垃圾转运站风选装置设计与仿真研究

目录北京机械工业学院机械工程系 1北 京 机 械 工 业 学 院毕 业 设 计 ( 论 文 ) 题目：垃圾转运站风选装置的设计与仿真研究系别：机械工程系专业、班级：机械设计制造及自动化、机 0004 班姓名：石友华指导教师：王 科 社2004 年 6 月 12 日目录北京机械工业学院机械工程系 2垃圾转运站风选装置设计与仿真研究目 录第一章 前 言 1第二章 风选技术的现状2.1 前人成果 32.2 现状分析 32.3 个人看法 5第三章 风选装置及相关原理3.1 风选装置 73.2 风选原理 7第四章 风选装置的功能设计4.1 卧式风选机的功能设计 104.2 立式风选机的功能设计 11第五章 风选机的设计计算5.1 垃圾成份分析及原始计算数据 145.2 卧式风选机的设计计算 165.3 立式风选机的设计计算 22第六章 运输装置的设计计算6.1 传送带 I 的计算 25目录北京机械工业学院机械工程系 36.2 传送带 II 的计算 28第七章 风选机结构设计7.1 外围尺寸的设计317.2 传送带的相对尺寸设计 317.3 其他部分零件的设计31第八章 主要零件的计算及校核8.1 传动零件的设计33第九章 技术经济分析9.1 固体废弃物处理的技术经济分析419.2 风选装置的技术经济分析 42第十章 动画与仿真10.1 动画与仿真 43第十一章 结束语1 全文总结 462 设计感悟 463 风选技术的未来 46参考文献 48谢辞 50附录 1 毕业设计（论文）说明书附录 2 小论文 垃圾 法律 道德附录 3 调研报告目录北京机械工业学院机械工程系 4附录 4 文献综述附录 5 开题报告附录 6 翻译原文附录 7 翻译附录 8 毕业设计速度记录表附录 9 每周工作报告表附录 10 使用说明书附录 11 毕业设计资料清单表摘要本设计论述了垃圾中转站中风选装置的设计过程。其中应用了除必要的机械类工程力学、机械设计理论及工程制图理论外，还引用了气力输送理论、鼓风机的选择计算理论、带式运输机的设计理论及环保理论。本设计为了改善垃圾中转中的分选以提高垃圾回收利用率从而更好地保护环境及创造更高的经济效益而设计出将垃圾中占大部分的纸和塑料分别分离出来。该装置巧妙地使用卧式风选机将垃圾中的纸和塑料分离出来，从而使纸和塑料都可以被回收而解决了以前纸和塑料无法分离的巨大难题。另外，本设计还谈论了城市生活垃圾处理的前景、必要性目录北京机械工业学院机械工程系 5及社会要采取的必须行动如制定相关法律法规。综合来看，该设计不但有较为精确的工科设计计算还包括某些相对较为妥善的环保措施及部分垃圾处理过程中的独到想法，尤其是提出了将水平风选机放在垃圾处理初级阶段并接上传送带而使它有后继处理措施从而为其进一步分离提供机会.关键词：固 体 废 弃 物 处 理 环 保 分 选 垃 圾 风 选THE DESIGN AND IMITATION OF THE BREEZE CHOOSING DEVICE IN THE GARBAGE TRANSPORT STANDSSummaryThis design discusses the design process of the breeze-choosing device in the garbage transport stands. At this process in addition to necessary machine engineering mechanics, machine design theories and engineering graphics theories are cited, there are still many the physical strength transport design theories and environmental protection theories that the choice calculation theories, the theories of the transport machines by belt, drum breeze machine are quoted. To 目录北京机械工业学院机械工程系 6improve the recovery of garbage, this design has found a good idea that can separate