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家用垃圾分装设备设计
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12 届毕业生毕业设计家用垃圾分装设备研制设计说明书学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 日 期 目 录1 绪论11.1 设计背景11.1.1 我国生活垃圾处理的现状11.1.2 当前生活垃圾分选处理设备11.1.3 一种生活垃圾处理厂的生活垃圾处理设备21.1.4 国外生活垃圾的处理现状21.2 生活垃圾分选机研究的难点21.3 生活垃圾分选设备研制的可行性22 生活垃圾分选机研制的主要技术路线22.1 生活垃圾的特性分析22.2 生活垃圾分选机研制的技术路线32.3 生活垃圾分选机的设计方案32.4 生活垃圾分选机研制的最终方案43 生活垃圾分选机的研制53.1 生活垃圾分选机的工作原理53.2 生活垃圾分选机的总体结构设计方案64 关键技术的设计64.1 打散装置的设计64.2 圆筒筛分装置的设计74.2.1 圆筒筛分装置的机构设计74.2.2 圆筒筛分装置参数确定84.2.3 圆筒筛分装置的结构94.3 筛上垃圾风选装置的设计94.3.1 筛上垃圾风选机的机构设计94.3.2 筛上垃圾风选机构参数的确定94.3.3 筛上垃圾风选装置的结构104.4 垃圾渣粉风选装置的设计114.4.1 垃圾渣粉风选机的机构设计114.4.2 垃圾渣粉风选装置的参数确定114.4.3 垃圾渣粉风选装置的结构124.5 PLC控制系统的设计125 生活垃圾分选机的特点12结 论13致 谢14参 考 文 献15前 言随着我国城镇化、工业化进程的加快，城市生活垃圾污染日益严重，垃圾问题处理不当，将带来一系列的环境污染问题，并且会制约城市的生存与发展。处理城市生活垃圾，实现无害化、减量化和再资源化，消除城市生活垃圾的污染已成为我国必须解决的重大问题。从国内外各城市对生活垃圾分类的方法来看，大致都是根据垃圾的成分构成、产生量，结合本地垃圾的资源利用和处理方式来进行分类。如今中国生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾5。目前常用的垃圾处理方法主要有综合利用、卫生填埋、焚烧和堆肥。1、可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。废纸：主要包括报纸、期刊、图书、各种包装纸、办公用纸、广告纸、纸盒等等，但是要注意纸巾和厕所纸由于水溶性太强不可回收。塑料：主要包括各种塑料袋、塑料包装物、一次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子、矿泉水瓶等。 玻璃：主要包括各种玻璃瓶、碎玻璃片、镜子、灯泡、暖瓶等。金属物：主要包括易拉罐、罐头盒、牙膏皮等。布料：主要包括废弃衣服、桌布、洗脸巾、书包、鞋等。2、厨余垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0.3吨有机肥料。3、有害垃圾包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。4、其他垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸等难以回收的废弃物，采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。 生活垃圾的分类回收是当前社会不可避免的一个难题，而垃圾分类回收设备的开发设计工作也成了重中之重。它的开发设计将对整个社会产生非常深远的影响。本文首先研究家用生活垃圾的主要成分，针对需要分类的垃圾类型和特点分别采用不同的分类方法将其一一分开。首先，利用磁辊将垃圾中的磁性物质分离出来，然后将生活垃圾打散、混合，为之后的筛选做好准备工作。打散的生活垃圾经过筛筒，筛筒分三个出料口，首先比较细碎的垃圾从前面的小筛选孔出料，大一些的垃圾从后面的出料孔出料，剩下的垃圾由滚筒内的导料条导出筛筒。三个出料口分选出的垃圾等待进一步的筛选。首先分出来的细碎垃圾经过风选，分为三大类，其中尘土被吸尘箱清除；大块生活垃圾再经过风选，分为两类；最后直接从滚筒里面出来的超大块垃圾为另一类。经过这样的分选，垃圾大致最终可分为细垃圾渣滓、玻璃石子、小可燃物、骨头果皮果仁、大可燃物、塑料薄膜几类。至此，家用生活垃圾分类结束。这样分离的垃圾产物用于统一发电、堆肥、可回收等，过程中没有粉尘污染，人工台工作量小，是一种较为理想化的垃圾分类方法，值得推广。 毕业论文（设计）开题报告课题名称 家用垃圾分装设备研制 学生姓名学 号所属学院专 业班 级指导教师起止时间 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。家用垃圾分装设备研制1、 课题研究的目的及意义城市生活垃圾处理是城市管理和环境保护的重要内容，是社会文明程度的重要标志，关系人民群众的切身利益。