固废设计(生活垃圾综合分选处理系统设计)

1、中北大学课程设计任务书2010/2011学年第二学期学院：化工与环境学院专业：环境工程学生姓名:XXXXX学号：XXXXXXXXXXX课程设计题目：生活垃圾综合分选处理系统设计（290吨/天）起迄日期：6月13日6月26日课程设计地点：环境工程专业实验室指导教师：XXXXXX系主任：XXXXXX下达任务书日期:2011年6月13日课程设计任务书1.设计目的：(1)通过设计进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学知识系统化，培养运用所学理论知识进行城市生活垃圾综合分选处理系统设计的初步能力；(2) 了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定固体废物处理与处置系统的设计方案，进行设计计算、绘制

2、工程图，应用技术资料，编写设计说明书的能力。2 .设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等)：(1)原始资料垃圾主要成分见表：垃圾组分有机物无机物纸类金属塑料玻璃其他含量/%50.331.32.083.189.131.22.81有机物组分包括：食品残余、果皮、植物残余等。无机物组分包括：砖瓦、炉灰、灰土、粉尘等。垃圾容重平均值为0.49吨/立方米，含水率为45.7%。垃圾中塑料以超薄型塑料袋为主，废纸以卫生间的废纸为主。垃圾热值：1923kJ/kg分选系统工作量为290吨/天，日工作时间为20小时。垃圾分选系统设计方案的分析确定；(2)设计内容及要求垃圾储料仓设计计算；分选系统

3、各设备选型计算：确定选择性破碎机、滚筒筛、简易风选机型号和规格，并确定其主要运行参数；皮带运输机计算及布置，并计算各段的长度、电机功率。编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定，设计计算、设备选型计算和有关简图等内容。3 .设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：(1)撰写课程设计说明书；(2)垃圾分选系统工艺流程及高程图一张；分选系统平面、剖面布置图1-2张。课程设计任务书4 .主要参考文献：(1)芈振明等编.固体废物处理与处置.高等教育出版社，1993年(2)聂永丰主编.三废处理工程技术手册一固体废物卷.化学工业出版社(3)宁平等编.固体

4、废物处理与处置实践教程.化学工业出版社，2005年5 .设计成果形式及要求:(1)设计说明书一份；(2)相关设计图纸。6 .工作计划及进度：2011年6月13日：布置题目，发放课程设计任务书，讲解设计方法;6月14日一6月20日：查阅资料，设计计算；6月21日6月24日：绘制设计图，撰写说明书；6月25日一6月26日：答辩或成绩考核。系主任审查意见：签字：年月日目录1绪论52垃圾分选系统设计方案的分析确定66.1 设计依据66.2 设计方案63分选工艺物料衡算83.1 垃圾分选厂每小时的处理量Q83.2 人工分选83.3 磁选83.4 选择性破碎机93.5 风选93.6 滚筒筛分93.7 废物

5、全过程总的质量104垃圾储仓计算114.1 仓体容积114.2 仓体尺寸的计算115分选设备选型125.1 吊车、抓斗的设计选择125.2 磁选设备的选择135.3 滚筒破碎机的选择135.3.1 选型135.3.2 计算校核145.4 垃圾滚筒筛165.4.1 滚筒筛的主要参数165.4.2 料在筛体内的停留时间165.4.3 筒筛有用功率165.5 风选设备175.5.1 气流速度确定175.5.2 立式风选几何参数的确定175.5.3 旋风分离器选择195.6 输送带195.6.1 输送带I195.6.2 输送带H215.6.3 输送带田226可行性分析错误！未定义书签。结束语25参考文

