第8章_固体废弃物处理设备

1、第七章 固体废弃物处理设备 v7.1输送设备 7.1.1带式输送机 v带式输送机是一种广泛应用的连续输送机械， 它可用于输送块状和粒状物料，进行水平方向 和倾斜方向输送。 v带式输送机的工作原理是利用一根封闭的环形 带，由鼓轮带动运行，物料放在带上，靠摩檫 力随带前进，到带的另一端（或指定位置）靠 自重（或卸料器）卸下。 带式输送机 的主要部件为 带、托架、鼓 轮、传动装置、 张紧装置、加 料装置和卸料 装置等。 7.1.2螺旋输送机螺旋输送机 v螺旋输送机是一种应用广泛的输送机械，可用于加料、 混料等操作。螺旋输送机的工作原理是利用旋转的螺旋， 推进散状的物料沿金属槽向前运动。物料由于重力和

2、与 槽壁的摩擦力作用，在运动中不随螺旋一起旋转，而是 以滑动的方式沿物料槽移动，其情况恰似不能旋转的螺 母沿着螺杆做平移运动一样。 v螺旋输送机主要用于水平方向运送物料，也可用于倾斜 输送，但倾斜角度一般小于 200，当然有时也有利用螺 旋输送机作垂直输送的情况。 v螺旋输送机的结构如图7-3所示，主要由机槽、螺旋、 轴和轴承等组成，传动装置则在轴的一边。 v1.螺旋 v螺旋是由转轴和叶片(装在转轴上)构成，螺旋叶片的形 状主要有全叶式、带式、叶片式和成型叶片式等四种， 如图7-4所示。全叶式结构最简单，推力和输送量都很 大，效率很高，特别适用于松散物料。对于粘稠物料适 宜用带式螺旋。叶片式和

3、成型叶片式在输送物料的同时， 往往还对物料具有搅拌、揉捏及混合等作用。 v螺旋叶片大多有薄钢板冲压而成，然后焊接到轴上。螺 旋的旋转方向有左旋和右旋之分。在同一根轴上，有时 可以一半是右旋，一半是左旋，这样可将物料同时从中 间输送到两端，或从两端输送到中间。螺旋与机槽有一 定的间隙，一般为515mm，间隙太大输送效率将降低。 v2. 轴 v螺旋输送机的轴可以是空心轴，也可以是实心轴，一般 制成24m长一段，然后按需要连接起来。通常用钢管制 成空心轴，因为空心轴重量轻，又方便互相连接。 7.2.1压实设备压实设备 v1.金属类废物压实器金属类废物压实器 v分类：主要有三向联合式压实器和回转式压实

4、器。 v 三向联合式压实器三向联合式压实器 图7-5是适合压实松散金属废物 的三向联合式压实器，它具有三个互相垂直的压头，金 属被置于容器单元内，而后依次启动1、2、3三个压头， 逐渐使固体废物的空间体积缩小，容重增大，最终达到 一定尺寸。压后尺寸一般在2001000mm之间。 v 回转式压实器回转式压实器 图7-6 是回转式压实器示意图。废物 装容器单元后，先按水平压头1的方向压缩，然后按箭 头的运动方向驱动旋动压头2，最后按水平压头3的运动 方向将废物压至一定尺寸排出。这种压实器适宜于压实 体积小、质量轻的固体废物。 图图7-5 三向联合压实器三向联合压实器 图图7-6 回转式压实器回转式

5、压实器 v2.城市垃圾压实器城市垃圾压实器 v城市垃圾压实器可分为高层住宅垃圾压实 器和城市垃圾压实器。 v高层住宅垃圾压实器工作示意图见图7-7， 垃圾从滑道中落下后，经压壁压缩后不断 地被压缩到容器中，最后可将压实的垃圾 装袋。 （a）1垃圾投入口；垃圾投入口；2容器；容器；3垃圾；垃圾；4压臂压臂 （b）1垃圾；垃圾；2压臂全部缩回压臂全部缩回 （c）1已压实的垃圾；已压实的垃圾；2压臂压臂 图图7-7 高层住宅垃圾压实器高层住宅垃圾压实器 7.2.2破碎设备破碎设备 v冯冯罗尔（罗尔（Von Roll）往复式剪切破碎机）往复式剪切破碎机 v结构如图7-8所示，固定刃和可动刃通过下端活