the paper and the plastic for better environment protection and creating higher economic performance. This design uses skillfully the level breeze choosing machine to separate the plastics and the paper in the garbage, which makes it that taking the paper from the plastic becomes possibility and solves the past difficult that cant disjunctive the paper and the plastic. Moreover, this design still discussed the foreground, necessity of the handles of the city life garbage and the way that the societies must be taken such as the related law be established.Generally speaking , this design do not only have the accurate engineering design calculation but also include some original viewpoint that some appropriate environmental protection measure and parts of garbage handles process. Especially there is a good idea that the level breeze choosing machine is put the early class so that its has latter handle to succeed to be possibility to disject the paper and the plastic.目录北京机械工业学院机械工程系 7KEYWORD: Garbage , select, environmental protection第 一 章 前 言1.1 相 关 背 景随 着 世 界 人 口 的 增 多 ， 城 市 生 活 垃 圾 越 来 越 多 ， 据 统 计 ： 北 京 市 人 均 日 产 生 活 垃 圾 0.82 公 斤 ， 全 市 日 产 垃 圾 1.15 万 t， 年 产 垃 圾 421 万 t； 日 产 医 疗 废 物 40 多 t； 日产 餐 厨 垃 圾 约 1050t。 本 处 所 指 生 活 垃 圾 即 是 指 家 庭 垃 圾 ： 食 物 残 渣 、 煤 灰 、 破 布 、 皮纸 、 塑 料 、 皮 革 、 金 属 、 玻 璃 、 废 家 具 、 包 装 材 料 等 。 据 有 关 专 家 估 计 ， 我 国 城 镇 周 围已 积 累 了 垃 圾 十 几 亿 吨 ， 并 且 以 每 年 一 亿 多 吨 的 速 度 增 长 ， 使 绝 大 多 数 城 镇 被 垃 圾 所 包 围 。城 市 垃 圾 侵 占 了 大 量 的 土 地 、 农 田 ， 污 染 了 周 围 的 土 壤 、 地 下 水 和 大 气 ， 威 胁 着 居 民 的 健康 ， 影 响 了 城 市 的 观 瞻 ， 为 此 ， 必 须 采 用 各 种 有 效 的 技 术 和 方 法 ， 对 城 市 垃 圾 进 行 综 合 治理 , 否 则 地 球 末 日 可 能 真 的 将 要 来 临 .更 因 近 些 年 来 纸 类 垃 圾 及 塑 料 类 垃 圾 逐 年 增 加 ， 迫使 那 些 研 究 垃 圾 处 理 的 工 作 者 更 注 重 对 风 选 的 研 究 。1.2 选 题 目 的正 是 由 于 城 市 生 活 垃 圾 的 增 多 ， 导 致 了 环 境 的 恶 化 ， 于 是 乎 垃 圾 处 理 也 成 了 迫 不 及 待的 事 情 。 因 此 ， 人 类 除 了 保 护 资 源 、 珍 惜 资 源 、 寻 找 新 能 源 外 ， 还 得 利 用 好 可 再 生 资 源 以更 好 地 节 约 能 源 ， 而 对 垃 圾 综 合 处 理 则 是 寻 找 可 再 生 资 源 的 最 佳 方 法 。 