随着全球经济日新月异的发展和人类生产与生活状态的不断改善，伴随产生的城市生活垃圾已成为国际关注的灾难性问题。为了减少固体垃圾的大面积积压，并进一步实施垃圾废弃物的回收利用，长期以来各国不遗余力地探讨垃圾综合处理的良策。城市垃圾的治理和综合利用，已成为目前世界各国政治、经济和科技界紧迫而又重大的目标课题。据报道，2007年我国生活垃圾1.5亿吨，随着生活质量的提高和节奏的加快，2011年全年生活垃圾将成倍增长，此数据仅为清运垃圾量，所以实际垃圾量远远不止。按每人每天产生1公斤的垃圾，我国城市6亿人口计算，我国城市每年产生2.5-3亿吨垃圾，加之城镇、农村垃圾应该有4-5亿吨，数字惊人。目前垃圾清运量在增加，垃圾总量未必增加。垃圾除了产生异味、孳生蚊蝇等直接感官外，还可能通过食物链、地下水等间接影响生活，处理不当会影响人们生活质量与健康。由于城镇化快速发展，城市生活垃圾激增，垃圾处理能力相对不足，一些城市面临“垃圾围城”的困境，严重影响城市环境和社会稳定。早在2000年，北京、上海、广州、深圳、杭州、南京、厦门和桂林成为首批生活垃圾分类收集试点。近年来越来越多的城市开始提出垃圾分类，但是很多城市由于居民意识薄弱、配套设施不足、宣传不到位等原因，垃圾分类之路举步维艰。所以，研究一台能够将家用垃圾分类的设备迫在眉睫。2、 研究现状及分析由于一般家庭垃圾比较杂散，每种垃圾单独回收，会影响家庭生活正常进行，给本就快速的生活节奏增添不必要的麻烦，所以就地减量化处理是家用垃圾处理的基本立足点，于是一些小型垃圾处理机应运而生。垃圾分选和回收技术在德国发展相当完善，除常用的磁选、风选和人工捡拾外，对含铝制品采用涡流分选；对由纸和塑料、塑料和铝、铝和镀锌铁皮（如饮料罐）等由两种或多种材料组成的不能由手工分选的包装物，采用滚筒搅碎冷浸的方法分选；对部分难以分选的塑料采用浮沉箱离心和旋风分离器等进行精确分选；纸类的分选一般为滚筒筛、手选、磁选、光选、涡流分选等。精确的分选为后续处理提供了方便，同时也扩大了市场需求。生产的风选设备有德国DOPPSTADT公司的WS720ETAIFUN型固定风筛垃圾分选机等，常用来清理堆肥产品或堆肥原料垃圾一级建筑垃圾中的轻质杂质，对于生活垃圾的分类有很大方面借鉴性意义。德国的回收纸大部分售往中国，原因是我们的回收纸的品质比较差而且数量不稳定。因此，提高分选和处理级数也是推行分类回收工作的一个关键环节。磁流体磁力分选也是垃圾分类常用的一种先进技术，如日本SHINKO ELECTRIC公司生产的列式非铁金属垃圾分选机，它是重力和磁力两种方式的联合分选能分选任意比重组合的物料，能从城市垃圾中分选铝、铜、锌、铅等金属。正是由于采取了上述各项措施，许多发达国家在生活垃圾处理方面成效显著，城市垃圾在逐年减少，垃圾填埋处理的压力在降低，经济效益不断增加。据日本环境省统计，经过垃圾分类各种措施共管齐下，城市垃圾由原来每年必须填埋处理的250万吨减少到不足50万吨，而美国垃圾填埋场的数量从1993年的3300多座下降到2000年的2300座，2010年降到1200座。我国在垃圾分类处理方面技术还是较为薄弱的，没有形成大规模的垃圾分选机械化局面，据了解，技术和处理规模上相对较大的设备是由徐州方大环保设备科技有限公司生产的EMK-20/S/C型垃圾自动分类机，是无人工分拣的垃圾分选设备，可将垃圾中的塑料袋分拣打包回收、金属回收、易拉罐打包回收、分拣出来的纯有机物堆肥、无机块状物破碎制砖或填埋，该设备的优点是分离较为彻底，但存在设备体积大，且需要建立在垃圾掩埋场附近，不适合大面积推广和城市设点。垃圾中转站居民家庭小区物业垃圾最终处理中心废品收购站废品处理中心图1 城市生活垃圾收集流程我国主要是通过人工分选回收生活垃圾中的可回收物资。在输送带上靠人工手选可将有用物质捡出，这是较经济、简单的办法，但劳动量较大，且在人工分选过程中，进料系统不能实现自动进料，需要人工将废物从周转箱转移至料斗中，进料口达不到密封和负压状态，环境卫生问题比较突出。即使使用分类机，采取筛选法、磁选法、水选法等都是对单一物料的分类，不能将复杂的混合物料分离完整，解决不了我国垃圾含油、水、容易堵、挂、粘等难题。这些垃圾分类技术局限性较大，不仅工艺流程繁琐复杂，而且不能实现各类组分的有效分离，存在垃圾处理成本高、处理效率偏低，组分分离不彻底等瓶颈。现在我国城市居民对城市生活垃圾分类处理的重要性认识不高，政府制定相应的法规，要求居民将生活垃圾分类袋装，做到分类收集、分类运送、分类处理利用难度很大。当前垃圾处理的方法主要是卫生填埋、生物处理和焚烧，但是混合收集的垃圾，各种处理方式均有不同程度的环境污染，且贻患后人。因此，垃圾分类技术的研发和推广将成为“十二五”解决垃圾问题的当务之急。三、任务要求及可行性分析首先，需要对垃圾进行分类，明确分类后才能进一步设法对垃圾进行分类。通常将垃圾种类分为以下几类。 