6、动铰轴联结，犹似一把剪刀。开口时侧面呈V字 型破碎腔，固体废物投入后，通过液压装置缓缓 将活动刃推向固定刃，将固体废物剪成碎片 （块）。往复式剪切机有7片固定刀和6片活动刀， 宽度为30mm，破碎物的尺寸为30cm，该破碎 机的处理量视废物的种类可达 80150m3/h。 图图7-8 Von Roll型往复剪切机结构图型往复剪切机结构图 林德曼（林德曼（Lindemann）型剪切破碎机）型剪切破碎机 v如图7-9所示，该机由预压机和剪切机两部分 组成，固体废物先进入预压机，通过一对钳 形压块的开闭将废物压缩后进入剪切机。剪 切机由送料器、压紧器和剪切片组成。固体 废物由送料器推到刀口下方，压紧

7、器压紧后 由剪切刀将其剪断。 旋转破碎机旋转破碎机 其结构如图7-10所示，该机由固定刃（12片）和旋转 刃（35片）及投入装置等构成。固体废物在固定刃和旋 转刃之间被剪断。其缺点是当混入硬度大的杂物时，易发 生操作事故。故该机不适于破碎硬度大的废物。 11夯锤；夯锤；22刀具；刀具；33推料杆；推料杆；44压块压块 11旋转刀；旋转刀；22固固 定刀定刀 图图7-9 7-9 林德曼型破碎机林德曼型破碎机 图图7-10 7-10 旋转剪切破碎机旋转剪切破碎机 冲击式破碎机冲击式破碎机 冲击式破碎机主要类型：反击式破碎机、锤式破碎机 和笼式破碎机三种。 锤式破碎机锤式破碎机 锤式破碎机是利用冲击

8、摩擦和剪切作用将固体废物破 碎。锤式破碎机分为单转子和双转子两种；单转子又分为 可逆与不可逆式两种。不可逆式锤式破碎机，转子的转动 方向如箭头所示（见图7-12a）。可逆式锤式破碎机，转 子首先向某一个方向转动，该方向的衬板、筛板和锤子端 部就受到磨损。磨损到一定程度后，转子改朝另一个方向 旋转，利用锤子的另一端及另一个方向的衬板和筛板继续 工作，从而使设备继续工作的寿命几乎提高一倍。目前最 常用的是可逆式单转子锤式破碎机。双转子锤式破碎机见 图7-17。 图图7-12 单转子锤式破碎机示意图单转子锤式破碎机示意图 颚式破碎机颚式破碎机 颚式破碎机有简单摆动式和复杂摆动式两种。 图7-18是国

9、产2100mml500mm简单摆动颚式破碎机的 结构示意图。它主要由机架、传动机构、工作机构、 保险装置等部分组成。工作时，皮带轮带动偏心轴旋 转时，偏心顶点牵动连杆上下运动，也就牵动前后推 力板作舒张及收缩运动，从而使动颚时而靠近固定颚 ，时而离开固定颚。动颚靠近固定顿时即对破碎腔内 的物料进行挤压、搓、碾等多重破碎，使物料由大变 小，逐渐下落,直至从排料口排出。 图图7-18 简单摆动颚式破碎机简单摆动颚式破碎机 图图7-19 复杂摆动颚式破碎机复杂摆动颚式破碎机 球磨机球磨机 图7-21为滚筒式球磨机构造示意图，它主要由圆柱形 筒体、端盖、中空轴径、轴承和传动大齿圈等部件组成， 筒体内装