垃 圾 转 运 站 即是 将 各 处 城 市 生 活 垃 圾 聚 拢 来 ， 然 后 将 它 们 作 各 种 各 样 的 处 理 ， 以 方 便 减 少 它 们 对 环 境 的影 响 。 如 ： 可 回 收 垃 圾 包 括 纸 类 、 金 属 、 塑 料 、 玻 璃 等 ， 通 过 综 合 处 理 回 收 利 用 ， 可 以减 少 污 染 ， 节 省 资 源 。 如 每 回 收 1 吨 废 纸 可 造 好 纸 850 kg， 节 省 木 材 300 kg， 比 等 量生 产 减 少 污 染 74%； 每 回 收 1 t 塑 料 饮 料 瓶 可 获 得 0.7 t 二 级 原 料 ； 每 回 收 1 吨 废 钢 铁可 炼 好 钢 0.9 t， 比 用 矿 石 冶 炼 节 约 成 本 47%， 减 少 空 气 污 染 75%， 减 少 97%的 水 污 染和 固 体 废 物 。 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 t 有 机 肥 料 。 正 是 由 于 有 这 些 好 处 以 及 潜 在 的 危 险 ， 垃 圾 处 理 成为 人 们 的 热 门 话 题 。 各 类 垃 圾 急 剧 增 多 以 及 人 类 对 可 回 收 资 源 的 迫 切 要 求 都 决 定 了 人 们 要对 垃 圾 处 理 技 术 进 行 研 究 和 开 发 。 如 此 , 本 次 毕 设 的 选 题 就 不 难 说 明 原 因 了 。1.3 意 义据 国 家 环 境 保 护 总 局 副 局 长 王 玉 庆 介 绍 ， 首 届 环 境 保 护 科 学 技 术 奖 30 个 获 奖 项 目代 表 了 我 国 环 保 科 技 研 究 的 最 高 水 平 ， 有 的 已 达 到 或 接 近 国 际 上 同 类 研 究 的 先 进 水 平 。 部分 获 奖 项 目 还 是 国 家 环 保 重 大 攻 关 项 目 ， 如 为 确 保 2008 年 北 京 成 功 举 办 “绿 色 奥 运 ”的 “北 京 市 大 气 污 染 控 制 对 策 研 究 项 目 ”、 “国 家 重 点 工 程 西 气 东 输 、 南 水 北 调 的 环 境 管目录北京机械工业学院机械工程系 8理 项 目 ”等 。 为 了 达 到 绿 色 环 保 的 目 的 ， 垃 圾 处 理 成 为 必 不 可 少 的 措 施 。 这 样 一 来 ， 城 市生 活 垃 圾 中 的 各 种 废 弃 物 诸 如 金 属 、 食 物 残 渣 、 皮 纸 、 塑 料 等 都 可 以 通 过 磁 选 、 筛 选 、风 选 等 方 法 把 它 们 分 离 开 来 。 而 分 离 得 到 的 金 属 诸 如 铁 可 以 再 次 被 利 用 ， 食 物 残 渣 则可 以 用 来 堆 肥 等 等 。 这 样 不 但 解 决 了 原 先 垃 圾 随 便 堆 放 以 至 于 占 地 、 污 染 环 境 的 缺 点 ， 而且 还 解 决 了 填 埋 、 焚 烧 的 许 多 缺 点 ， 将 资 源 回 收 以 达 到 重 复 使 用 的 目 的 ， 为 资 源 的 循 环 使用 提 供 了 保 证 。第 二 章 风 选 技 术 的 现 状2.1 前 人 成 果由 于 城 市 生 活 垃 圾 中 纸 及 塑 料 的 比 重 越 来 越 大 ， 因 此 ， 人 们 对 它 们 进 行 分 选 的 要 求 越来 越 迫 切 ， 于 是 近 些 年 来 研 究 风 选 的 人 也 越 来 越 多 ， 如 在 美 国 、 德 国 、 日 本 等 国 家 已 经 将风 选 用 于 垃 圾 的 处 理 上 ， 并 且 已 取 得 较 好 的 经 济 效 益 。 但 在 中 国 ， 由 于 环 保 技 术 相 对 落 后 ，风 选 还 处 于 研 究 阶 段 。 国 内 唯 一 的 一 套 风 选 设 备 还 是 刚 从 德 国 引 进 且 还 没 正 式 投 入 使 用（ 注 ： 国 内 只 有 小 武 基 垃 圾 中 转 站 拥 有 该 设 备 ） 。 