可回收垃圾（包括废纸、塑料、玻璃、废金属、布料五大类）、厨余垃圾（包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶、果皮等食品类废物）、有害垃圾（包括废电池、废日光灯、废水银温度计、过期药品等）、其他垃圾（除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸、纸巾等难以回收的废弃物）。考虑到垃圾比重不同，且质量较轻的垃圾一般是些可回收类垃圾，根据垃圾的这个特点，可选用风选法将质量较轻的可回收垃圾分离出来，如将废纸、塑料从垃圾中分离而出，分离筛选之后剩下的则是比重较大的垃圾，这些垃圾里面包括废玻璃、废旧金属、湿度较大的厨余垃圾、砖瓦陶瓷等，而这些垃圾物质可以将其搅碎，金属类物质不被搅碎，继而采用筛选法，将剩余垃圾根据块状大小不同分离出金属垃圾材料。由于城市生活垃圾成分比较复杂，种类趋于多元化，且每家每户对于垃圾的丢仍大部分采取装袋收集丢仍，所以在垃圾进行分选之前有必要对垃圾进行破袋处理，将统一的垃圾分散开来，以便更加彻底的对垃圾进行分类分选。设备分为传运装置、破袋装置、分选设备、搅碎装置、筛选装置五个部分，核心部分设备装置简图如下。图2 垃圾分选装置图 垃圾从漏斗中下漏，经过传送带向右运输，经过破带装置，入袋垃圾呈散装散置状态，传送带将散置垃圾送入风箱，风叶高速转动将轻质垃圾从垃圾中分离开来，剩下的垃圾比重较大，多为金属、玻璃、砖瓦陶瓷，这些垃圾滑落至搅碎装置当中，两个搅碎手臂反向旋转，将可打碎物质打碎，这些物质中多为玻璃和砖瓦陶瓷碎片，而留在筛子上面的则为可回收的金属。筛子设置为可沿左端轴转动打开，当筛子上金属足够多的时候，将筛子打开，这样金属就被彻底分离出来。这种思路中需要急需解决的技术为风机级数、马力问题以及筛子往返频率和筛孔大小确定问题，这些问题的解决需要对垃圾有进一步认识，对城市垃圾种类进行细致观察，还需进行试验验证，从而才能有效将垃圾分类分选开来。4、 工作条件及解决方法由于城市垃圾的成分较为复杂，垃圾分类要进行彻底精确的分离是一个很难达到的指标，只有一步一步、分步骤才能比较完善的将垃圾分离分类，如先将厨余垃圾从垃圾中分出，继而再在厨余垃圾中分离其它有用成分，这样才能较好的做到精确分类。本机器如果研制成功，体积较为轻巧，能适合城市寸土寸金的环境适用，没有特殊环境要求限制，综合起来还是可以考虑各大中小城市推广使用的。在研究过程中，尽管尽可能去符合现实工作条件，但研究过程中存在很多理论与实际方面的协调，作为设计本身而言，尽量克服现实工作过程中出现的各种问题，予以一一考虑和解决，这点之后会与指导老师进行学习和商究。研究资源方面还是比较充足的，立足于我们学院的硬件设施，在研究过程中的试验是没有太大克服不了的困难的，相信只要自己用心，加之指导老师和全院老师的支持，可以顺利完成毕业论文的设计和研究。5、 工作方案及进度计划毕业设计时间安排如下：序号提交内容提交时间1毕业设计任务书2011-12-012毕业设计开提报告2011-12-203中期检查记录表2012-04-184审阅意见修改单2012-05-115指导教师打分表2012-05-176评阅教师打分表2012-05-187毕业设计（论文定稿）2012-05-258答辩日期2012-05-262012-05-279答辩情况记录表2012-05-2810综合成绩评定表2012-05-29 预期在2012年5月25日完成设计定稿计划，2012年5月27日之前完成答辩考试，并从中发现问题，与指导老师周岭进行修改和完善，如若有时间和资金方面支持可以将实物做出模型，供学弟学妹学习和改造。参考文献1 西伟力.日本垃圾分类及处理现状J.环境卫生工程，2007，（2）.2 胡秀仁.城市生活垃圾的源头分类收集J.环境保护，2008，（8）.3 沈颖.城市生活垃圾分类收集的意义及实施建议J.科技信息，2009，（25）.4 孙大鹏，马溪平，肖鹏飞等.城市生活垃圾技术探讨J.辽宁城乡环境科技，2004，24（5）.5 杨黎，戴卫军，古培钱.基于MSC-51单片机垃圾分类收集系统的设计J.科技信息，2008，（25）.6 城市生活垃圾分类及评价标准介绍J.环境卫生工程，2005，13（3）.7 杨海民.基于三分法的城市生活垃圾分类收集流程研究J.技术与方法，2009，（28）学生签名 任 凯 2011 年 12 月 18 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日目 录1 绪论11.1 设计背景11.1.1 我国生活垃圾处理的现状11.1.2 当前生活垃圾分选处理设备11.1.3 一种生活垃圾处理厂的生活垃圾处理设备21.1.4 国外生活垃圾的处理现状21.2 生活垃圾分选机研究的难点21.3 生活垃圾分选设备研制的可行性22 生活垃圾分选机研制的主要技术路线22.1 生活垃圾的特性分析22.2 生活垃圾分选机研制的技术路线32.3 生活垃圾分选机的设计方案32.4 生活垃圾分选机研制的最终方案43 生活垃圾分选机的研制53.1 生活垃圾分选机的工作原理53.2 生活垃圾分选机的总体结构设计方案64 关键技术的设计64.1 打散装置的设计64.2 圆筒筛分装置的设计74.2.1 圆筒筛分装置的机构设计74.2.2 