10、有直径为25150mm的钢球，其装入量是整个筒体 有效容积的25%50%。筒体内壁设有衬板，除防止筒体磨 损外，兼有提升钢球的作用。筒体两端的中空轴径有两个 作用：一是起轴颈的支撑作用；二是起给料和排料的漏斗 作用。工作时将需加工的物料放入球磨罐内加盖，拧紧压 盖螺钉，即可启动工作。 工作原理是：电动机通过联轴器和小齿轮带动大齿圈 和筒体缓缓转动。当筒体转动时，在摩擦力、离心力和衬 板共同作用下，钢球和物料被衬板提升，当提升到一定程 度后，在钢球和物料本身重力作用下，产生自由泻落和抛 落，从而对筒体内，底角区内的物料产生冲击和研磨作用， 使物料粉碎。物料达到磨碎细度后，由风机抽出。 图图7-2

11、17-21球磨机结构示意图球磨机结构示意图 7.3.1筛分设备筛分设备 固定筛固定筛 筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平安装或倾 斜安装。这种设备由于构造简单、不耗动力，设备费用底且维修方 便，在固体废物处理中应用广泛。 滚动筛滚动筛 滚动筛又叫转筒筛，其筛面为带孔的圆柱形筒体， 如图7-22所示。操作时筛筒在传动装置带动下绕轴缓缓旋转；固体 废物由筛筒一端给入，被旋转的筒体带起，当达到一定高度后应重 力作用自行落下，如此不断地做起落运动，使小于筛孔尺寸的细粒 透筛，而筛上的产品则逐渐移到筛的另一端排出。为使废物在筒内 沿轴线方向前进，筛筒轴线应倾斜3050安装。 惯性振动筛惯性振动筛 惯

12、性振动筛是利用不平衡物体的旋转所产生的离 心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。 图图7-22 7-22 滚动筛滚动筛 图图7-237-23惯性振动筛原理示意图惯性振动筛原理示意图 7.3.2重力分选设备重力分选设备 1.1.水平气流风选机水平气流风选机 图7-25为较成功的水平气流风选分离系统，此 系统获得了美国专利。该分离器上部设有粉碎机 2，其破碎转子3由轴1带动旋转。风机吹出的空 气从侧面进入，破碎后的垃圾落入气流工作室内 。水平气流使金属等重物料和较轻的物料分别落 人9、8、7三条输送皮带上。图中6、10为导料板 ，用以防止垃圾掉到输送带之间。废纸、织物、 塑料薄膜及细灰粒等被气流带入5

13、，并在风机4产 生的气流推动下被带入其他处理装置中。此系统 简单、紧凑，工作室内没有活动部件，但却有较 高的分选效率。 图图7-25 7-25 美国水平气流风选机分离系统美国水平气流风选机分离系统 7.3.37.3.3磁力分选设备磁力分选设备 磁力分选(简称磁选)是利用固体废物中各种物质的磁性差异 在不均匀磁场中进行分选的方法。在固体废物的处理系统中，借助 磁选设备产生的磁场使铁磁物质组分分离，其主要目的是回收或富 集黑色金属，或是在某些工艺中用以排除物料中的铁质物质。 图图7-29 永磁磁辊筒的结构示意图永磁磁辊筒的结构示意图 图图7-30 电磁辊筒的结构示意图电磁辊筒的结构示意图 2.悬挂

14、带式磁力分选机悬挂带式磁力分选机 图7-32为此种磁选机的工作原理示意图。在垃圾输送带 的上方，离被分选的物料的一定高度上(通常500mm)悬 挂一大型固定磁铁(永磁铁或电磁铁)，并如图所示配有一 传送带。当垃圾通过固定磁铁下方时，磁性物质就被吸附 在此传送带上，并随同此带一起运动。磁性物质被送到小 磁性区时，自动脱落，从而可实现铁磁物质的回收。 辊筒磁选机分选示意图辊筒磁选机分选示意图 悬挂带式磁力分选机原理图悬挂带式磁力分选机原理图 7.4固体废物焚烧设备固体废物焚烧设备 v 垃圾焚烧是固废处理的一种重要手段。焚烧炉是焚 烧系统中最主要的设备。 v 通常根据所处理废物对环境和人体健康的危害

