毕业论文-垃圾转运站分拣滚筒(60mm)的设计与仿真研究.doc

第一章 前 言垃圾组合筛碎机具有结构紧凑、筛分和粉碎性能良好。特别，把圆筒筛装置细、中粗筛合为一体，并且又把圆筒筛装置和粉碎装置组合在同一机架上。筛分能同时在双层圆筒筛中进行，省去了中料进入细料圆筒筛的皮带输送机，降低了该筛碎机系统的投资。所以造价低、占地面积小。使经过预处理后的垃圾可以实现垃圾资源化、减量化、无害化的最终目标。据了解, 世界垃圾产生量年均增长率达 8.24%，高出世界经济年均增长速度的 2.53 倍。而中国约有2/3的城市陷入垃圾围城的困境.就北京市现日产垃圾13000吨,全年生产495万吨,而且每年以8%的速度递增。最新统计资料显示,1998年全国城市的垃圾年产生量已达1. 13亿,到了2000年,城市垃圾年产量将达1.21.5亿,因堆放而侵占的土地面积将达51082。到2010年,生活垃圾年生产量将达到2.9亿。现状呈以下几点特征:(一) 垃圾中无机成份下降，有机成份明显上升。同时，垃圾容重也由十年前的0.40.6吨/立方米吨下降到0.30.4吨/立方米。(二) 垃圾产量的增加与垃圾容重的下降，带来清运车辆需求的增长,反映了要提高运输效率，减少往复车次，必须考虑压缩运输垃圾的问题。(三) 垃圾成分经济价值低从总体情况来看,我国城市垃圾中无机成分多于有机成分;不可燃成分多于可燃成份;不可堆肥成分多于可堆肥成分。垃圾的处理和利用,在很大程度上取决于垃圾的成分和性质,同时还与技术条件和经济因素有关.正因为如此，全封闭垃圾压缩装置就应运而生。它的出现不仅能高效的压缩垃圾的体积，大大提高了垃圾运输效率，降低运输成本；还能有效的防止垃圾对环境的二次污染。是一种继填埋，焚烧，回收之后又一高效垃圾处理方式，能很好的缓解现今人类所面临的城市垃圾泛滥这一难题.近些年来，我国十分重视城市生活垃圾处理工作，逐年提高环卫基础设施项目的投入。就北京市而言：大屯、小武基、马家楼、五路居个现代化的封闭式垃圾压缩转运站也投入使用。我国首座密闭式垃圾转运站-北京市第四清洁车辆场大屯垃圾转运站，单班设计处理能力每天平均转运垃圾1500吨。垃圾转运站采用高位倒入垃圾,大料槽储存,推料装置两端送料,转运车倒车直接与压装机出口对接,压装机向转运车集装箱压装垃圾,封闭压装,全过程程序控制,液压驱动.北京市首座垃圾压缩站在海淀区后八家建成。压缩站由 3 个并列压缩箱、一台压缩机组成。压缩机通过平行滑动，依次在三个压缩箱内压缩垃圾。每个压缩箱可容纳 5 吨垃圾，压缩箱完全密封，在运输途中不会造成遗洒。而由奥地利Austropressen-Roither公司提供的垃圾压缩设备，可将垃圾压缩为罐头状或桶状。这些设备可产生纵向、横向以及全方位的最高可达50吨的压力，大大提高了垃圾处理的效率。鉴于这种情况，参考了一些国外的专利，在现有设备的基础上，本着要求压缩装置既经济实惠，又简单可靠的标准，本次毕业设计对现有的主流设备进行了全面的设计。全封闭垃圾压缩装置的关键设备是液压系统及传动机构部分，全封闭垃圾压缩装置的使用性能和可靠性由它来保证，因而它是整个设备的核心部分，这里所作的改进也主要是针对这一部分而言的。该设备本着从结构简单、维修方便、经济实用方面出发，对现有的主流设备进行了不小的改进,主要表现在：1.设备总体机构把现有主流设备中的分类和筛选装置合二为一，从而就减少了许多机构的使用，如：传送带。2.垃圾筛选的方式不同于现有先破碎垃圾筛选完成的模式，而是筛选、破碎同时进行的模式。大大的增大了对垃圾筛选的效率。3.额外装置为防止污水横流、臭气冲天、蚊蝇乱飞，影响周边居民的日常生活、休息 在设备中添置了喷头。一方面，通过喷洒除臭剂方式，清除异味。由于实践经验的欠缺和知识的局限性，该设备的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验，评估.最后，还要特别感谢我的指导老师：王科社教授。是在他的悉心指导下，克服了在设计中出现的种种难题。同时还有我的同学，在他们的共同支持下顺利的，按时的完成本次毕业设计。本设计有许多不足之处，恳请老师们批评指正。 第二章 总体设计方案的概况1 用途垃圾滚筒筛选装置能很好解决现今城市出现的“垃圾危机”，作用主要表现在：垃圾组合筛碎机具有结构紧凑、筛分和粉碎性能良好。特别，把圆筒筛装置细、中粗筛合为一体，并且又把圆筒筛装置和粉碎装置组合在同一机架上。筛分能同时在双层圆筒筛中进行，省去了中料进入细料圆筒筛的皮带输送机，降低了该筛碎机系统的投资。所以造价低、占地面积小。