率和生產(chǎn)率。根據(jù)“垃圾分選機 業(yè)標準（ 篩下物粒徑 12分效率 80%。選取篩分效率為 90%。 (3)滾筒篩轉速 通常為了獲得較好的篩分效率，應使物料在篩體內(nèi)做較大的翻動。滾筒篩臨界轉速 m i n )/(030 c 11 根據(jù)實驗表明，垃圾滾筒篩回轉速度一般取臨界轉速的 30% 60%較為理想，則取滾筒篩轉速為 12r/ 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 )/( 據(jù)資料推導，篩分機有用功率為 取 600 )(0c o 0(s 0(c o 實際使用的驅動電動功率還應考慮機械傳動損失。 選設備 對本風選工藝，選用簡易立式風選設備 (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 2 表 2部分物料密度 物質(zhì) 塑料 玻璃 磚 干砂 有機物 密度 /(kg/ 920 2500 1840 2500 1200 輕質(zhì)物料以塑料為參考，其懸浮氣速為 )/(s 重質(zhì)物料以有機物為參考，其懸浮氣速為 )/( 00100221000 s 則選取氣流速度為 s。 (2) 立式風選幾何參數(shù)的確定 關于風力分選設備的計算設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計進行經(jīng)驗設計，精確的計算還需要實驗及有關的理論進行研究。 12 根據(jù)氣力輸送設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 。設高壓端氣體密度為 3kg/所選氣速相當于氣體質(zhì)量 速度 G=3=kg/s)。 固比 垃圾分選主要去除塑料及紙類，設其堆積密度為 3/560 。 氣 186 . 27)(227 0 3 ）b)/( 0 t 取空氣重度為 空氣體積流量為 m i n/(8 2 3 按所選管徑 100氣速，所需空氣體積流量為 m i n/(322 故可選用 壓機一臺能夠滿足要求。 設管內(nèi)平均絕對壓力為 2kg/kg/室溫為 300K，則氣體平均重度為 )/(29 3 垂直管壓降 )/(g (3)旋風分離器選擇 根據(jù)氣體流量 s,選取 允許進口風速 12m/s,處理量 750m3/h。 送帶 在垃圾分選工藝中，帶式輸送機是主要的運輸機械，它連接各個分選設備。因此，各分選設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 a 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 13 速為 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。 b 式中 Q 輸送能力，由物料衡算知 Q 近似取 h； 2m ； 輸送帶運行速度，取 s； 物料的堆密度，對垃圾取 3m ; c 傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應水平放置，故 c=1 圖 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 i i n 2221 b 其中，膠帶的槽角 選取 72為 20 。 則 10 . 4 50 . 30 . 1 5 3 1 2 5 1 43 6 0 01 2 . 5 2 B 14 則帶寬為： B =m），取帶寬為 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 85000430 h 1 9 0 1 h 0 1 0 20 00 N 1 . 9 7 6 60 . 4 50 . 10 . 32 . 2 50 . 2 31 . 51 . 40 . 0 1 0 90 . 1 9 0 81 . 0 51 . 50 N 膠面?zhèn)鲃訚L筒 =此，電動機功率為 9 6 故選用 2Y 型三相異步電動機，額定功率為 (2) 輸送帶 a 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）至風選設備。其計算方法如 (1)，由物料衡算，此時輸送量 Q =h。傾角 15 ，傾角系數(shù) c 取 速取 s，則輸送帶帶寬為 0 . 8 8 50 . 4 51 . 00 . 1 5 3 1 2 5 1 436003 . 2 2 6 2 B B =m) 取帶寬為 b 電動機功率計算 已知 。， 0/采用滾動軸承，查得 =0 0 1 ，k ，空段清掃器 k ，彈換清掃器 k ， k 。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉動滾筒軸功率為 15 0 電動機功率為 6 故選用 4132 型電動機，額定功率為 (3)輸送帶 a 寬度確定 圖 輸送帶簡圖 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 s，輸送傾角 10 ，傾角系數(shù)為 物料衡算此時輸送量為 h，計 算方法同上。經(jīng)計算去輸送帶寬為 b 電動機功率計算 取 。， 采用滾動軸承，查得 = 0 1 3521 ， ，導料擋板 2525 k ，k ，彈換清掃器 k ， k 。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉動滾筒軸功率為 )(50 16 電動機功率為 )( 故選用 4601 型電動機，額定功率為 11 3 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 d50 d10部分，這對于技術比較成熟的篩分也是可以達到的。從技術角度看，所設計的分選工藝流程是可以滿足對于處理量和處理效果的要求的。 17 4 結束語 計總計 本次課程設計我的題目是 生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設計 （ 250t/d），通過對垃圾成分及含量的分析，我設計的 分選工藝采用了生活垃圾簡易處理方法，以達到使垃圾資源化的目的。該工藝的特點是流程比較簡單，設備較為常見，而且通過計算校核，理論上能夠滿足垃圾 處理量和分選效果的要求，達到垃圾資源化的目的。但其缺陷在于設計依靠的是大量的文 獻 資料，缺乏實際的實驗或者是生產(chǎn)實踐驗證 ，所 以滿意確定在實際中是否也可以滿足要求，此外沒有考慮設備的費用和處理成本等經(jīng)濟問題，只是從理論技術水平上考慮方案的可行性，不能夠保證設計方案最優(yōu)化。我想，在以后的設計中，我會更加注重考慮影響設計方案的各種因素，爭取使自己的設計達到最優(yōu)化，符合理論和實際的要求。 人感想 程設計的。同時我也為我自己所付出的努力所帶來的收獲感到高興，這是我第二次做課程設計，我積累