圆筒筛分装置参数确定84.2.3 圆筒筛分装置的结构94.3 筛上垃圾风选装置的设计94.3.1 筛上垃圾风选机的机构设计94.3.2 筛上垃圾风选机构参数的确定94.3.3 筛上垃圾风选装置的结构104.4 垃圾渣粉风选装置的设计114.4.1 垃圾渣粉风选机的机构设计114.4.2 垃圾渣粉风选装置的参数确定114.4.3 垃圾渣粉风选装置的结构124.5 PLC控制系统的设计125 生活垃圾分选机的特点12结 论13致 谢14参 考 文 献151目 录1 绪论11.1 设计背景11.1.1 我国生活垃圾处理的现状11.1.2 当前生活垃圾分选处理设备11.1.3 一种生活垃圾处理厂的生活垃圾处理设备21.1.4 国外生活垃圾的处理现状21.2 生活垃圾分选机研究的难点21.3 生活垃圾分选设备研制的可行性22 生活垃圾分选机研制的主要技术路线22.1 生活垃圾的特性分析22.2 生活垃圾分选机研制的技术路线32.3 生活垃圾分选机的设计方案32.4 生活垃圾分选机研制的最终方案43 生活垃圾分选机的研制53.1 生活垃圾分选机的工作原理53.2 生活垃圾分选机的总体结构设计方案64 关键技术的设计64.1 打散装置的设计64.2 圆筒筛分装置的设计74.2.1 圆筒筛分装置的机构设计74.2.2 圆筒筛分装置参数确定84.2.3 圆筒筛分装置的结构94.3 筛上垃圾风选装置的设计94.3.1 筛上垃圾风选机的机构设计94.3.2 筛上垃圾风选机构参数的确定94.3.3 筛上垃圾风选装置的结构104.4 垃圾渣粉风选装置的设计114.4.1 垃圾渣粉风选机的机构设计114.4.2 垃圾渣粉风选装置的参数确定114.4.3 垃圾渣粉风选装置的结构124.5 PLC控制系统的设计125 生活垃圾分选机的特点12结 论13致 谢14参 考 文 献15前 言随着我国城镇化、工业化进程的加快，城市生活垃圾污染日益严重，垃圾问题处理不当，将带来一系列的环境污染问题，并且会制约城市的生存与发展。处理城市生活垃圾，实现无害化、减量化和再资源化，消除城市生活垃圾的污染已成为我国必须解决的重大问题。从国内外各城市对生活垃圾分类的方法来看，大致都是根据垃圾的成分构成、产生量，结合本地垃圾的资源利用和处理方式来进行分类。如今中国生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾5。目前常用的垃圾处理方法主要有综合利用、卫生填埋、焚烧和堆肥。1、可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。废纸：主要包括报纸、期刊、图书、各种包装纸、办公用纸、广告纸、纸盒等等，但是要注意纸巾和厕所纸由于水溶性太强不可回收。塑料：主要包括各种塑料袋、塑料包装物、一次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子、矿泉水瓶等。 玻璃：主要包括各种玻璃瓶、碎玻璃片、镜子、灯泡、暖瓶等。金属物：主要包括易拉罐、罐头盒、牙膏皮等。布料：主要包括废弃衣服、桌布、洗脸巾、书包、鞋等。2、厨余垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0.3吨有机肥料。3、有害垃圾包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。4、其他垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸等难以回收的废弃物，采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。 生活垃圾的分类回收是当前社会不可避免的一个难题，而垃圾分类回收设备的开发设计工作也成了重中之重。它的开发设计将对整个社会产生非常深远的影响。本文首先研究家用生活垃圾的主要成分，针对需要分类的垃圾类型和特点分别采用不同的分类方法将其一一分开。首先，利用磁辊将垃圾中的磁性物质分离出来，然后将生活垃圾打散、混合，为之后的筛选做好准备工作。打散的生活垃圾经过筛筒，筛筒分三个出料口，首先比较细碎的垃圾从前面的小筛选孔出料，大一些的垃圾从后面的出料孔出料，剩下的垃圾由滚筒内的导料条导出筛筒。三个出料口分选出的垃圾等待进一步的筛选。首先分出来的细碎垃圾经过风选，分为三大类，其中尘土被吸尘箱清除；大块生活垃圾再经过风选，分为两类；最后直接从滚筒里面出来的超大块垃圾为另一类。经过这样的分选，垃圾大致最终可分为细垃圾渣滓、玻璃石子、小可燃物、骨头果皮果仁、大可燃物、塑料薄膜几类。至此，家用生活垃圾分类结束。这样分离的垃圾产物用于统一发电、堆肥、可回收等，过程中没有粉尘污染，人工台工作量小，是一种较为理想化的垃圾分类方法，值得推广。1 绪论 随着城市的发展，人口的集中，逐渐增加的生活垃圾不但占用着大量的土地使用面积，而且对生态环境造成了严重的污染。目前国内的生活垃圾处理设备已无法满足需求，而国外的生活垃圾处理设备又投资巨大，结合我国国情，在调查研究的基础上，结合我国城市生活垃圾的具体情况，设计出了适合我国城市生活垃圾处理的“家用生活垃圾分选设备”。 