使经过预处理后的垃圾可以实现垃圾资源化、减量化、无害化的最终目标。从而避免垃圾对环境造成污染，改善了垃圾转运站卫生环境和环卫职工工作条件，不再出现垃圾脱落飞扬，污水滴漏的二次污染现象，有利于城市卫生和工人健康，减轻工人劳动强度。还城市干净、整洁的容貌，给人们创造美丽的生活、学习、工作环境。2 使用特点垃圾滚筒分类使用的优越性:1.结构简单、实用，而且维修方便；2.安装本装置的投资少，与同类设备相比有价格优势；3.与同类装置相比，在筛选效率上有了进一步的提高；4.提高设备使用效率，大大的缩短垃圾分类等待的时间。2.1 筛选机运行稳定该筛选机采用双层网筛选，分大、小两层，是筛选有层次，有效减少垃圾废物堵塞筛网的可能性。采用链传动传输垃圾出料，由于链传动无需精确的速度，可采用带传动连接电机和链。可确保整机平稳运行。2.2 提高筛分能力降低筛分成本本实用新型的另一目的在于提供最合理的筛碎机的结构布置，其筛分和粉碎设备安装在同一机架上，而且排出的细粒可由同一台皮带输送机运送，具有结构紧凑、合理、占地面积小、造价低等优点。2.3 结构简单、紧凑、实用，使用、安装、维修方便。 3 垃圾筛分装置主要参数3.1 整机主要技术指标整机主要技术指标见表2.1表 2.1整机主要技术指标长宽高总重滚筒转数6500mm2500mm3800mm2598kg10-20r/min3.2 滚筒筛主要技术指标滚筒筛主要技术指标见表2.2表 2.2长内筛直径外筛直径总重容积可装垃圾3600mm950mm1600mm1222kg10.2 m33000k3.3 运输带道主要技术指标运输带道主要技术指标见表2.3表 2.3长宽运送速度540012751. 2 m/min4 垃圾筛选装置的主要结构与说明4.1 该垃圾筛选装置主要由4部分组成:支架、双层垃圾滚筒筛、运输装置、清孔装置。整体安装布置如图1.1 所示：图2.1 垃圾筛选装置整体安装布置4.2 双层垃圾滚筒筛的结构 垃圾滚筒筛的使用状态见图1.2图1.2 双层垃圾滚筒的结构圆筒筛装置位于机架平台上，其圆筒筛体为双层圆筒筛体，具在一用作细筛的外层和一用作中粗筛的内层圆筒形筛网，一与圆筒筛体右侧固定连接的进料滚筒，一个与该筛体左侧固定连接的出料滚筒，并且滚筒的筒孔与圆筒筛体内层筛网的筒孔轴向连通，进、出料滚筒分别提供垃圾熟料筛分的进料口和经内层筛网中粗筛后粗粒垃圾的出料口。而在外层筛网的左侧开设有细筛余料的出料口。二个托圈和一圈形传动齿轮一个固定安装在所说出料滚筒上托圈，另一托圈和一个圈形传动齿轮固定于进料滚筒上，所说的齿轮与装在减速箱输出轴上传动齿轮啮合传动以便双层圆筒筛体作旋转运动。为了使刀、进料口进入的熟料垃圾在筛分过程中逐步下行，在安置上双层圆筒筛体的中心轴线从进料口到出料口与水平面倾斜的交角为在进、出料滚筒和机架平台之间设有二组圆筒筛体转动支承装置，该装置的每组包括一对安装在机架平台上的两托轮机构分别与两托圈之间的纯滚动连接以及一双层圆筒筛体轴向止推装置，该装置包括一固定在机架平台上的惰轮机构与出料滚筒上托圈的滚滑动连接。4.3 清孔装置结构如图1.3所示图1.3 清孔装置的结构为防止圆筒筛体上筛网的堵孔本筛碎机有一个清孔装置，包括一固定在机架上的框架，一轴辊状刷体一个一端固定在框架顶梁上，另一端装有轴承座安装轴辊状刷体的吊臂，该刷体位于圆筒筛体上部，其轴心线与圆筒筛体的轴心线平行，并且刷体的刷毛略穿过外层筛网的网孔。清孔装置的刷体通过圆筒筛体外层筛网对刷毛的磨擦或拨动转动，与此同时刷毛不断地清理筛分过程中所堵的网孔。4.4输送装置结构如图1.4所示图1.4 输送结构装置输送装置由电机驱动带装置，使链轮运动，从而实现较为简单的输送装置，由于垃圾输送速度并不要求过于严格，所以，只需速度平稳、缓慢的行进即可。5 小结5.1垃圾处理方法的比较我国城市垃圾与工业固体废弃物的处理方法主要有：5.1.1 堆肥法，可废物利用。其缺点是工程投资大、生产的肥料肥效低、销售困难；堆肥技术。这项技术目前仍然是处理成本最为低廉和对垃圾资源化处理的技术措施之一, 但堆肥过程中有机物的分解很难完全,无害化难彻底,堆肥时间长,占地面积大,有机肥的肥效较化肥低,有机肥的推广也较困难。5.1.2 焚烧法，其优点是垃圾处理较为彻底，但燃烧过程中会排放大量废气，造成二次污染；产出毒性很大并有致癌作用的”二恶英，这一现象已引起国际社会的高度重视，西方发达国家已在有计划地关闭垃圾焚烧炉。5.1.3 垃圾焚烧技术。我国中等以上城市的垃圾低位热值一般在千焦耳公斤范围内,国内大中城市和经济发达地区已经基本具备了焚烧处理垃圾的条件。