螺杆式挤压机的设计及相关问题的研究

密 级 学 号 040509 毕 业 设 计（论 文） 螺杆式挤压脱水机的设计 及相关问题的研究 院（系、部） ： 机械工程学院 姓 名： 张乃欣 年 级： 2004 级 专 业： 环境工程 指导教师： 周翠红 教师职称： 副教授 2008 年 05 月 30 日北京 北 京 石 油 化 工 学 院 毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书 学院（系、部） 机械工程学院 专业 环境工程系 班级 环 041 学生姓名 张乃欣 指导教师/职称 周翠 红/副教授 1.毕业设计（论文）题目 螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 2.任务起止日期： 2008 年 2 月 25 日 至 2008 年 6 月 13 日 3.毕业设计（论文）的主要内容与要求 (1) 课题简介 随着社会经济和城市的不断发展，城市市政污水污泥产量巨大且成分复杂。超声波技术、微波技术、污泥调质技术等改性技术正日益受到人们关注，其在强化污水污泥处理方面已显示出巨大潜力。 (2) 任务与要求 本设计以研究城市污泥的物理化学特性为基础，围绕污泥强化脱水技术，以污泥的资源化利用为目的， 设计污泥强化脱水装置和污泥改性脱水系统及附属装置，为实现城市污水污泥的高效脱水技术及后续利用打下基础。 (3) 预期培养目标 使毕业生增强检索资料、应用文献，外语阅读及翻译能力，以及绘图能力和设计能力，培养毕业生独立分析与思考能力。 (4) 应提交的成果 检索资料:中文文献不少于10篇，英文文献不少于4篇； 开题报告或文献综述； 污泥强化脱水实验报告; 不低于3张零号图纸的工作量; 毕业设计论文。 4.主要参考文献 5.进度计划及指导安排 第 1 周 校内外文献查阅，撰写文献综述； 第 2 周 撰写开题报告； 第 3 周 翻译与本题目有关英文资料； 第 4 周 购置相关实验用品； 第 5 周 污泥特性研究； 第 6 周 脱水实验； 第 7 周 方案设计； 第 8 周 总体设计； 第 9 周 设计计算； 第 10 周 设计计算； 第 11 周 设计计算； 第 12 周 绘制图纸； 第 13 周 绘制图纸； 第 14 周 撰写论文； 第 15 周 根据指导教师、评阅教师意见修改论文。准备答辩； 第 16 周 整理资料，制作幻灯片，答辩。 任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（系、部）院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字） 张乃欣 北京石油化工学院 学位论文电子版授权使用协议 论文螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于 “北京石油化工学院学位论文全文数据库 ”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、 文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。 注：本协议书对于 “非公开学位论文 ”在保密期限过后同样适用。 院系名称： 环境工程 作者签名： 张 乃 欣 学 号： 040509 2008 年 6 月 11 日螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 I 摘 要 在污水处理过程中往往会产生大量的污泥，其具有容量大、易腐烂、有恶臭等特点。污泥脱水是污泥减容的有效方法。目前常用的脱水设备有带式压滤脱水机、板框式压滤脱水机、离心式脱水机和滚压式污泥脱水机等。强化脱水方式主要有超声波强化脱水、磁化脱水、冷融法处理和水平电场处理等。本次设计的螺杆式挤压脱水机主要是对过滤网罩、螺杆轴、泥浆供应等部分进行详细的设计计算。对电机、减速器、轴承等部分分别进行了选型。并创建了螺旋轴和筛网的三维实体模型。目前国内只有几家生产公司，都是比较前沿的脱水设备。本脱水设备的设计可以为国内相关领域提供参考。 关键词： 螺旋轴，脱水，筛网，设计计算 螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 II Abstract There are a large amount of mud in water treatment process which is large quantity, easy rot, effluvium and so on. Sludge dewatering sludge reduction is an effective way . At present equipment is commonly used dehydration dehydration belt filter press machine, frame-filter press for dehydration, centrifugal machines and Roller dehydrated sludge dewatering machines. Dehydration is the main way to strengthen ultrasound enhanced dehydration, magnetized dehydration, cold treatment and financial level electric field treatment. The design of the machine screw extrusion dehydration is the main filter mask, the screw shaft, mud and other parts of the supply detailed design calculations. The motor, reducer, the bearings and other parts of a selection. And create a spiral