有 鉴 于 此 ， 只 得 将 一 些 该 项 专 利 列 举如 下 ：表 2-1 国 内 风 选 专 利 表专 利 号 专 利 名 称86102345 叶 轮 除 尘 风 选 机 89106758.2 砂 金 风 选 的 风 流 边 界 层 法 及 风 选 机 85202318 叶 轮 风 选 机 86202110 叶 轮 除 尘 风 选 机 92224798.6 家 用 风 选 机 93240423.5 谷 物 风 选 机 94207220.0 稳 流 可 调 速 的 风 选 机 97229266.7 新 型 带 风 选 防 尘 袋 手 摇 电 动 两 用 风 选 机 98250457.8 箱 式 粮 食 风 选 机 99248035.3 一 种 变 频 立 式 风 选 机 99248028.0 一 种 变 频 卧 式 风 选 机 98235765.6 一 种 油 料 脱 壳 与 分 选 设 备 99216317.X 扬 场 风 选 机 00235355.5 一 种 处 理 城 市 生 活 垃 圾 的 风 选 机 00262570.9 垃 圾 风 选 机 01201812.0 风 选 机 目录北京机械工业学院机械工程系 901233704.8 家 用 风 选 机 02277036.4 一 种 粮 食 风 选 机02278824.7 花 生 剥 壳 机 上 的 风 选 装 置 02261763.9 立 式 变 频 调 速 风 选 机 2.2 现 状 分 析由 于 风 选 设 备 投 资 较 大 ， 且 在 初 期 运 行 阶 段 收 益 甚 少 ， 因 此 虽 然 在 国 内 早 就 有 了 该 项专 利 ， 但 一 直 以 来 没 有 厂 家 投 资 将 它 投 入 使 用 ， 虽 然 这 里 面 也 有 技 术 问 题 ， 但 主 要 原 因 还是 因 为 国 内 投 资 商 及 广 大 市 民 没 有 重 视 垃 圾 处 理 这 一 既 可 看 成 是 公 益 事 业 同 时 也 可 看 为 是产 业 。 在 国 外 由 于 政 府 和 每 位 市 民 都 受 到 过 恶 劣 环 境 的 侵 害 而 意 识 到 了 环 境 的 重 要 性 从 而在 价 值 取 向 与 我 们 有 所 不 同 。 美 国 在 三 年 前 已 经 对 风 选 技 术 掌 握 ， 现 在 对 其 使 用 已 经 纯 熟 ；德 国 、 日 本 也 早 已 掌 握 该 项 技 术 。 因 此 在 这 些 国 家 虽 然 工 业 非 常 发 达 、 固 体 垃 圾 生 产 量 也较 多 ， 但 其 环 境 较 国 要 好 得 多 。 究 其 原 因 ， 对 风 选 技 术 的 运 用 决 不 失 是 一 种 理 由 之 一 。 所以 ， 中 国 要 发 展 环 保 技 术 必 不 能 不 发 展 分 选 。 现 就 固 体 废 弃 物 对 环 境 的 影 响 做 出 以 下 说 明 。（ 1） 污 染 大 气 废 物 对 大 气 的 污 染 表 现 为 三 个 方 面 ： 1. 废 物 的 细 粒 被 风 吹 起 ， 增 加了 大 气 中 的 粉 尘 含 量 ， 加 重 了 大 气 的 尘 污 染 ； 2. 生 产 过 程 中 由 于 除 尘 效 率 低 ， 使 大 量 粉尘 直 接 从 排 气 筒 排 放 到 大 气 环 境 中 ， 污 染 大 气 ； 3. 堆 放 的 固 体 废 物 中 的 有 害 成 分 由 于 挥发 及 化 学 反 应 等 , 产 生 有 毒 气 体 ， 导 致 大 气 的 污 染 。（ 2） 污 染 水 体 大 量 固 体 废 物 排 放 到 江 河 湖 海 会 造 成 淤 积 ， 从 而 阻 塞 河 道 、 侵 蚀 农田 、 危 害 水 利 工 程 。 有 毒 有 害 固 体 废 物 进 入 水 体 ， 会 使 一 定 的 水 域 成 为 生 物 死 区 。 2. 与 水 （ 雨 水 、 地 表 水 ） 接 触 ， 废 物 中 的 有 毒 有 害 成 分 必 然 被 浸 滤 出 来 。 从 而 使 水 体 发 生 酸性 、 碱 性 、 富 营 养 化 、 矿 物 化 、 悬 浮 物 增 加 化 ， 甚 至 毒 化 等 变 化 ， 危 害 生 物 和 人 体 健 康 。在 我 国 ， 固 体 废 物 污 染 水 的 事 件 已 屡 见 不 鲜 。 如 锦 州 某 铁 合 金 厂 堆 存 的 铬 渣 ， 使 近 20平 方 公 里 范 围 内 的 水 质 遭 受 六 价 铬 污 染 ， 致 使 七 个 自 然 村 屯 1800 眼 水 井 的 水 不 能 饮 用 。