而一些中小城市尚不具备该条件,同时又不能在全国范围内进行大范围的推广和应用. 但垃圾焚烧过程中产生的二恶英等有害气体,能引发癌症、皮肤病和生殖障碍,对烟气的处理成本高,同时造成了黑色金属等可资源化有价物的浪费,焚烧处理对垃圾的热值要求高,而我国垃圾有机物含量低,水份含量高,降低了其焚烧价值。5.1.4.卫生填埋法，其缺点是占地面积大、易污染大气和地下水、渗漏水处理难度大；卫生填埋技术。这项技术是处理城市垃圾的最终手段。随着城市垃圾有机成分的增加,有效合理地处理垃圾填埋气体和解决垃圾渗滤液的二次污染问题是实施城市垃圾卫生填埋技术的关键。5.2 结论 由此可见，只有寻求一种既经济有效、又无二次污染的解决方案才是真正可行. 5.4.1既能省时、合理的进行垃圾分类,又可以避免人为垃圾分类过程中、的“跑、撒、滴、漏”对环境造成二次污染。5.4.2此法由于建设和运行费用比较底，操作简单，能有效改善工人工作环境。所以，大吨位固定式垃圾压缩机与普通运输车辆相结合，具有运行灵活方便、劳动强度低、投资额少、运输费用低等优点，适用于大中小城市和集镇生活区，符合我国城市和集镇经济发展水平。那么采用滚筒筛选是一最佳的选择。第三章 垃圾滚筒筛设计及计算1 运动分析及临界速度计算1.1 分析垃圾在滚筒中的受力如图1所示，随着筛筒体转速的增加，垃圾抛落点也开始提高，当增加到某一值时，离心力将大于垃圾重力，此时，垃圾即使升到顶点Z处也不再落下，垃圾发生离心运动。由此可见，离心力和垃圾重力运动的临界条件是: PG （1）式中：P离心力(kN)G一垃圾重力(kN)图1 垃圾在筛筒体内运动分析1.2 分析滚筒筛工作转速 设筛筒体线速度为，垃圾升到A点时:或 （2）式中：N一垃圾重力G的法向分力 (kN) R一筛筒体半径(m) 将G=mg代入(2)得: （3） 因，代人式(3)得: （4） 式中：一垃圾滚筒筛工作转速(r/min) 取g=0.8，于是: （5） 如前所述，筛筒体达到临界转速时，垃圾升至顶点Z不再落下。此时，P=G，=0，D=2R，从而得:(r/min) (6)式中：D筛筒体内径(m) 从式(6)看出，D与呈反比关系，由此可以推知垃圾在筛筒体中，离心状态是从筛筒体的最外层逐步依次向中心方面减小。也就是说，垃圾滚筒筛工作时，如果认为筛筒体内的垃圾有许多层的话，那么，当最外层垃圾处于最有利的工作条件时，其余各垃圾层则处于不利的工作条件。为了使更多的垃圾层处于有利的工作条件，设计垃圾滚筒定所有不同旋转半径的垃圾层集中在某一“缩聚层”上，只要使该层的垃圾处于最有利的工作转速状态，即相当于筛筒中所有各层的垃圾均处于有利的工作状态。按照这种设定，从理论上可以导出有利工作状态的转速计算公式: (r/min) (7)式中：一筛筒体“缩聚层”有利状态的工作转速为了表示方便，通常用筛筒体的实际转速(或工作转速)与临界转速的转速率或转速比价来表示：因此，理想的工作转速n为: (8)提升装置是加在筛筒体进口端的一些纵向板。对于有提升装置的垃圾滚筒筛，理想的工作转速取临界转速的低限值;对于没有提升装置的垃圾滚筒筛，理想的工作转速取临界转速的高限值。在导出筛筒体临界转速公式时曾设定摩擦力与垃圾重力的切向分力相等，垃圾不产生滑动为前提。如果在某种情况下，垃圾发生滑动(垃圾的含水率50%时)，即摩擦力小到不足以平衡垃圾体的切向力时，尽管筛筒体的工作转速或，因为垃圾体有剧烈下滑运动，它也不产生离心运动。如果垃圾的含水率高，这种情况下垃圾滚筒筛可以在超临界转速下运动。超临界转速运动可以提高临界滚筒筛的生产力，但必须根据实际情况由试验确定。对于城市垃圾的分选，垃圾滚筒筛旋转速度可在10r/min一18r/min范围内选取。2 垃圾滚筒筛的倾斜角垃圾滚筒筛的倾斜角会影响垃圾物料在筛筒体内的滞留时间。在城市生活垃圾处理系统中，垃圾滚筒筛的倾斜角通常在范围内选择。有时考虑到最佳的效能(生产力)，也可超出这个范围。可根据下列关系式计算: (9)式中：一垃圾滚筒筛的生产力(t/h)一垃圾的容重，通常生活垃圾的容重，一筛筒体倾斜角旋转速度修正系数 当时，=1.35 当时，=1.85F一充填系数(常用值F=0.250.33)g一重力加速度，3 垃圾进入量进人垃圾滚筒筛的垃圾多少，直接影响滚筒筛的效率，进人量少，筛分效率低;进人量过多，筛筒体内层垃圾容易产生干涉，破坏了垃圾的有效循环，筛分效率反而会降低。所以，合理的垃圾进人量必须按垃圾物流量的实际要求进行确定。由下式计算: (10)式中：G一垃圾的(重力)进人量(kN) D一筛筒体内径(m) L一筛筒体长度(m) 4 生产能力与功率垃圾滚筒筛功率按下列经验公式计算: (kw) (11)垃圾滚筒筛的生产能力与配备的动力，应符合表1的规定。