6、献26附图27课程设计说明书1绪论近十年来，我国城市垃圾产生量大幅度增加。自1979年以来，我国的城市垃圾平均以每年8.98%的速度增长，少数城市如北京的增长率达1520%。1998年我国城市垃圾清运量已达1.15亿吨，预测2000年将达1.21.4亿吨。我国城市垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾构成及其理化问题也相应地发生了很大变化。我国城市生活垃圾构成拥有以下变化趋势：（1）有机物增加；（2）可燃物增多；（3）可回收利用物增多；（4）可利用价值增大。由于垃圾的量的剧增，不仅占用土地，还是一种能源的浪费。垃圾中的绝大部分都是可以用来作为能源的物质，所以垃圾应该在处理前进行分类，以达到能量利用的最

7、大化。由于我国的经济发展和市民环保意思薄弱的局限，导致垃圾在源头不能达到很好的分类，就需要在垃圾的处理前加一个前处理垃圾的分选。272垃圾分选系统设计方案的分析确定2.1 设计依据设计规模为290t/d的某城市生活垃圾分选系统，垃圾主要成分见表2-1表2-1垃圾成分设计参数取值垃圾组分有机物无机物纸类金属塑料玻璃其他含量/%50.331.32.083.189.131.282.81有机物组分包括：食品残余、果皮、植物残余等。无机物组分包括：砖瓦、炉灰、灰土、粉尘等。垃圾容重平均值为0.49吨/立方米，含水率为45.7%。垃圾中塑料以超薄型塑料袋为主，废纸以卫生间的废纸为主。垃圾热值：1923kJ

8、/kg分选系统工作量为290吨/元日工作时间为20小时。2.2 设计方案本次设计从我国的城市生活垃圾的现状出发，考虑到城市垃圾的特点，和我国劳动力资源丰富的特点，采用机械分选为主、人工粗选的方法。对于回收利用经济效率不高的固体废物直接作为垃圾焚烧的原料，分选工艺采用城市生活垃圾简易的处理方法，以分选产物作为填埋、堆肥、和焚烧为目的，以达到城市生活垃圾的减量化、稳定化、无害化。分选工艺流程图如2-2所示：简易气流分选组分）嫌料重组分僚上生活垃圾一m人工人选Q筛上 有机物筛下碎石,玻璃等填埋2-2分选工艺流程图3分选工艺物料衡算3.1垃圾分选厂每小时的处理量Q-QQo=T式中Q每天垃圾的处理量，Q

9、=290t/d;T一每天的工作时间，T=20h。-290Q0=14.5(t/h)代入数据得203.2 人工分选人工手选去除垃圾中的1%的大块金属、0.6%玻璃、2%的塑料和约0.5%其他无机物质，即金属q1=Q01%=14.51%=0.145(t/h)玻璃q2=Q00.6%=14.50.6%=0.087(t/h)塑料q3=Q02%=14.52%=0.29(t/h)其他q4=Q00.5%=14.50.5%=0.0725(t/h)通过以上计算可知通过人工手选的垃圾共有：Q1=0.1450.0870.290.07250.595(h/)3.3 磁选垃圾通过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属。Q2=Q0(

10、3.18%-1%)=14.52.18%=0.316(t/h)3.4 选择性破碎机a筛上物主要是纸、布、革、塑料、部分有机物等du>50mm的物质，所以：Q3=Q0M(20%+2.08%+7.13%)=14.5父29.21%=4.24(t/h)b筛下物主要是du<50mm的被破碎的无机物、无机物、玻璃及其他碎土等。3.5 风选a轻组分主要为粉尘、塑料纸张等。Q4-Qo(2.08%+7.13%)=14.59.21%=1.34(t/h)b重组分主要是有机物。Q5=Q0m20%=14.5m20%=2.9(t/h)3.6 滚筒筛分滚筒筛分主要对选择性破碎机筛下物进行进一步分选，筛下物中主要有

11、无机物、部分有机物、碎玻璃等。选择筛孔为10M10mm.筛上物为dpA10mm的为有机物：Q6=Q0M(50.3%-20%)=14.5父30.3%=4.39(t/h)筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃”Q7=Q0父(31.1%+(2.81%-0.5%)+(1.2%-0.6%)=14.5黑34.01%=4.93t/h)3.7 废物全过程总的质量Q=QiQ2Q3Q4+Q5Q6Q7=0.595+0.316+4.24+1.34+2.9+4.39+4.93711口/h4垃圾储仓计算4.1仓体容积(22)式中P一储存时间，d；Q一最大日处理量，t/h;，一有效容积系数，在0.80.9之间;3仃一垃圾有效金