15、大 小，以及所要求的处理程度，将焚烧炉分为城市垃 圾焚烧炉、一般工业废物焚烧炉和危险废物焚烧炉 三种类型； v 按照处理废物的形态分类，将其分为液体废物 焚烧炉、气体废物焚烧炉和固体废物焚烧炉三种类 型。本节主要介绍固体废物焚烧炉。 7.4.1.1固体废固体废 物焚烧设备的物焚烧设备的 基本构成基本构成 图7-35为焚 烧设备结构图。 如图所示，固 体废物焚烧系 统有进料漏斗、 推料器、焚烧 炉排、焚烧炉 体及助燃设备 等构成。 7.4.1.2固体废物焚烧炉的分类固体废物焚烧炉的分类 单室焚烧炉单室焚烧炉 在一个燃烧室内完成：供应空气； 热分解、表面燃烧；完成固体废物挥发成分、固定碳 素、臭气

16、成分、有害气体的完全燃烧的全部过程的设备称 为单室焚烧炉。 图图7-40 单室焚烧炉单室焚烧炉 当处理挥发性成份含量高，热 分解速度快且干燥过程中产生臭气 和有害气体物质时，一般而言单室 焚烧炉常会产生不完全燃烧现象。 因此，除了在用来处理少数工业垃 圾以外，在生活垃圾处理领域应用 极少。由于污染严重，单室炉已经 逐渐被淘汰。 多室焚烧炉多室焚烧炉 在一次燃烧过程 中不供应全部所需 空气，只供应能使 固定碳素燃烧的空 气，依靠燃烧气体 的辐射、对流传热 等将垃圾干馏，在 二次或三次燃烧过 程中将干馏气体、 臭气、有害气体等 完全燃烧的设备称 为多室焚烧炉。 图图7-41 多室焚烧炉多室焚烧炉

17、炉排型焚烧炉炉排型焚烧炉 将废物置于炉排上进行焚烧的炉子称为炉排型焚烧炉 。炉排型焚烧炉可分为固定炉排焚烧炉和活动炉排焚烧炉 两种。 固定炉排焚烧炉固定炉排焚烧炉 图7-40和图7-41均为固定炉排焚烧炉结构示意图。其 炉排由一排固定的铸铁棍组成，操作时废物从炉子上部投 入后经人工扒平，使物料均匀铺在炉排上，炉排下部的灰 坑兼作通风室，由出灰门处靠自然通风送入燃烧空气，也 可采用风机强制通风。为了使废物焚烧完全，在焚烧过程 中，需对料层进行翻动，燃尽的灰渣落在炉排下面的灰坑 ，人工扒出，劳动条件和操作稳定性差，炉温不易控制， 因此对废物量较大及难于燃烧的固体废物是不适用的。它 只适用于焚烧少量

18、的如废纸屑、木屑及纤维素等易燃性废 物. 11 进料；进料；22进料斗；进料斗；33高温烟气；高温烟气；44炉膛；炉膛；55排炉；排炉；66一次助燃空气分一次助燃空气分 配管（兼做炉底落灰）；配管（兼做炉底落灰）；77预热空气输送管；预热空气输送管；88一次助燃空气预热管；一次助燃空气预热管； 99风机；风机；1010一次助燃空气输送管；一次助燃空气输送管；1111推料器推料器 图图7-42 7-42 炉排型焚烧炉系统结构图炉排型焚烧炉系统结构图 活动式炉排焚烧活动式炉排焚烧 炉的结构组成炉的结构组成 由图7-42可知， 活动式炉排焚烧炉 主要由进料漏斗、 推料器、炉排、焚 烧炉体及助燃设备