表1生产能力（t/h）15202530 电机功率（KW）5.57.511154.7 Nm，故所选电机合适。3 主轴轴承配置形式主轴支承分径向和推力（轴向）支承。角接触轴承（包括角接触球轴承和圆锥滚子轴承）兼起径向和推力支承的作用。推力支承位于前支承内，原因是滚筒筛的坐标原点常设定在主轴前端。本加工中心主轴转速100-8000 r/min，采用适应高速要求的轴承配置形式。角接触球轴承既可以承受径向载荷，又可以承受轴向载荷。如图，前支承采用3个超精密级角接触球轴承组合方式，最适应高速化方式，而且轴承精度高，能保证较高的回转精度。常用的接触角有两种：15（编号为7000C型）和25（编号为7000AC型），选择接触角，其轴向刚度较高。DB组配 DF组配 DT组配这种轴承为点接触，刚度较低。常采用多联组配的方法来提高刚度和承载能力，如图，有三种基本组配方式：背靠背、面对面和同向组配，代号分别为DB、DF和DT。三种方式两个轴承都能共同承受径向载荷。DB、DF组配都能承受双向轴向载荷；DT只能承受单向轴向载荷。但DB组配的支承刚度较大，同时比DF组配更适合高速运转，因此采用背靠背组配，即DB组配方式。面对面组配常用于丝杠轴承。后支承结构，有采用两个角接触球轴承支承的，也有采用一个NN3000型圆柱滚子轴承支承的，如图所示。主轴运转时必然产生热膨胀，为了吸收这个热量，希望后支承能在轴向移动。NN3000型圆柱滚子轴承正好具有这个功能，而角接触球轴承由于施加了预紧，轴向不能移动。因此，后支承采用一个NN3000型圆柱滚子轴承来支承。3 主轴轴承4.1精度轴承精度分为2、4、5、6、0五级，其中2级最高，主轴轴承以4级为主，记为P4。精密加工中心主轴前支承轴承选用2级。本加工中心主轴前支承轴承选4级即可，主轴后支承轴承精度可比主轴前支承轴承低一级，选用5级。4.2速度决定轴承速度性能的是速度因子d，d（mm）是轴承的中径，n（r/min）是转速。脂润滑，前支承为的三联角接触球轴承，轻预紧，后支承为NN3000K圆柱滚子轴承，d=0.60。4.3轴承类型同一内径的轴承，有不同的外径，不同的截面尺寸，可分为超轻型、特轻型、轻型、中型、重型等。滚筒筛主轴轴承以特轻型为主。本加工中心选用特轻型，在轴承代号的倒数第三位，0代表特轻型。4.4轴承配合量前支承采用3个超精密级角接触球轴承，这种轴承与主轴配合采取04过盈配合，而外圈与套筒孔的配合则采用04间隙配合；后支承为NN3000K圆柱滚子轴承，这种轴承与主轴配合采取15过盈配合，而外圈与套筒孔的配合则采用05间隙配合。4.5预紧力装配后，由于过盈，内圈将涨大，外圈将缩小，故预紧力将增大。对于一般情况，即轴公差为js4，孔公差为JS5，钢制主轴，钢或铸铁壳体，具有足够的壁厚，装配后预紧力F。式中 装配前的预紧力；轴承系数；接触角系数（）；预紧级别系数（轻预紧为0.92）前支承为特轻型三联角接触球轴承，轻预紧，型号7020AC，一对轴承的预紧力为500N，则三联角接触球轴承装配前的预紧力=5001.35=675N。查轴承系数线图，=1.8，=1.0，=0.92。装配后预紧力F=6751.810.92=1117N。 5 主轴前后支撑的跨距5.1 初选主轴直径查表，当主轴电机功率P=7.5kw时，滚筒筛驱动主轴D=75100mm。5.2 求轴承刚度滚筒筛工作时，主轴力为F=2474.4N，轴向分力F=1237.2N，估算时，先暂取初值3，即=3a=390mm。如图所示，前后支承支反力分别为：=2474.4（1+1/3）=3299N；=2474.41/3=825N5.2.1 前轴承为角接触球轴承其径向刚度为：K选用7020AC型角接触球轴承，轴承接触角，滚动体列数i=1，每列球数Z=20，球径=14.288mm，额定动载荷=75kN。对于球轴承，刚度与载荷的1/3次幂成正比，预紧力对刚度的影响是明显的，计算时要考虑预紧力。预紧力为=1117N。作用于轴承上的径向载荷：=3299+1117=7074.7N。5.2.2 后支承为NN3000型圆柱滚子轴承其径向刚度为：K选用NN3016/W33型，iZ=226=52，滚子有效长=9mm，额定动载荷=112kN。对于滚子轴承，刚度与载荷的0.1次幂成正比，载荷对刚度的影响不大，计算时可以不考虑预紧。故作用于轴承上的径向载荷。K=213.65.3 主轴最佳跨距的选择主轴端面惯性矩：I=296.8。查线图，3.05。与假设值相差很小，故跨距=390mm合适。