固废课程设计 长葛市生活垃圾综合分选系统工艺设计

1、目录1. 绪论22. 课程设计题目23. 课程设计目的24. 设计条件25. 设计计算35.1垃圾分选工艺流程.35.2分选工艺物料衡算35.3垃圾储料仓45.4吊车抓斗的选择55.5滚筒破碎机的选择55.6垃圾滚筒筛65.7分选设备85.8输送带106. 可行性分析.15结束语.16参考文献.177. 附图1 绪论 随着我国经济实力和技术储备的增强，各种生活垃圾处理处置技术在我国得到了不同程度、不同范围的研究和应用，很多经济发达地区已经建立了现代化填埋场、机械化堆肥场和焚烧厂等多种处理设施。但对于某一地区来说，不同处理设施往往处理同样的混合生活垃圾。由于每种生活垃圾处理技术均具有各自的优势和

2、局限性，从技术本身、经济性和环境影响角度分析，均只适宜处理生活垃圾中的某些组分，因此这种单一处理模式不仅难以满足数量日益增长、成分日益复杂的生活垃圾无害化、减量化、资源化的处理要求，而且使得生活垃圾处理设施运行效果差，前处理和二次污染控制技术复杂，处理费用高。生活垃圾的综合利用已经成为垃圾处理的发展方向，对垃圾进行分选是垃圾综合利用的前提。2 课程设计题目长葛市生活垃圾综合分选系统工艺设计（120t/d，日工作时间12h）3 课程设计目的增强学生对固废处理工程的认识，培养学生对该专业及相关知识的综合运用能力和工程实践能力；培养学生设计运算能力及设计手册的使用方法；培养学生工程制图及设计计算说明

3、的编写能力。4 设计条件设计规模为120t/d的长葛市城市生活垃圾分选系统，垃圾主要成分见表1。表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%54.3 31.32.682.585.131.22.81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；垃圾容量平均值为0.45t/m³，含水率为为49.4%。垃圾热值：1923kJ/kg。分选系统工作量为120t/d；日工作时间为12h。5 设计计算5.1 垃圾分选工艺流程5.2 分选工艺物料衡算（1） 垃圾分选厂每小时的处理量 Q0=Q/T式中：Q每天的垃圾处理量，Q=120t/

4、d; T每天的工作时间，T=12h; Q0=Q/T=120/12=10t/h（2） 人工分选人工手选去除垃圾中的大块金属、塑料、玻璃瓶、建筑材料等，以利于后续处理。据经验，经人工手选大约1%的大块金属、0.6%玻璃、2%的塑料和约0.5%其他无机物质被选出，即 金属 q1=Q0×1%=10×1%=0.1（t/h） 玻璃 q2=Q0×0.6%=10×0.6%=0.06（t/h） 塑料 q3=Q0×2.0%=10×2.0%=0.2 （t/h） 其他 q4=Q0×0.5%=10×0.5%=0.05 （t/h） 则经过人工

5、手选可分出的垃圾有 Q1=0.1+0.06+0.2+0.05=0.41（t/h）（3） 磁选垃圾经过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属 Q2=Q0×1.58%=10×1.58%=0.158（t/h） （4） 选择性破碎机 筛上物主要是纸、布、革、塑料、部分有机物等du>50mm的物质 Q3=Q0×（2.68%+20%+3.13%）=10×25.81%=2.581（t/h） 筛下物为du<50mm的被破碎的无机物、有机物、玻璃及气体碎土等。（5） 风选轻组分主要为粉尘、塑料纸张等。Q4=Q0×（2.68%+3.13%）=10×

6、5.81%=0.581（t/h） 重组分主要是有机物。 Q5=Q0×20%=10×20%=2（t/h） （6） 滚筒筛分 滚筒筛分主要对选择性破碎机筛选下物进行进一步风选，筛下物中主要有无机物、部分有机物、碎玻璃等。选择筛孔为10×10mm。 筛上物为dp>10mm的有机物，垃圾量为： Q6=Q0× 34.3%=10×34.3%=3.43（t/h筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃。 Q7=Q0 ×（31.3%+0.6%+2.31%）=10×34.21%=3.421t/h （7）废物的全过程总的质量为Q Q=Q1+Q2+

7、Q4+Q5+Q6+Q7 =0.41+0.158+0.581+2+3.43+3.421 =10（t/h）5.3 垃圾储料仓 垃圾储料仓是用来暂时储放进入处理系统的垃圾并用来调节处理设备的处理量。储料仓的容量应根据计划收入分选厂的垃圾量、设备的操作计划等因素来决定。通常储料仓的容量可提供两天的最大处理量来计算。 （1）仓体容积 V=Q/ 式中 储存时间，d； Q最大日处理量，t/h， -有效容积系数，在0.80.9之间； -垃圾有效密度，1.11.3之间，t/m³； V仓体体积，m³ V=2×120/0.8×0.45×1.2=555.56m

8、9;（2） 仓体尺寸计算 每个小仓的体积V0，m³；长度a，m；宽度b，m；深度c，m. 则 V0=abc 取a=16m ，b=7m，c=5m； V0=16×7×5=560m³>555.56m³ 取一个仓体可满足要求。5.4吊车、抓斗的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以上的要求常用两台，备用一台。在吊车的台数确定以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