12、度，在1.11.3之间，t/m;则在本设计中仓体容积为:V=Q=2201&71=i778.73m00.850.451.1取容积V=1800m34.2仓体尺寸的计算V0=abc式中V每个小仓体的体积，m3;a长度，m；b一宽度，m；取a=25m,b=10m,c=9m,则每个仓体的容积为V=25父10父9=2250m3>1800m3满足设计要求。5分选设备选型5.1吊车、抓斗的设计选择垃圾吊车的台数是根据垃圾最大日处理量来确定的。一般日处理量在300t以下的采用一台吊车，日处理量在300t到600t的采用常用和备用各一台，规模在600t以上的要求常用2台，备用一台。在吊车的台数确定以

13、后还要确定吊车卷起、放下、行走、横移及抓斗开关动作所需时间，以确定吊车运行周期。如果分选设备有足够的处理能力，吊车的运行时间为60min/h,设计时一般取45PN55min/h。吊车供给能力：Q=T式中Q一吊车供给能力，t/h;P一抓斗一次抓起量，t;T一吊车运行周期，h;根据垃圾最大日处理量选择吊车、抓斗，其工艺参数如表5-1所示：表5-1吊车工艺参数项目参数设计依据数量2台垃圾最大日处理量吨位1.25t抓斗容量跨度7m储料坑跨度运行周期143s吊车运行各种动作的速度实际运行时间50min/h供给能力21.5t/h抓斗抓起量抓斗一次抓起量为:pQ0TP 二N12.5 14350 60= 0.

14、5958(t)可知抓斗一次抓起量0.5958t即可满足生产需求，选择一次抓起量为1250kg的抓斗5.2 磁选设备的选择经过人工分选后进入磁选机进行分选的垃圾量为：Q'=Q0-Q1=14.5-0.595=13.91（t/h）已知垃圾的含水率为49.4%,根据以上数据选择CTB-69永磁筒式磁选机,其主要技术参数如表所示：表5-2CTB-69永磁筒式磁选机主要技术参数磁选机的规格型号CTB-69圆筒转速（r/min）40规格()600x900电动机规格型号Y90L-4槽体行式半逆流电机功率（kw）1.5磁场强度（oe）1450给料粒度（mm）00.2生产能力（t/h）815机重（kg）9

15、105.3 滚筒破碎机的选择5.3.1 选型根据垃圾破碎分选工艺要求选择国产滚筒破碎机，具体技术特征如表5-2表5-3滚筒破碎机技术特征规格3000X6000规格3000x6000生产能力/(t/h)80120筛孔尺寸/min50滚筒直径/m3提升板高度/min300长度/m6电动机型号BJO2-72倾角/度3功率/kw-4转数12转数30/(r/min)/(r/min)1460图5-4滚筒内断面示意图5.3.2计算校核横断面装料面积为(R2-r2)(：；二/2)S -2取经验值a=601 P=1。0,代入数据得:S (1.52 1.22)(冗/3 十冗/18 十五/2)-2= 1.13(m

16、)式中t2物料跌落所需时间为:T = t1+t2ti180 -2：180 -2 603n3 12= 1.67(s)；= 4Rsin(90), cos(§0sin0(-90 0 0)cOs(90°= 60 ) ) 0.68 s代入数据得T=1.670.68=2.35(s)当筛体倾斜安装时，实际物料轨迹为不规则的螺旋线，该螺旋线的螺距即物料跌落一次向前所走的距离，即：l=4Rsin2(900-:)cos(900一:)tan9=41.5sin2(900-600)cos(900-600)tan30=0.0681(m)物料沿滚筒轴向前的前进速度v为l0.0681v=0.0290m/s