6 轴承的轴向刚度及轴承润滑7020AC型角接触球轴承，轴承接触角，滚动体列数i=1，每列球数Z=20，球径=14.288mm，额定动载荷=75kN。对于球轴承，刚度与载荷的1/3次幂成正比，预紧力对刚度的影响是明显的，计算时要考虑预紧力。预紧力为=1117N。作用于轴承上的轴向载荷=5869.4+1117=6986.4N。 加工中心的主轴润滑方式有：脂润滑、油液循环润滑、油雾润滑、油气润滑等方式。其中脂润滑是目前在加工中心的主轴轴承上最常用的润滑方式，而油液循环润滑存在漏油和回油问题，因此本加工中心的主轴前、后支承轴承均采用脂润滑方式。所用脂种类：2号精密滚筒筛主轴脂（SY1417-80）。主轴前端密封方式：迷宫式密封。主轴后端密封方式：密封圈密封。7 轴承寿命查滚动轴承样本，可知7020 AC型角接触球轴承的=75kN，C=74.8kN。NN3016型圆柱滚子轴承=112kN，C=175kN。7.1 求轴承受到的径向载荷和=3299N；=825N。7.2 求轴承的计算轴向力圆柱滚子轴承不承受轴向力，故轴向力只由前支承轴承承受。对于7000AC型轴承，派生轴向力。轴承轴向力。轴向外载荷1237.2+0.042227=1326.28N。=1326.28+2243.32=3569.6N。7.3 求轴承的当量动载荷和查1p213表，径向载荷系数和轴向载荷系数分别为X=0.41，Y=0.87。运转中有中等冲击载荷，。7.4 计算轴承寿命。8 带传动设计8.1 计算设计功率由表查得工况系数为1.3，设计功率为2.32Kw8.2 选定带型根据设计功率和转速选取SPZ型8.3 选定带轮基准根据结构紧凑，根据图和表选用=100mm大轮基准直径，取301mm8.4 验算带速8.5 初定中心距 根据传动的结构需要初定a带入数据有初定中心距为200mm8.6 确定基准带长带入数据有带长为590.6mm，取带长为560mm8.7 计算实际中心距带入数据有实际中心距为984.7mm 安装时则需要最小的中心距为： 张紧或补偿伸长作序最大中心距为：8.8 计算小带轮包角8.9 确定带的根数 窄V带的根数 包角系数； 长度系数； 单根V带的基本额定功率；单根 V带额定功率的增量。 弯曲影响系数 传动比系数 所以，得单根V带额定功率，带入根数计算公式Z=2.54根，取3根。8.10 确定带的预紧力 考虑离心力的不利影响，单根V带所需的预紧力为q每米V带的质量所以，=322.81N8.11 带作用在轴上的压力带的根数； 单根带的预紧力；主动轮上的包角。带入数据有压力为1934.188N。9 链传动设计 采用滚子链传动9.1 选择链链轮齿数假定链速为0.6-3，选取小链轮齿数为18 ，从动链轮齿数为i18=369.2 计算功率 由表查得工作情况系数为1，故功率为1.426Kw9.3 确定链条节数初定中心距a=40P,则链节数为 取108节9.4 确定链条节距由图按小链轮转速估计，链工作在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏，可查得小链轮齿数系数为选取单派链，得多排链系数为1.0故所需传递的功率为1.487Kw根据小链轮转速n=3.58r/min及功率，由图选链号为20A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由表查得链节距P=31.75mm9.5 确定链长L及中心矩a,a=374mm中心距减小量=(0.002-0.004)a=1.384-2.696mm实际中心距=a-=371.304-372.652取=3709.6 验算链速v=0.8233,与原假设符合9.7 作用在轴上的压轴力有效圆周力F=1000P/v=10001.487/0.823=1806.8N按水平布置取压轴力系数1.15,G故Q=1806.81.15=2077.82N9.8 验算小链轮毂空由表查得小链轮轮毂，许用最大直径为59mm，其小于轴直径，所以适用。第五章 技术经济与市场前景分析1 城市生活垃圾清运模式特点1.1 清运模式的特点分析1.1.1 目前我国各大城市主要的生活垃圾清运模式有如下6种用普通翻斗车清运用自装密封垃圾车清运用普通垃圾压缩车清运用大容量垃圾压缩车清运用小型普通垃圾中转站+普通翻斗车清运用垃圾压缩中转站+普通翻斗车清运下面介绍它们各自的特点用普通翻斗车清运这是早期应用最广泛的一种清运模式,它的车型技术成熟、价格低廉、维修方便,配备专门的装车工人或设备。但运输过程中易造成二次污染,卫生条件差,亏载比较严重,适合欠发达的中、小城市使用。