该设计攻克了生活垃圾机械分类的难题，能将生活垃圾分为五类产品，其产品分别达到无害化处理条件和资源化利用要求，能将生活垃圾中的有害物质（废旧电池等）全部分离，不造成二次污染，以较小的投入、较简单的程序完成对成分复杂、性状各异的生活垃圾的分类，使生活垃圾转化为人们生产、生活可循环利用的一种资源。 该产品与国内外同类产品相比明显具有投资省、占地少、能耗低、处理方式简捷、分选速度快、分选效果明显、利用率高、适用范围广的特点。该产品经过多次计算校核，性能稳定、运行可靠、操作方便、维修容易，是用于生活垃圾“三化”处理的优良设备，具有广泛的推广应用价值。是不久的将来我国需要推广的一款垃圾分装设备。1.1 设计背景 随着城市建设的快速发展，城市生活垃圾产生量与日俱增，据统计我国人均每天丢弃生活垃圾1.2公斤，年人均丢弃400余公斤。2005年全国城市生活垃圾清运量接近2亿吨，大量产生的生活垃圾不但占用土地，还会对土壤、水体、大气造成污染，给城市的环境保护带来一系列问题，从而制约了城市经济和社会的发展。如何妥善处理城市生活垃圾已成为各级政府急待解决的问题。 目前，我国生活垃圾的处理普遍采用卫生填埋、焚烧发电、堆肥三种方式。卫生填埋是一种前期简单、低成本的生活垃圾处理方式，其投资一般为几千万元，它的不足之处在于占地面积大、使用周期短、后续处理工艺繁琐、把有用和无用的资源一起填埋、容易造成二次污染。 焚烧发电是生活垃圾减量化、资源化的一种最佳处理方式，也是大中城市生活垃圾处理的简单方式，投资一般为几亿元。其不足之处在于运行成本高；残渣、飞灰处理费用高；把热值高的有机质和无热值的无机物一起焚烧；一般的焚烧发电厂所获取的电价不抵运行成本，同时还容易造成二次污染。 堆肥技术适用于处理分类收集的可降解垃圾，我国大部分城市还未达到分类收集和生活垃圾机械分类条件，一般都是将混合垃圾直接堆肥，堆肥产品有害物质含量超标，致使应用受限。 综上所述，以上三种处理方式无论是从生活垃圾减量化、无害化处理程度看，还是从资源化效果看，都不是生活垃圾的最佳处理方式，其投资规模和运行成本均超出我国中小城市的财政支付能力。经过对生活垃圾处理的历史、现状的反复研究，我认为要实现生活垃圾减量化、无害化和资源化就必须攻克生活垃圾机械分选的难点，研制出符合我国国情的生活垃圾分选设备，从而实现我国生活垃圾处理的资源化。因此，加快开发生活垃圾分选分类设备，提高城市垃圾处理处置技术，满足国内经济和社会发展需要已成当务之急。1.1.1 我国生活垃圾处理的现状我国生活垃圾处理方式除卫生填埋、焚烧、焚烧发电外，还有堆肥、液化、风选、水选、筛分等多种生活垃圾综合处理工艺和技术，这些技术有的处于探索阶段，有的由于侧重点不同，始终存在各式各样的问题及不足。目前具有代表性的综合处理方式有以下两例8。1.1.2当前生活垃圾分选处理设备 该垃圾分类处理设备是我国目前大多数厂家采用的生活垃圾综合处理设备，其主要是对生活垃圾进行筛选和磁选，筛下垃圾经悬挂在输送带上的磁选机磁选，进入发酵仓发酵，筛上垃圾经过输送带送入下一工序进行焚烧。该分类设备虽能将生活垃圾分为筛上、筛下垃圾、及铁三类，却不能分离塑料薄膜、玻璃石子，对磁性材料（废旧电池）分选效率不高，致使经该设备处理后的生活垃圾产品使用范围窄小、价值低、利用率不高。该设备全部装机容量250KW、重达100余吨、投资约1000万元、占地面积较大。1.1.3 一种生活垃圾处理厂的生活垃圾处理设备 它是一种人工与机械相结合的生活垃圾分类设备，其分选部分布置了生活垃圾上料行车、匀料装置、输送皮带、三台筛分装置及输送皮带、一条能容纳20人的人工捡拾平台。全部装机容量近1000KW、设备重约300吨、此方式没有改善工人的工作环境，占地面积大，投资近1500万元人民币。只能将生活垃圾分为垃圾渣粉、可燃物、铁3类产品。1.1.4 国外生活垃圾的处理现状 国外生活垃圾处理的方式主要采用焚烧、卫生填埋和堆肥技术，但投资巨大、处理成本过高（如德国、日本、美国），大大超出我国一般中小城市的承担能力，显然不符合我国国情。 综上所述，目前国内外生活垃圾处理的方式不能使生活垃圾的处理走出投资大、运行成本高、占用大量土地、利用率低的状况，更无法分离生活垃圾中的有害成分，使生活垃圾资源利用无法达到要求。总之，按现有的生活垃圾处理方式基本达不到生活垃圾的减量化、资源化、无害化。1.2 生活垃圾分选机研究的难点 我国生活垃圾分类设备的研制开发由来已久，目前国内仍有数十家企业在进行生活垃圾分选设备的研究、探索。但都不能从根本上实现生活垃圾机械分选技术。通过仔细分析，综合研究这些企事业单位的经验及教训，发现生活垃圾分选设备研制必须克服以下技术难点： 生活垃圾的特性识别与分选技术的匹配。 生活垃圾中的有害物质（重金属、玻璃渣等）的分离与达标。 生活垃圾分选设备的集成化技术。 生活垃圾处理过程中二次污染的克服与控制。