19、等构成。 活动式炉排焚烧炉结构及工作原理 v如图7-42所示，活动式炉排焚烧炉燃烧室内 放置有一系列机械炉排，通常按其功能分为 干燥段、燃烧段和后燃烧段。垃圾由添料装 置进入机械炉排焚烧炉后，在机械式炉排的 往复运动下，逐步被导入燃烧室内炉排上， 垃圾在由炉排下方送入的助燃空气及炉排运 动的机械力共同推动及翻滚下，在向前运动 的过程中水分不断蒸发，通常垃圾在被送落 到水平燃烧炉排时被完全干燥并开始点燃。 v 炉排炉排 v 炉排是活动炉排焚烧炉的心脏部分，其性能直接影响 垃圾的焚烧处理效果，可使焚烧操作自动化、连续化。 炉排的作用主要是运送固体废物和炉渣通过炉体，还 可以不断地搅动固体废物，并在

20、搅动的同时使炉排下 方吹入的空气穿过固体燃烧层，使燃烧反应进行得更 加充分。 va并列摇动式：炉排倾斜，横向的固定炉条和可动炉 条相隔并列布置，炉条往复移动，推送并搅拌垃圾。 一般为油压驱动； vb台阶往复式：在垃圾推送方向相隔布置固定炉条和 可动炉条，可动炉条的往复运动，推送并搅拌垃圾。 炉条运动方向和垃圾移动方向相同。一般为油压驱动； 图图7-45 炉排的种类炉排的种类 vc逆动式：与台阶往复式相似，但炉条运动 方向和垃圾移动方向相反。一般为油压驱动； vd台阶式：炉排水平布置，完全依靠炉排的 往复运动推送和搅拌垃圾。一般为油压驱动； ve履带式：通过履带的移动来推送垃圾，搅 拌完全依靠台

21、阶的阶差。般为电动驱动； vf滚筒式：滚筒滚动来移动和搅拌垃圾，燃烧 空气从滚筒中向外吹。一般为电动驱动。 回转（旋转）窑焚烧炉回转（旋转）窑焚烧炉 回转窑焚烧炉是活动床式中应用最多的炉型。回转窑的 结构是一个略为倾斜而内衬耐火砖的卧式钢制空心圆筒， 窑体通常很长。外壳用钢板卷制而成，内衬耐火材料(可 以为砖结构，也可为耐火混凝土)，衬里材料要求适应所 焚烧废物的特性，以免被侵蚀。窑体两端需很好地密封。 大多数废物物料是由燃烧过程中产生的气体以及窑壁传输 的热量加热的。固体废物可从前端以螺旋加料器或其他方 式送入窑中进行焚烧，以定速旋转来达到搅拌废物的目的， 燃尽的灰烬从另一端排出炉外。旋转时

22、须保持适当倾斜度， 以利固体废物下滑。此外，废液及废气可以从前段、中段、 后段同时配合助燃空气送入，甚至于整桶装的废物(如污 泥)也可送入旋转窑焚烧炉燃烧。 图图7-48 7-48 回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉 但这种多用途的旋转窑式焚烧炉在备料及进料上较复杂。 它的驱动方式是由电动机与减速机，靠齿轮与滚轮的摩擦 力来进行。一般与机械式炉排组合使用。 流化床焚烧炉流化床焚烧炉 主体设备是一个圆形塔体，下部设有分配气体的 分配板，塔内壁衬耐火材料，并装有一定量的耐热 粒状载体。气体分配板有的由多孔板做成，有的平 板上装有一定形状和数量的专用喷嘴。气体从下部 通入，并以一定速度通过分配板，使床内的载体