shaft and screen 3D model. To provide the design of advanced dehydration, such as there is only a few production companies at present. Key words: screw shaft, dehydrating, Screen, Calculation 螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 III 目 录 第一章 前 言 .1 1.1 选题背景 .1 1.2 螺杆式挤压脱水机的研究意义 .1 1.3 文献综述 .2 1.4 关于脱水设备的工作原理及介绍 .4 第二章 强化脱水措施 .14 2.1 超声波强化脱水 .14 2.2 污泥脱水磁化处理 .14 2.3 冷融处理法 .15 2.4 水平电场污泥脱水 .16 2.5 改善方法 .17 第三章 螺杆式挤压机的主要设计计算 .19 3.1 初始数据 .19 3.2 螺旋直径 .19 3.3 验算螺旋轴挠度 .21 3.4 螺旋转速 .23 3.5 功率计算 .24 第四章 螺杆式挤压机的零件及选型设计 .26 4.1 轴强度校核 .26 4.2 轴承的寿命计算 .28 4.3 电动机的选型 .30 4.4 减速器的选型 .31 4.5 进料斗设计 .32 4.6 轴承的选型 .33 4.7 轴承的润滑 .34 4.8 联轴器的选型 .35 4.9 筛网的设计 .36 4.10 整体支架的设计 .36 螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 IV 4.11 轴上各段长度设计 .36 4.12 螺杆式挤压脱水机重要部件的三维实体模拟图 .37 第五章 技术经济分析 .39 5.1 经济分析与评价的意义和基本原理 .39 5.2 技术经济分析 .40 第六章 结论与展望 .41 6.1 结论 .41 6.2 展望 .42 参 考 文 献 .42 致 谢 .43 声 明 .44 螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 1 第一章 前言 1.1 选题背景 在污水处理过程中产生大量的污泥，其具有容量大、易腐烂、有恶臭等特点。我国目前所产生的大量的污泥基本上都以填埋处理为主。但随着日趋严峻的环保形势，污泥填埋处理工艺的缺点已经暴露出来，填埋工艺对土地资源的浪费以及所带来的二次污染问题已经对污泥的处理工艺提出了更高的要求。目前所倡导的循环经济的工艺要求，必须对现有的污泥处理工艺进行进一步的深度处理及改进，而污泥脱水是污泥处置的主要过程，其作用是使含水率 95%左右的稀污泥经机械脱水后成为含水率在 60%-80%的较干污泥，以便进一步的处理与利用。所以污泥脱水机械在污水处理过程中起到举足轻重的作用，它的性能的好坏直接影响到整个污水处理过程，性能优良的污泥脱水机械的研制与开发也受到人们的关注1， 2。 随着科学技术的发展和环境保护意识的加强，一些发达国家在污泥脱水技术方面不断改进，特别是欧美及日本各国都相继制定了城市污泥最终处理的纲要，对污泥的处理有了明确的要求和规定，目前广泛采用污泥机械脱水的方式对污泥进行处理。随着近年来科学技术的发展和进步，以及减少占地面积和基建投资的要求，各国都在相继开发研制和使用高效连续生产、低能耗、低磨损的脱水机种类，由单纯的带式压滤机、离心机、板框机等发展到综合性的集机械浓缩和离心脱水为主的污泥处理设备，并有逐步取代单一类型脱水机的趋势3， 4， 5。 1.2 螺杆式挤压脱水机的研究意义 国内外污水处理厂的污泥浓缩、脱水设备多数采用卧螺式离心机、板框式压滤脱水机和带式脱水机。国外大部分使用的是离心机，其主要优点在于设备密闭性能好、运行稳定、技术成熟、清洁卫生、脱水效果好，一般含固率能达到 22 25%。缺点是能耗大、费用高、机器始终处于高速运转状态 ，主要部件易升温、易磨损、使用寿命短，需要专业厂维修、更换，并需调整动平衡。国内的城市污水处理厂自九十年代中期才逐步开始兴建，由于运行费用的问题，大部分采用带式脱水机，其主要优点是能耗少、费用低技术成熟、维修方便。缺点是机械传动部件多、滤布纠偏、调整频繁，需人跟机操作，作业环境差、臭味大，需要不停的引风，以保证螺杆式挤压脱水机的设计及相关问题的研究 2 空气流通。 螺杆式挤压脱水机不仅固、液分离效果好，还能使用在石油化工厂污泥脱水中，在通过对设备的认真剖析，发现它是集带式压滤机低速挤压的原理和卧螺式离心机密闭工作的优点，由中心推进器连续低速螺旋挤压，在自动清洗状态下实现了固、液分离。车间内无异味、无噪音、无振动、清洁卫生，整个过程仅由一个小型 PLC系统自动控制6。 本设计以研究城市污泥的物理化学特性为基础，围绕污泥强化脱水技术，设计污泥强化脱水装置和污泥改性脱水系统及附属装置，为实现城市污水污泥的高效脱水技术及后续利用打下基础。 1.3 文献综述 1.3.1 国内外污水、污泥产生量 随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断增长。目前全国已建成运转的城市污水处理厂约 1000 余座，年处理能力为 113.6 亿立方米。根据有关预测，我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长， 2010 年污水排放量将达到 440108m3 d； 2020 年污水排放量达到 536108m3 d。 污泥是污水处理后的附属品，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥量通常占污水量的 0.3% 0.5%（体积）或者约为污水处理量的 1% 2%（质量） ，如果属于深度处理，污泥量会增加 0.5 1 倍。污水处理效率的提高，必然导致污泥数量的增加。目前我国污水处理量和处理率虽然不高（ 4.5%） ，但城市污水处理厂每年排放干污泥大约 30 万吨，而且还以每年大约 10%的速度增长。 西方发达国家由于工业化进程早，经济实力雄厚，所以污水处理技术先进，处理程度较高。但