1.3 生活垃圾分选设备研制的可行性为攻克生活垃圾分选设备研制的难题，我对各种技术难点展开深入研究，最后认为要克服生活垃圾机械分选的技术难点，首先要分析生活垃圾的特性、明确分选分类的原则、掌握其组分的规律；其次要分析生活垃圾的非本质特性因素，对分选生活垃圾的个别偶然现象和含水量进行定位，掌握其变化规律（如攀枝花市区采用建垃圾房收集生活垃圾，就较好的解决了生活垃圾水分含量高、不利运输和处理的问题）；第三，运用多种技术集成，将生活垃圾中有害物质进行分离，使所分选的产品达到国家标准并能得到广泛应用；第四，在选定对生活垃圾进行组分或单一组分的技术条件下，重点考虑该设备的一体化集成技术；最后是把生活垃圾分选过程中产生二次污染的因素作为研究的重点一起解决。因此，研制的设备既要实现生活垃圾资源化利用、其产品的投资、运行成本又要符合我国国情。提出了实现生活垃圾的机械分选，对生活垃圾组分或单一组分的分解技术。应用物料运动能量守恒原理，将生活垃圾分选机设计为集数个具有多种功能技术装置为一体的分选设备，实现设备简便易行、机械化程度高、分类效果好、能达到减量化、资源化和无害化应用要求。设备是否能够实现机械化系统分选，还需多次反复测试，才能够确保家用生活垃圾分类是否可行。2 生活垃圾分选机研制的主要技术路线2.1 生活垃圾的特性分析 生活垃圾是一种由人类生活丢弃的多种物质组成的异质混合体，它通常包括废品类：废金属、废玻璃、废塑料橡胶、废纤维、废纸和砖瓦；厨余类：饮食废物、蔬菜废物、肉类和肉骨，我国部分城市厨房燃料用煤、煤制品、木炭的燃余物；灰土类。 它具有种类繁多、成分复杂、性状各异、成分及水分含量不确定的特性，它的构成受地理、气候条件、经济发展水平、消费结构以及城市燃气化普及率、垃圾收集方式等因素的影响。 大量生活垃圾的产生对人类生存环境构成了影响，但生活垃圾中确实有许多成分是可再生利用的，如何将这些有用的成分分离出来加以利用，已成为当今生活垃圾处理行业及相关科研部门研究的主题。 城市中每天收集的成百上千吨生活垃圾要进行人工分类是不可能的，在未实行生活垃圾分类收集的今天，生活垃圾的机械化分选分类是实现生活垃圾资源再生利用的必经之路。因此研究对生活垃圾的成分进行组分或单一组分的分选设备是必要的和有益的。2.2 生活垃圾分选机研制的技术路线 根据对生活垃圾特性的分析，对各种生活垃圾分选技术进行筛选和对比后发现国内外先进的生活垃圾处理技术是建立在生活垃圾分类收集的先决条件上完成实施的。目前我国的环卫管理体制和人民生活习惯无法实现生活垃圾分类收集，因此各种处理方式都难以达到生活垃圾减量化、无害化和资源化要求。将简单的破碎、筛分、风选技术设计为集多种功能技术为一体的分选设备。它的技术路线是：人工配合机械上料磁性材料及电池分离生活垃圾打散装置生活垃圾圆筒筛分装置生活垃圾渣粉风选装置筛下垃圾风选装置筛上垃圾风选装置玻璃石子、骨头果皮果仁磁选除尘装置PLC系统 通过研究和技术攻关，彻底的解决各类分选技术不彻底、资源回收利用受限的问题，为生活垃圾分选机的研制奠定坚实的基础。2.3 生活垃圾分选机的设计方案 生活垃圾分选的目的不是简单的将一堆垃圾分为数堆垃圾，因此解决生活垃圾分类的难点是将多种处理技术应用到生活垃圾分选机上，完全实现生活垃圾的合理分选。在研制方向、技术路线确定后，我制定了两套生活垃圾分选机的研制方案。 方案一：（见图2-1）将生活垃圾分选机设计为集破碎机、大平筛、筛上和筛下风选以及磁选装置为一体，安装在一个钢结构的箱体内，各装置通过电机分别传动。它的原理为：人工配合机械上料将生活垃圾通过输送带送入破碎机将成包成袋的生活垃圾破碎，破碎后的生活垃圾通过破碎机出口的磁选装置磁选后进入平筛进行筛分，筛上垃圾通过安装在平筛出口端的风机将塑料薄膜与可燃物分离；筛下垃圾渣粉通过安装在筛下料斗口的高速风机将玻璃石子和垃圾渣粉分离。 方案二：（见图2-2）将生活垃圾分选机设计为集生活垃圾打散装置，生活垃圾圆筒筛分装置、筛上垃圾风选装置、筛下垃圾风选装置、垃圾渣粉风选装置、除尘等功能装置为一体安装在一钢结构箱体内，各装置通过电机分别传动。它的原理为： 人工配合机械上料通过磁选装置首先将磁性材料及电池分离，然后进入打散装置将成包成袋的垃圾打散后进入生活垃圾筛分装置，打散后的生活垃圾被筛分装置粗分为垃圾渣粉、筛下垃圾渣和筛上生活垃圾三类；垃圾渣粉通过安装在生活垃圾筛分装置下的漏斗经生活垃圾渣粉风选装置被分离为玻璃石子、垃圾渣粉，分别从玻璃石子出料槽和垃圾渣粉出料槽排出；筛下垃圾渣经圆筒筛分装置后段下的料斗排出，经筛下垃圾风选装置将其分为小可燃物和骨头果皮果仁，分别从小可燃物出料口和骨头果皮果仁出料口排出；筛上垃圾经筛分装置尾部排出，经筛上垃圾风选装置将其分为可燃物和塑料薄膜，分别从可燃物出料口和塑料薄膜出料口排出；玻璃石子、骨头果皮果仁分别经磁选将其中的磁性材料（废旧电池）分离干净。图2-1 方案一图2-2 方案二2.4 生活垃圾分选机研制的最终方案 方案一：该方案的优点在于能将生活垃圾进行分类、能分离生活垃圾中的有害成分，克服了该类设备投资大、占地多、运行成本高、粉尘污染大的弊病，但该方案中平筛筛选不彻底，分类效果一般。 