23、 “沸腾”呈流化状态。废物从塔侧或塔顶加入，在 流化床层内进行干燥、 破碎、气化等过程后，迅速 燃烧。燃烧气从塔顶排出，尾气中夹带的载体粒子 和灰渣一般用除尘器捕获后，载体可返回流化床内。 图图7-497-49普通流化床焚烧炉结构图普通流化床焚烧炉结构图 流化床焚烧炉 燃烧原理是借着砂 介质的均匀传热与 蓄热效果以达到完 全燃烧的目的，由 于介质之间所能提 供的孔道狭小，无 法接纳较大的颗粒， 因此若是处理固体 废弃物，必须先破 碎成小颗粒，以利 反应的进行 。 多层炉多层炉 多层炉的炉体是一个垂直的内衬耐火材 料的钢制圆筒，内部分成许多层，每层是一 个炉膛。图7-53为立式多层炉的结构图。炉

24、 体中央装有一顺时针方向旋转的双筒、带搅 动臂的中空中心轴，搅动臂的内筒与外筒分 别与中心轴的内筒和外筒相联，其结构见图 7-54。 图图7-53 7-53 立式多膛炉结构立式多膛炉结构 工作时污泥及粒状固体废物经输送带或螺旋 推进器由炉顶送入，然后由耙齿耙向中央的落口， 落入下一层，再由下层的耙齿耙向炉壁，由四周 的落料口落入第三层，以后依次向下移动，物料 在炉膛内呈螺旋形运动。燃烧后的灰渣一层一层 地掉至底部，经灰渣排除系统排出炉外。 立式多层炉搅动臂上装有多个方向与每层落 料口的位置相配合的搅拌齿。炉顶有固体加料口， 炉底有排渣口，辅助燃烧器及废液喷嘴则装置于 垂直的炉壁上，每层炉壳外都

25、有一环状空气管线 以提供二次空气。 立式多层焚烧炉中心助燃空气由中心轴的 内筒下部进入，然后进入搅动臂的内筒流至 臂端，由外筒回到中心轴的外筒，集中于筒 的上部，再由管道送至炉底空气入口处进入 炉膛。 图图7-54 7-54 立式多层焚烧炉中心轴剖面图立式多层焚烧炉中心轴剖面图 五、气化熔融炉 v在垃圾能源化利用过程中，随着各国环境排放标准 日益严格，如：颗粒污染物、酸性气体、氮氧化物、 重金属、一氧化碳和有机氯化物排放量等明显受到 限制，传统的直接焚烧技术因受焚烧控制参数,如焚 烧温度、停留时间、混合强度和过剩空气影响较大， 加之垃则成复杂，直接焚烧难以稳燃和尽燃，尤其 是聚氯乙烯（PVC）

26、塑料的存在，容易造成二次污 染和余热锅炉的高温腐蚀等问题。80年后期美国 EPA将垃圾焚烧作为二“噁”英和汞的主要排放源， 日本、欧洲等已陆续关闭了一批中小型垃圾焚烧炉。 90年代以来城市生活垃圾的能源利用技术开发己从 直接焚烧开始转向热解气化、气化熔融、富氧焚烧 等，尽管新技术仍存在许多问题，但相当一部分已 处于示范、商业化运行阶段。 v气化烙融技术的出现，使气化和烙融过程相 结合，能够同时提供高温和低温反应环境。 目前日本许多公司着力开发气化熔融技术， 1999年开始接受加工订单。2002年达到43家 焚烧设施（7497吨/天的垃圾处理量），相应 的气化熔融炉型主要分为：竖炉、回转窑和 流化床。 v与直接焚烧发电技术相比，气化融熔技术的能量转化 效率相对较高，但原料预处理（破碎、筛分及干燥） 成本高，约占总投资的40%，技术比较复杂，系统的 长时间运行有待于实践检验。 v目前气化熔融技术总的发展趋势由单炉转向两段式 （SiemensKiener、TPS）、高温式 （Thermoselect、Scan Are），相应的燃气净化 （Lurgi、TPS、Daneco）与烟气净化（Siemens Kiener、Scan Are）仍在发展中。但其仍正与直接焚 烧技术在投资成本和运行费用、能量效率、环境