17、T2.35滚筒破碎机实际生产能力为：1Q=3600SvK=36001.130.02900.430.4120t.80(/)t14h.5则所选择的破碎机能满足处理量的要求。5.4 垃圾滚筒筛5.4.1 滚筒筛的主要参数垃圾滚筒筛筛分处理量为Q6Q7-4.394.93=9.32t/h滚筒筛主要参数确定如下：(1)设计筛体长度4m,筛体直径1.6m,筛孔取10mmx10mm,安装倾(2)筛分效率和生产率。根据“垃圾分选机-垃圾滚筒筛”行业标准(CJ/T5013.1-95),筛下物粒径12mm,筛分效率占80%。选取筛分效率为90%。(3)滚筒筛转速通常为了获得较好的筛分效率，应使物料在筛体内做较大的翻

18、动。滚筒筛临界转速nc为30 g二,R3.14 1 0.8= 33.46 : 34(r/min)根据实验表明,垃圾滚筒筛回转速度一般取临界转速的30%60%较为理想，则取滚筒筛转速为12r/min。5.4.2 料在筛体内的停留时间根据研究表明，当筛分垃圾时，要得到75%以上的筛分效率，停留时间应达到2530s,甚至更长。所以取垃圾在滚筒内停留时间为50s,则物料在筛体内沿轴向运动的平均速度为一L4v=0.08(m/s)505.4.3筒筛有用功率据资料推导，a取60°,筛分机有用功率为L二Rg9-8cos2(900-:-)1N=八.2二o8sin(90-1)tani452043.140

19、.89.81(9-8cos轻质物料以塑料为参考，其悬浮气速为22v0s =920 =6.67(m/s)100100重质物料以有机物为参考，其悬浮气速为-22 v0s=1200 =7.62(m/s)300)-8sin2300tan4045=46.96(kW)实际使用的驱动电动功率还应考虑机械传动损失。5.5风选设备对本风选工艺，选用简易立式风选设备5.5.1 气流速度确定风力分选主要将低密度、空气阻力大的塑料、废纸等和具有高密度、空气阻力小的重质有机物分开。部分物料密度如表5-4。表5-5部分物料密度物质塑料玻璃砖干砂有机物密度/(kg/m100100则选取气流速度为6.7m/s。5.5.2立式

20、风选几何参数的确定关于风力分选设备的计算设计计算目前尚无成熟的方法可借鉴，对于立式分选垂直段主要目的是将纸类、塑料等轻质组分通过气流输送出来，可借鉴流化床气力输送设计进行经验设计，精确的计算还需要实验及有关的理论进行研究。)9202500184025001200(1)选择气体速度根据气力输送设计原则确定垂直段管长7m,考虑所分选物料为不规则纸类、塑料等，选择管径800mm。设高压端气体密度为3kg/m3,故所选气速相当于气体质量速度G=6.7X3=20.1(kg/m2s)。(2)估算气-周比垃圾分选主要去除塑料及纸类，设其堆积密度为”二560kg/m3。气-固比为m=227(4)0.38J75

21、=227黑(强严隈7。75=186.7G20.1(3)所需空气量G计算Gt=Q3m4.241 000186.7=22.71Kg/h取空气重度为1.25kg/m3,则空气体积流量为八Gt22.7133Qk='=18.17(m/)h=0.30m/minf1.25按所选管径100mm和气速，所需空气体积流量为：二23.14233Qk=vDt=6.70.1=0.0526(m/s)=3.156m/min44故可选用3.2m3/min空压机一台能够满足要求。(4)压降计算管内平均绝对压力为2kg/m2(1kg/m2=9.8Pa),室温为300K,则气体平均重度为：29 2RT 0.0821 300