方案二： 该方案采用一体化技术路线，各装置合理布置于箱体内，物料运行流畅；将破碎机设计为电机传动，能划破垃圾包，又不会打烂废旧电池，且打散过程中产生的粉尘不到流的生活垃圾打散装置；将生活垃圾筛分设计为电机及齿轮传动、能分段筛分、有特殊网孔、导料系统、筛分能力大的圆筒筛分装置；将生活垃圾细分设计为筛上垃圾风选装置、筛下垃圾风选装置和垃圾渣粉风选装置；在产品的进料口设计了磁选装置；箱体和支架设计为全封闭式；为简便操作，整个系统实行PLC系统控制。 经过比较，我认为“方案二”更加适合课题项目的设计要求和方向，技术路线和设计方案更为完善。3 生活垃圾分选机的研制3.1 生活垃圾分选机的工作原理 生活垃圾通过下料装置和下料溜槽，通过打散装置将成包成袋的垃圾打散后进入磁选装置，通过电磁铁首先将磁性材料（废旧电池）分离，将打散后的生活垃圾分选为垃圾渣粉、粗垃圾渣和筛上生活垃圾三类；垃圾渣粉通过安装在生活垃圾筛分装置下的漏斗经皮带输入生活垃圾渣粉风选装置；垃圾渣粉通过生活垃圾渣粉风选装置将其分离为玻璃石子、垃圾渣粉，分别从玻璃石子出料槽和垃圾渣粉出料槽排出。粗垃圾渣通过安装在生活垃圾筛分装置粗筛网下的生活垃圾风选装置将其分为小可燃物、石头，骨头果皮果仁，分别从小可燃物出料槽和石头、骨头、果皮果仁类出料槽排出；筛上粗垃圾通过筛分装置尾部排出，经风选装置将其分为大可燃物和塑料薄膜，分别从大可燃物出料槽和塑料薄膜出料槽排出。 生活垃圾分选机的各装置依靠配置的电机和齿轮传动，处理能力由物料运行的空间尺寸和配置电机的功率决定。垃 圾 堆 埋 场人 工 初 选上 料 装 置下 料 装 置磁选输送装置生活垃圾打散装置磁性材料生活垃圾筛分装置筛下垃圾渣垃圾渣粉筛 上 垃 圾筛上垃圾风选装置置大可燃物塑料薄膜筛下垃圾渣风选装置置骨头果皮果仁小可燃物垃圾渣粉风选装置磁选装置玻璃石子置磁选装置玻璃石子骨头果仁果皮磁性材料细垃圾渣粉人工分捡废旧电池人工分捡废旧电池3-1 生活垃圾分选机工艺流程图3.2 生活垃圾分选机的总体结构设计方案 包括上料磁选装置、磁性材料出料槽、生活垃圾打散装置、生活垃圾圆筒筛分装置、机架、筛上生活垃圾风选装置、骨头果皮果仁类出料槽、小可燃物出料槽、垃圾渣粉出料磁选装置、磁性材料出料槽、生活垃圾渣粉风选装置、垃圾渣粉出料槽、玻璃石子出料槽、筛上生活垃圾风选装置、大可燃物出料槽、塑料薄膜出料槽、下料溜槽。下料装置、入料磁选皮带、磁性材料电池出料槽、下料溜槽与出料磁选皮带、磁性材料出料槽、生活垃圾渣粉风选装置、垃圾渣粉出料槽、玻璃石子出料槽均通过紧固件安装在机架的外面；生活垃圾打散装置、生活垃圾筛分装置、筛上垃圾风选装置、石头和骨头及果皮果仁类出料槽、小可燃物出料槽、筛下垃圾风选装置、大可燃物出料槽、塑料薄膜出料槽固定在机架上。生活垃圾分选机参数表如下。表3.1 生活垃圾分选机参数表 型 号项 目12 主机尺寸，mm长1280014700宽23003000高59406890入料口，mm长10001200宽500600垃圾渣粉类出料口，mm长600650宽450500果仁、果皮、骨头、类出料口，mm长600650宽450500大可燃物类出料口，mm长600650宽450500小可燃物类出料口，mm长10001000宽600600塑料薄膜类出料口，mm长10001000宽600600上料磁选装置磁辊公称直径，mm630800磁性，高斯2000皮带公称宽度，mm8001000打散装置刀片回转直径，mm9801080刀片数量，组2129机壳内壁与刀片外缘间隙，mm1520筛分装置滚筒内径,mm16002300细分段筛孔尺寸，mm长17宽35粗分段筛孔尺寸，mm长87宽974 关键技术的设计4.1 打散装置的设计 生活垃圾要实现分选就必须先将将成包成袋的生活垃圾打散开，首先要求不将生活垃圾中的废旧电池打烂，而且要使打散过程中产生的粉尘不倒流。其特点在于装在轴承座上的轴上设有刀架机构，轴承座固定于下机壳上，大皮带轮设在轴的一端，通过三角胶带与电机轴上的小皮带轮相连接。 本方案结构简单、使用方便，由于打散装置通过电动带动刀架机构，使进入机内的成包成袋的的生活垃圾全部打散，便于筛选和风选，不会将废旧电池打烂，呈蜗牛壳型的机壳使打散过程中产生的粉尘不倒流。刀头设置角度，入料口安装风机，这样避免破带残膜缠绕，影响效果。被破塑料袋随风机风力从出料口出去，参加下一步骤的筛选。图4.1 打散装置4.2 圆筒筛分装置的设计4.2.1 圆筒筛分装置的机构设计 要将种类繁多、成分复杂的生活垃圾转化为资源，就要根据物料运动能量守恒原理提供一种能将打散后的生活垃圾进行初分的圆筒筛分装置。圆筒机构包括大齿圈、进料档圈、 筒体、螺旋导料条、连接条、细筛网、筒体、粗筛网、压条。粗筛网通过法兰盘及螺栓与筒体的法兰盘连接，筒体与筒体通过连接条焊接，细筛网通过压条压在连接条之间。大齿圈套在筒体上通过螺栓固定，进料档圈焊在筒体端部，螺旋导条焊在整个筒体内径上。 托辊机构包括托辊、心轴、轴承座。托辊通过心轴支撑在轴承座上。托辊支撑在细筛两端的筒体上，粗筛网悬接在细筛圆筒后部。 圆筒机构的螺旋导料条为3-8根，圆筒机构的连接条为8-12根。托辊机构至少为四个或四个以上。 本方案能将打散后的生活垃圾连续的分为垃圾渣粉、筛下垃圾渣和筛上生活垃圾三大类，圆筒筛内壁平整，其内壁上面焊有螺旋导料条，垃圾运行过程均匀流畅；粗细筛网为横矩形网孔。