1.1.2 现有的转运站一般有以下几种形式前端分选，后端压缩二层楼式中转站，收集车直接上二楼卸料平台，将垃圾直接卸入压缩机压缩腔 简易的坡道、收集车二坡道，将垃圾卸入压缩机压缩腔 简易平房或简易厂房，收集车将垃圾卸入压缩机的翻斗中简易平房或简易厂房，收集车将垃圾卸入集装箱内在北京，目前比较典型和先进的垃圾转运站是采用高位倒入垃圾,大料槽储存,推料装置两端送料,转运车倒车直接与压装机出口对接,压装机向转运车集装箱压装垃圾,封闭压装,全过程程序控制,液压驱动.这些现代化的封闭式垃圾转运站有大屯、小武基、马家楼、五路居垃圾转运站。但目前还没有分类收集分类转运的转运站。大多数都是密闭集装箱式垃圾转运站，由于其设计容量与实际装载量相差甚远，运输亏载量已达50。此外，运输污染、浪费能源等问题，也已成为城市垃圾清洁有效清运的难题。有关人士测算，采用垃圾压块机组设备后，每座垃圾中转站每年可节省设备折旧费及运费12万多元。2 技术经济指标分析 蓬松的垃圾密度为0.5t/m左右，经压缩，垃圾的密度可以达到1t/m，考虑大包裹在运输过程膨胀，其密度保持在0.9t/m左右。垃圾中水分被挤压出来，密实度增加，体积缩小，不仅给运输而且给填埋操作带来极大的方便。其优点主要体现在以下几个方面：2.1 增加垃圾车的运输效率.由于垃圾经压缩后体积减少,密度增大,可以更为有效的利用垃圾车的容量.若采用散装运输,10t的垃圾车只能装运5t的垃圾,压缩打包后可以充分利用10t的运输能力.提高运输效率,其经济效益是明显的.目前, 就国内首座垃圾压缩转运站北京市第四清洁车辆场大屯垃圾转运站，单班设计处理能力每天平均转运垃圾1500吨从中转站运送1t垃圾到填埋场的成本是30元左右,若按增加运输效率30%计,在同样车次的情况下,可节约运输成本30%,1年下来可节约近500万元。3.2 同样,压缩也提高了填埋场的容积利用率。散装的垃圾经推铺压实后密度可以达到0.7t/m，但散装的垃圾经压缩处理后的密度高，经膨胀后可以达到0.9t/m,因此可填埋更多的垃圾，延长填埋场的使用年限。3 市场前景分析3.1 城市垃圾现状与危害地球上,人类在其生产活动、经济活动与生活当中无时不产生大量的垃圾,而数量将成倍地增长。就城市垃圾而言,主要来源于居民生活、商业机关和市政维护、管理部门产生的固体废物。如今,随着资源开发和城市化进程的迅速发展,无论是发达的工业国家,还是正在逐步崛起的发展中国家,城市垃圾已成为一个不可避免、难以回避的严重现实问题。尤其是城市化进程的加快,实际上是人居环境,从自然向乡村、向集镇、向城市演变的过程,即是一个破坏原有的自然生态环境,重建新的人工生态环境的过程。许多城市楼房密集、街道交错,高楼大厦代替了森林,水泥路面代替了草地、绿野。城市生态高度人工化,是造成城市垃圾问题的主要污染源。加之,城市人口的爆炸式猛增,使城市逐渐变成了“荒漠化”。据有关方面的统计,2000年全世界城市人口已上升到世界人口总数的54 7%,发达国家城市人口更高达80%以上。城市人口的增长,进一步加重了城市垃圾问题的严重性。人多产生的垃圾就多。去年,在广汉市召开的“全国城市生活垃圾处理及资源化利用经验交流会”上,公布了一组惊人的数字:全世界平均每天新增加垃圾490万,高出其可再生资源的近6倍。如果按这样的速度推算,到2010年全世界垃圾年产量可达到87亿多吨。近年来,我国城市垃圾的产生总量也在大幅度上涨,并且每年以8%10%的速度增长,年产生垃圾量已超过1亿多吨,占世界总量的1/4以上。城市垃圾已成为威胁着人们生存的环境问题。世界各国照此发展下去,地球将变成自然界最大的垃圾箱,21世纪将成为垃圾的世纪,这绝不是危言耸听。垃圾是人们生活消费的副产品,由于人们环保意识的淡薄,习惯将用过之后的东西随便乱扔,才成为一个环境问题。看看旅游胜地,到处可见游人丢弃的各种吃剩的东西,人们玩到哪里,吃到哪里,就丢到哪里,人为的制造垃圾。有资料显示,仅我国在1995年被丢弃的废旧塑料物竟达200万。这些在自然界中不易分解的塑料,便形成大量的“白色污染”。据了解,城市垃圾的一部分由环卫工人送入垃圾处理厂,但更多的则运到郊外堆放到露天垃圾场。许多地方已出现垃圾包围城市并逐渐向郊外农村蔓延的趋势。这样,日复一日,年复一年,城市垃圾在郊外农村的堆放便形成了大大小小的垃圾堆。据一项航空遥感监测,广州市近郊农村地面堆放的各类固体废弃物占用的土地面积已达165 82,其中垃圾堆就占有69 62,占堆放土地总面积的41 6%;又如,仅重庆市平顶山堆积的垃圾已多达8万多吨。 城市垃圾的堆放危害性很大,已严重危及人们自身的存在。