22、3= 2.355(kg/m )垂直管压降:甲=2mgH=2186.72.3557=6155.5(kg/m2)5.5.3旋风分离器选择根据气体流量3.156m3/min和入口风速6.7m/s选取XLP/A-3.0型旋风分离器,其允许进口风速12m/s,处理量750m3/ho5.6输送带在垃圾分选工艺中，带式输送机是主要的运输机械，它连接各个分选设备。因此，各分选设备段之间的输送带带宽、带长、带速及输送带的安装位置需根据具体情况分别估算。5.6.1输送带I(1)带宽确定输送带I主要输送从垃圾储坑经过初级篦子送入的及由输送带送至滚筒破碎机的垃圾，在这一段输送带上同时进行人工分选。故带速不宜选择过快，

23、选取带速为0.3m/s。由于垃圾的密度较小和较松散，所以一般用槽式胶带输送带。胶带输送机的输送能力由下式计算。Q=3600Fb,：c式中Q输送能力，由物料衡算知Q近似取14.5t/h;Fb物料在胶带的截面积，m2;v输送带运行速度，取0.3m/s；P物料的堆密度，对垃圾取0.45t/m3;c倾角系数。对有人工手选/&送带应水平放置，故c=1o图5-6物料在胶带上堆积的断面积对于槽型输送带上物料堆积的断面积为_0.08''3.14,3_2_2QFb=F1+F2=-2-2M-sin2X45B2B+0.12MBMtg20isin4514J其中，胶带的槽角支选取TD72型为20

24、二则14.5=36000.2514-0.153B20.30.451则带宽为：B=1.20(m)。(2)电动机功率计算在确定胶带输送机的电功率以前，首先要计算传动滚筒的轴功率。转动滚筒轴功率的计算公式(式中参数数据取自文献)为.-N0=k3k4N0N0N0广_k5vk8N0=k1Lh1v=0.0318200.3=0.1908kWN0=k2QLh=5.451041020=0.0109kWN0=0N0=1.51.050.19080.01091.41.50.232.250.30.10.45=1.97胶面传动滚筒=0.90,因此，电动机功率为二kN1.97660.9= 2.196 kW故选用Y100L-

25、2型三相异步电动机，额定功率为0.3kW5.6.2输送带H(1)带宽的确定输送带II主要用于输送有滚筒破碎机筛上物(只要为废纸、塑料及部分有机物)至风选设备。其计算方法如(1),由物料衡算，此时输送量Q=4.24t/h。倾角15:倾角系数c取0.885。带速取1.0m/s,则输送带带宽为24.24=36000.2514-0.1531B1.00.450.885解得B=1.27(m),取带宽为1.3m。图5-7输送带简图(2)电动机功率计算已知Lh=40m,vm1.0/§Q=4.24t/hH=10m采用滚动轴承，查得8=0.030,ki=0.0318,k2=8.17x10，k3=1.03

26、,k4=1.00，导料挡板k5=2.25,空段清扫器k6=0.23,弹换清扫器k7=1.5,k8=0.18。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为：N0=0.0318401.08.1710上4.24400.002734.24101.031.0052.250.231.51.00.180.45=5.51kWNn5.51电动机功率为N=k0=1.0=6.12kW0.9所以选用Y132-M4型电动机，额定功率为7.5kW。5.6.3输送带出(1)宽度确定输送带田主要用于输送自滚筒破碎机筛下物(主要为无机物、碎石渣、玻璃及部分有机物)送至滚筒筛。取带速为1.5m/s,输送倾角10;倾角系数为0.957

27、,由物料衡算此时输送量为8.02t/h,8.02=3600乂(0.2514-0.1531乂B2)乂1.0父0.45"885所以B=1.27(m)取带宽为1.3m。(2)电动机功率计算取Lh=20m,vm1.5/s,Q=8.02t/h,H=5m。采用滚动轴承，查得co=0.030,ki=0.0318,k2=8.17Ml0,，ka=1.08,k4=1.00，导料挡板k5=2.25,空段清扫器k6=0.23,弹换清扫器k7=1.5,k8=0.36。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为N0=(0.0318201.58.171038.02200.002738.025)1.081.005(2.250.231.5)1.50.360.45=7.30(kW