4.2.2 圆筒筛分装置参数确定（一） 被输送物料：生活垃圾；特性：成分复杂，性状各异。（1）生活垃圾松散密度（实测）（2）生活垃圾的粒度：。（3）含水率：；腐蚀性：一般；温度：常温。（4）输送能力：；（二） 筛筒直径的确定按照“运输机械设计选用手册”中（m）其中：筛分能力（），研制时取物料特性系数，填充系数， 取倾角系数，由于垃圾成分复杂，有破衣物、杂草、旧鞋等。因此取。（三） 筛分装置转速确定按 确定筛筒的转动速度，式中： 表示物料综合系数；设计时取 取（四） 功率确定布置高度 （水平布置）筛筒长度 物料阻力系数=4所需功率（五）电动机功率确定功率备用系数，对系列电动机驱动装置总效率，一般取0.9-0.94取=0.91考虑连续运转需要，设计时选用电机功率为：4.2.3 圆筒筛分装置的结构（见图5.2） 包括圆筒机构、细和粗筛网、螺旋导料条、托辊机构、电机、小齿轮，圆筒机构用托辊支撑，圆筒机构中的大齿圈与小齿轮啮合传动，小齿轮装在电机的轴上。图5.2 圆筒筛分装置4.3 筛上垃圾风选装置的设计4.3.1 筛上垃圾风选机的机构设计 在生活垃圾处理过程中，筛上垃圾成分近百种，塑料薄膜面积大、比重轻，用经控制的风流将其和其它筛上垃圾分开，筛上垃圾风选是最简便的一种的方式。其特征在于包括三角胶带轮、三角胶带、转子体、平矩形口、电机组成，其平矩形口风机的出口为平矩形。下料圆盘机构由调速电机及其上的下料圆盘组成。平矩形口风机安装在下料口下方，下料圆盘机构安装在机壳内溜槽塑料薄膜与可燃物的间隔板上，进料口、塑料薄膜出料槽、可燃物出料槽设在机壳上，风道设在机壳内。 本方案结构简单、设计合理、实用方便、耗能低。采用平矩形口风机将垃圾均匀吹成抛物线，筛上的生活垃圾按比重分别下落在溜槽前后不同点上，采用下料圆盘是解决可燃物和塑料薄膜之间的间隔板不积料。4.3.2 筛上垃圾风选机构参数的确定（一） 被输送物料：可燃物，特性：成分复杂，性状各异。（1）筛上垃圾的松散密度（2）筛上垃圾粒度：。（3）含水率：；腐蚀性：一般；温度：常温。（4）风选能力；（二） 风选机构设计的计算理论依据是能量守恒定律。计算公式：，在分选时筛上垃圾和空气的体积是相等的，所以：因此：式中：空气的质量 筛上垃圾的质量 空气的速度 筛上垃圾的速度 空气的比重 筛上垃圾的比重 空气的体积 筛上垃圾的体重（三）筛上垃圾在分选下落的过程中所需时间（）,（四）筛上垃圾在从出口到落点的距离（） 上式中只有和需要确定,其余的为已知条件，我们假定为（垃圾分选出口距落点的高度），为代入上式计算得出筛上垃圾的落点距离（）塑料薄膜、纸等为：厨余、果皮等为：（五） 根据风速和出口尺寸即可计算出风机的风量（） ,由于风机出口到垃圾分选出口风速有一个衰减，所以考虑出口风速时加大10%，也就是选择风机风量时加大10%15%（取12%）即可。（注：筛下垃圾渣风选装置的参数由上述公式确定）4.3.3 筛上垃圾风选装置的结构（见图4.3） 由风机、挡板、风道、下料板和塑料薄膜、可燃物出料槽、出口构成。 图 4.3 筛上垃圾分选装置4.4 垃圾渣粉风选装置的设计4.4.1 垃圾渣粉风选机的机构设计 经筛分后的筛下垃圾中含有玻璃石子、磁性材料（含废旧电池）、垃圾渣粉，为了使垃圾渣粉能广泛使用，必须通过垃圾渣粉风选装置将其中的玻璃石子、磁性材料（含废旧电池）完全分离。 其特点是斜矩形口风机包括三角胶带轮、三角胶带、三角胶带轮、转子体、斜矩形口、电机组成，其特征是斜矩形口风机的出口为斜矩形。 本方案设计合理、结构简单、使用方便、耗能低，采用斜矩形口风机可将垃圾中的玻璃石子、磁性材料（废旧电池）、垃圾渣粉分离出来，便于回收利用。通过闸阀控制料流可调整玻璃、石子等的分选率；通过钢丝网可防止垃圾土尘的扬散。4.4.2 垃圾渣粉风选装置的参数确定（一） 被输送物料：垃圾渣粉，特性：成分复杂。（1）垃圾渣粉松散密度（实测）（2）垃圾渣粉的粒度：。（3）含水率：；腐蚀性：一般；温度：常温。（4）风选能力；（二） 按照能量守恒定律，认为分选时垃圾渣粉、玻璃石子和空气的体积是相等的，则有：因此：空气的速度 垃圾渣粉和玻璃石子的速度空气的比重 垃圾渣粉和玻璃石子的比重空气的体积 垃圾渣粉和玻璃石子的体积（三）垃圾渣粉和玻璃石子在分选下落的过程中所需时间（）（四） 垃圾渣粉和玻璃石子从出口到落点的距离（）研制中，将取为（垃圾分选出口距落点的高度），为，垃圾渣粉和玻璃石子的落点距离为。玻璃石子为：垃圾渣粉为：（五） 风机的风量（）的确定，式中 研制中取则 由于风机出口到垃圾分选出口风速有一个衰减，所以考虑出口风速时加大，也就是选择风机风量时加大（取）即可4.4.3 垃圾渣粉风选装置的结构（见图4.4） 由斜矩形口风机、闸阀、进料槽、档料板、垃圾渣粉和玻璃石子磁性材料（废旧电池）出料槽、出口及钢丝网、机壳构成，其内设有挡料板。 图 4.4 垃圾渣粉风选机4.5 PLC控制系统的设计 本装置为城市生活垃圾分选机的电气控制部分。在主电路方面，除了筛分装置电动机采用变频器
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