首先,长期堆放的垃圾,不仅侵占了大量的农田、占用了大量土地,也影响城市景观和环境的污染。据统计,到1997年,仅我国城市垃圾历年来的堆放量已高达60多亿吨,侵占了5万2的土地。未经过处理或严格处理的城市垃圾肥,若用于农田,会破坏土壤的团粒结构和理化性质,使土壤保水、保肥能力下降。如贵阳市曾施用这种垃圾肥,就造成市郊蔬菜地土层渣化;南京市施用未经过严格处理的垃圾肥,致使土壤内产生大量的蛔虫卵,超过正常标准的近20倍。其次,露天堆放的垃圾场地,臭气熏天,给鼠类、蚊蝇和细菌提供了繁殖的场所;垃圾堆排放出的大量氨、硫化物等污染物,易于传染各种疾病;垃圾堆易于腐烂,会产生大量的酸性和碱性有机污染物,溶解垃圾中的重金属,成为有机物、重金属和病原微生物集中的污染源,污染地表水或渗透地下水,造成水资源的严重污染,危害极大;还有不经过有效处理的垃圾长期堆放,容易发酵,产生的沼气会引起爆炸事故。如1994年12月4日,重庆市大溪沟就曾发生了一起罕见的垃圾爆炸事件,造成人员伤亡;1995年,北京市昌平县一垃圾堆放场连续发生三起垃圾爆炸事件,危及周围的居民。由此可见,垃圾已成为污染和影响城市的一个严重突出的问题。垃圾不仅污染了城市的水源和空气,孳生着大量各种传染病菌,同时也潜伏着资源危机。而今,城市垃圾公害已成为人类面临的一个普遍性的环境问题,关系着人口、资源、环境是否能协调发展。客观事实表明,人与自然环境是一种相互依存、相互制约、相互作用的关系。当这种关系相对平衡时,人与自然就处于一种和谐状态。这是人类社会可持续发展的必然要求和根本保证。反之,当人类活动排出的废弃物超过自然的承载与净化能力时,就会打破人与环境的平衡状态,其结果是人类将受到环境的惩罚,人类本身的前景也会处于危机之中。因此,城市垃圾已成为我们不能不认真对待的一个紧迫的严峻问题。3.2 城市垃圾的处理与思考城市垃圾处理,已日益成为世界范围内一个普遍关注的问题,是一项十分艰巨的综合性、系统性的工程。如果垃圾不及时、合理处理,将会对城市及周边环境造成很大的污染,给人类带来极大的危害。因此,在对城市垃圾的处理问题上,世界各国已不再仅仅停留在如何控制和销毁这一传统的老观点上,而是采取积极态度和有力措施,进行最大限度的回收和综合利用,以创建具有良好经济效益的“垃圾产业”。一句话,是为了净化城市生态环境,保持人与自然的和谐共处状态。目前,世界上许多国家,尤其是一些先进国家,对城市垃圾的处理曾采用过多种办法,如就地焚烧、挖坑填埋、易地堆放、公海倾倒、转移他国或分类回收、综合利用等等。其中,填埋和堆放式,这种方法比较简便,与其他方法相比也省钱。但是,这种方法如前所述,需要占用大量的场地,还潜伏着很大的弊端和危害。所以,许多先进国家都不完全采用这种方法。至于公海倾倒和转移他国,笔者认为,这是非常不道德的,也不利于人类保护环境的行为。焚烧式,其优点是可以把焚烧垃圾的热量用于发电或供电。据统计,每吨垃圾的发热量相当于0 .5煤。因而,“垃圾发电”在国际上已开始成为一种新的投资热点;加之,焚烧后的剩余物已大大减少,可以把垃圾污染程度降低,所以不失为一种有效的处理办法。例如,澳门就是采用这种方法,先后建成了日处理900的垃圾焚烧炉。但是,焚烧式也有其最大的缺点,就是建设投资大,在焚烧的过程中会产生二次污染或重复污染,尤其是排放出的二英物质毒性很大,有致癌作用,已经引起了国际社会的普遍关注。2000年,欧盟通过法令,对垃圾焚烧场排放出的有毒气体进行了严格限制规定:欧盟成员国内所有垃圾焚烧场排放出的气体,每3所含的二英不能超过0.2毫微克(毫微,即十亿分之一),而每3气体中所含的一氧化氮不能超过200毫微克;还规定,焚烧垃圾必须单独进行,处理费用不应由消费者负担,而应由制造者支付。结果,法国东北重镇梅斯仅有的一座垃圾焚烧场就因为排放出的二英气体含量严重超标,则被迫关闭。分类处理、综合利用式,是使垃圾变“金矿”的最有价值、最科学的方法。对垃圾进行分类处理,能使大部分的垃圾变成可以利用的工业原料,剩下的少部分垃圾才是废物。一般说来,城市垃圾可以分为再生垃圾(如废纸、废塑料、废橡胶、废金属、废玻璃制品、废旧家具等)、不可再生垃圾(如果皮等)和有害垃圾(如废灯管、废显像管、废电脑、废电池等)。把废物变为财富,把有害之垃圾变为有利之宝,这是物质循环利用的好方法,既节约了资源,又防止了污染,还起到了净化城市环境的作用。据有关专家估计,仅我国垃圾中的再生资源值每年就可达250亿元,这是一笔很可观的垃圾产业的经济收入。可见,城市垃圾潜在着极大的资源。据最新的统计资料表明,西方一些发达国家在垃圾的焚烧和分类处理、再利用方面,做得比较好。