湖 南 某 矿 务 局 的 含 砷 废 渣 由 于 长 期 露 天 堆 存 ， 其 浸 出 液 污 染 了 民 用 水 井 ， 造 成 308 人急 性 中 毒 、 6 人 死 亡 的 严 重 事 故 。（ 3） 污 染 土 壤 废 物 露 天 堆 存 ， 不 但 占 用 大 量 土 地 ， 而 且 其 含 有 的 有 毒 有 害 成 分 也会 渗 入 到 土 壤 之 中 ， 使 土 壤 碱 化 、 酸 化 、 毒 化 ， 破 坏 土 壤 中 微 生 物 的 生 存 条 件 ， 影 响 动 植物 生 长 发 育 。 许 多 有 毒 有 害 成 分 还 会 经 过 动 植 物 进 入 人 的 食 物 链 ， 危 害 人 体 健 康 。 一 般 来说 ， 堆 存 一 万 吨 废 物 就 要 占 地 一 亩 ， 而 受 污 染 的 土 壤 面 积 往 往 比 堆 存 面 积 大 1 2 倍 。（ 4） 影 响 环 境 卫 生 ， 广 泛 传 染 疾 病 垃 圾 长 期 弃 于 郊 外 ， 不 作 无 害 化 处 理 ， 简 单 地作 为 堆 肥 使 用 ， 可 以 使 土 壤 碱 度 提 高 ， 使 土 质 受 到 破 坏 ； 还 可 以 使 重 金 属 在 土 壤 中 富 集 。目录北京机械工业学院机械工程系 10被 植 物 吸 收 进 入 食 物 链 ， 还 能 传 播 大 量 的 病 原 体 ， 引 起 疾 病 。就 目 前 我 国 环 境 的 严 峻 形 势 ， 我 国 政 府 采 取 了 下 列 垃 圾 处 理 政 策 ：（ 1） “无 害 化 ”技 术 政 策 固 体 废 物 “无 害 化 ”处 理 的 基 本 任 务 是 将 固 体 废 物 通过 工 程 处 理 ， 达 到 不 损 害 人 体 健 康 ， 不 污 染 周 围 的 环 境 （ 包 括 原 生 环 境 与 次 生 环 境 ） 。垃 圾 的 焚 烧 、 卫 生 填 埋 、 堆 肥 、 粪 便 的 厌 氧 发 酵 、 有 害 废 物 的 热 处 理 和 解 毒 处 理 等 都 是 “ 无 害 化 ”处 理 工 程 。 在 对 废 物 进 行 “无 害 化 ”处 理 时 ， 必 须 看 到 ， 各 种 “无 害 化 ”处理 工 程 技 术 的 通 用 性 是 有 限 的 ， 它 们 的 优 劣 程 度 ， 往 往 不 是 由 技 术 、 设 备 条 件 本 身 所 决 定 。以 生 活 垃 圾 处 理 为 例 ， 焚 烧 处 理 确 实 不 失 为 一 种 先 进 的 “无 害 化 ”处 理 方 法 ， 但 它 必 须以 垃 圾 含 有 高 热 值 和 可 能 的 经 济 投 入 为 条 件 ， 否 则 ， 便 没 有 引 用 的 意 义 。 根 据 我 国 大 多 数城 市 生 活 垃 圾 平 均 可 燃 成 分 偏 低 的 特 点 ， 在 近 期 内 ， 着 重 发 展 卫 生 填 埋 和 高 温 堆 肥 处 理 技术 是 适 宜 的 ， 特 别 是 卫 生 填 埋 ， 处 理 量 大 ， 投 资 小 ， 见 效 快 ， 可 以 迅 速 提 高 生 活 垃 圾 处 理率 ， 以 解 决 当 前 带 有 “爆 炸 性 ”的 垃 圾 出 路 问 题 。 至 于 焚 烧 处 理 方 法 ， 只 能 有 条 件 的 采用 。（ 2） “减 量 化 ”技 术 政 策 固 体 废 物 “减 量 化 ”的 基 本 任 务 是 通 过 适 宜 的 手 段 减少 和 减 小 固 体 废 物 的 数 量 和 容 积 。 这 一 任 务 的 实 现 ， 需 从 两 方 面 着 手 ： 一 是 对 固 体 废 物 进行 处 理 利 用 ； 二 是 减 少 固 体 废 物 的 产 生 。 对 固 体 废 物 进 行 处 理 利 用 ， 属 于 物 质 生 产 过 程 的末 端 。 固 体 废 物 采 用 压 实 、 破 碎 等 处 理 手 段 ， 可 以 减 少 固 体 废 物 的 体 积 ， 达 到 减 量 并 便 于运 输 、 处 置 等 目 的 。 减 少 固 体 废 物 的 产 生 ， 属 于 物 质 生 产 过 程 的 前 端 ， 需 从 资 源 的 综 合开 发 和 生 产 过 程 中 物 质 资 源 的 综 合 利 用 着 手 。 当 今 ， 从 国 际 上 资 源 开 发 利 用 和 环 境 保 护 的发 展 趋 势 看 ， 世 界 各 国 为 解 决 人 类 面 临 的