如,在丹麦城市垃圾的焚烧和再利用率方面已达到85%,瑞典达到69%,法国达到42%。在垃圾分类回收方面,德国做得很出色。无论是在居民庭院、住宅楼旁,还是在街道或停车场等公共场所,都会看到排列整齐的各色垃圾桶:蓝色的用于收集纸制垃圾;黄色的专装塑料、金属等各种包装垃圾;绿色的用来收集杂草、树枝等植物垃圾;棕色的用于厨房及生活垃圾;黑色的则用于需要特殊处理的垃圾,如电池、灯泡等。此外,在每条街道的固定地方,还设有专“吃”不同颜色玻璃的垃圾桶。而今,德国人已对86%的垃圾实行了分选。在北欧的芬兰,除了一般的垃圾分类,政府还提出了“生物垃圾”的概念,规定生物垃圾的利用率要超过60%。所谓生物垃圾,指的是生活垃圾中的植物垃圾、剩饭剩菜和食品等,由于可以发酵利用,应单独处理。所以,在芬兰不少人家的房前屋后或花园里,都摆放着美观的绿色发酵容器。居民们把自己家里的剩饭剩菜倒在里面,不仅减少了垃圾数量,还自造了种草养花的肥料。又如,美国波特兰鞋业公司于1993年开始生产再生鞋,原料是城市废弃的轮胎、纸袋、纺织品,成本降至过去1/5,利润却猛增到1 25倍。日本制衣企业山喜公司与帝人和日清公司合作,生产出原料中25%为废塑料瓶的再生聚酯衬衣、血衫、运动服和工作服,公司利润增加了几倍。这说明,城市垃圾只要认真分类回收、综合利用,将大大缓解环境污染和资源短缺的现象,垃圾已被列为经济持续发展的“第二资源”,是一种总量在不断增长的资我国城市垃圾处理的水平一直很低,20世纪80年代以前,城市垃圾长期依靠直接堆放和其他简易处理方法消化,城市垃圾处理问题欠帐很多。近几年来,我国已陆续兴建了一批城市垃圾处理设备和大、中型垃圾卫生填埋场,如日处理达2000的北京阿苏卫生填埋场、日处理12000的广州大田山卫生填埋场和相同规模的杭州天子岭卫生填埋场以及日处理350的广州中山市卫生填埋场等等,使垃圾处理得到了有序的发展。据有关媒体报道,我国仅在1998年至1999年两年间,就投资180多亿元用于处理城市垃圾。目前,已在北京、上海、南京、杭州、广州、厦门、桂林和深圳等8个大城市开始实行生活垃圾分类回收试点,首先实施废电池、废纸和废塑料的分类收集和回收。“十五”期间,我国将加大环境保护力度,把改善生态、保护环境作为经济发展的重要内容。为此,如北京市则提出到2001年底,全市垃圾无害化处理率将达到80%,到2005年,将力争实现垃圾无害化处理率100%;2002年,北京市区内的所有单位和城市镇居民生产的垃圾要进行分类回收,到2005年,垃圾资源回收利用率达到30%,工业固体废物综合利用率达到90%,使首都成为空气清新、环境优美、生态良好的现代化大都市。又如南京市还制定了“垃圾袋装化、运输密闭化、处理无害化、收集分类化”四步走的措施,在城市居民中实行生活垃圾袋装,撤除了遍及大街小巷的8000多个露天垃圾箱,使南京成为全国大城市中第一个实现垃圾袋装化管理的城市,袋装率一直保持在95%以上。4 市场前景预测在美国的垃圾处理到2010年要达到填埋占40%，回收占50%，焚烧占10%的目标。目前不同地区，比例不同，如在新英格兰地区，填埋占36%，回收占33%，焚烧占31%；而在西部，填埋占58%，回收占39%，焚烧只占3%。垃圾处理费用也不尽相同，如佛蒙特州的填埋费最高，每吨75美元；其次是麻州，每吨填埋费是67美元；新罕不什尔州每吨66美元；缅因州每吨65美元；特拉华州每吨58美元；新泽西州每吨55美元。全美平均填埋费为37美元。焚烧费最高的地区也都在东北部的几个州，平均焚烧费为每吨120-140美元，全国平均焚烧费用约为70美元。 在“21世纪中国城市垃圾问题对策研讨会”上,有关部门发表了今后十年城市垃圾处理工作的设想,要点如下:1、从投资水平和市场需求出发,初定以卫生填埋为主、焚烧和堆肥为辅的方针,以把垃圾达标处理率由目前的13%提高到2006年的50%和2010年85%的目标。各种处理方式的单位投资如下表:表 5.1处理方式卫生填埋堆肥焚烧(国内技术)焚烧(引进技术)投资(万元/吨)8 - 8012 - 1820 - 20060 - 701、 为达上述目标,十年应建处理设施如下表:表 5.2处 理方 式卫生填埋焚烧堆肥新增处理能力（万吨/日）“十五”“十一五”8812113、为完成上述目标,“十五”需投资120亿元,“十一五”投资需185亿元,再加上车辆新增和更新资金约145亿元,总计约450亿元. 5 小结根据在“21世纪中国城市垃圾问题对策研讨会”上,有关部门发表了今后十年城市垃圾处理工作的设想，我们可以很清晰的看到卫