9、理能力，吊车的运行时间为60min/h，设计一般取4555min/h。 根据垃圾最大日处理量选择吊车、抓斗，其工艺参数如表2 表2 吊车工艺参数项目参数设计依据项目参数设计依据数量1垃圾最大日处理量运行周期143s 吊车运行各种动作的速度吨位1t抓斗容量实际运行时间50min/h跨度7m 储料坑跨度供给能力20.98t/t抓斗抓起量吊车的供给能力由下式计算 Q=PN/T式中： Q吊车供给能力，t/h； P抓斗一次抓起量，t； N1h内吊车实际工作时间； T吊车运行周期，h。则抓斗一次的抓起量为： P=Q0T/N=0.4767t即抓斗一次抓起量为0.4767t即可满足要求，选择一次抓起量为100

10、0kg的抓斗。5.5 滚筒破碎机选择滚筒破碎机的机身是用筛板做成的圆筒，工作时既有破碎又有筛分的作用，并能达到选分的作用。滚筒破碎机的直径和长度是最主要的结构参数，它取决于物料的多少，物料密度及粒度等，此外还与滚筒转数的大小，物料在滚筒内的摩擦系数也有密切的关系。（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3 表3 滚筒破碎机技术特征规格参数规格参数生产能力/（t/h）80120筛孔尺寸/mm50滚筒直径/m3提升板高度/mm300滚筒长度/m6电动机型号BJO2-72-4滚筒倾角/度3电动机功率/kw30滚筒转数/（r/min）12转数/（r/min）1460

11、计算校核： 根据公式S=及表3，去经验值=60°，=10°横断面装料面积为： S=1.13物料跌落所需时间 T=t1+t2 t1=1.67（s） t2=0.726 s 则： T=1.67+0.726=2.40 s当筛体倾斜安装时，实际物料轨迹为不规则的螺旋线，该螺旋线的螺距即料跌落一次向前所走的距离，即 l=4Rsin2（90°-）cos（90°-）tan =0.0681m 物料沿滚筒轴向的前进速度v为： v=滚筒破碎机实际生产能力为： Q=3600SvK=3600×1.13×0.0284×0.45×0.41/2=

12、10.66t/h>10t/h则所选择的破碎机能满足处理量的要求。5.6 垃圾滚筒筛垃圾滚筒筛利用作回转运动的桶型筛体将垃圾按粒度进行分级，工作时筒形筛体倾斜，倾角一般在4°到8°。其结构及设计原理同选择性破碎机类似，只是没有提升板。垃圾滚筒筛设计参数主要有几何参数、运动参数和动力参数。几何参数包括筛体长度、筛体直径、安装倾角和筛孔尺寸；运动参数指筛体转速；动力参数为筛体的驱动功率。 滚筒筛的筛孔尺寸的确定根据被筛分的垃圾的组成及对筛上、筛下物的要求和它的具体用途确定。若用于除去垃圾中的渣土等小粒物料时，筛孔尺寸可取较大值。图1 垃圾滚筒筛简图 （1）垃圾滚筒筛筛分处理

13、量为 Q6+Q7=3.43+3.421=6.851（t/h） （2）垃圾滚筒参数确定如下： 设计筛体长度为4m，筛体直径1.6m，筛孔取10mm×10mm，安装倾角4° 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80%。选取筛分效率为90%。 滚筒筛转速 通常为了获得较好的筛分效率，应使物料在筛内做较大的翻动。滚筒筛临界转速ne=34r/min 根据实验表明，垃圾滚筒筛回转速度一般为临界转速的30%到60%较为理想，则取滚筒筛的转速为12r/min 料在筛体内的停留时间 根据研究表明，当筛分垃圾时，要

14、得到75%以上的筛分效率，停留时间应达到25-30s，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（m/s） 筛筒有用功率 据资料推导，筛分机有用功率为： N=实际使用时的驱动电功率还应考虑机械传动损失。5.7 分选设备对本分选工艺，选用简易立式分选设备（1） 气流速度确定 风力分选主要将低密度，空气阻力小的重质有机物分开。部分物料密度如表4表4 部分物料密度物料塑料玻璃砖干砂有机物密度/（kg/m³）9202500184025001200轻质物料以塑料为参考，其悬浮气速为： v0=重质物料以有机物为参考，其悬浮气速为： v0=则选取气流速度为6

15、.7m/s。（2） 立式风选几何参数的确定 关于风力分选设备的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经验设计，精确的计算还需要试验及有关的理论进行研究。选择气体速度 根据气力输送设计原则确定垂直段管长7m，考虑到所分选物料为不规则纸类，塑料等，选择管径100mm。设高压端气体密度3kg/m³，故所选气速相当于气体质量速度G=6.7×3=20.1（kg/s）。估算气-固比 垃圾风选主要去除塑料及纸类，设其堆积密度为。气-固比为 所需空气量计算 Gt=取空气重度为1.25kg/m3,则空气体

16、积流量为Qk=m³/h=0.0415m³/min按所选管径100mm和气速，所需空气体积流量为：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：垂直管压降：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/h。5.8 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

17、况分别估算。输送带（1）带宽确定 输送带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，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。式中 输送能力，由物料衡算知近似取14.5t/h； 物料在胶带的截面积，； 输送带运行速度，取0.3m/s； 物料的堆密度，对垃圾取0.45t/; c 倾角系数。对有人工手选输送带应水平放置，故c=1。 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其中，胶带的槽角选取型为。则 则带宽为：=1.23（m）

18、，则取带宽为1.23m（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）为胶面传动滚筒=0.90，因此，电动机功率为故选用型三相异步电动机，额定功率为3.0 。输送带（1） 带宽的确定 输送带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3=2.581t/h。倾角，倾角系数c取0.885。带速取1.0m/s，则输送带带宽为解得 B=1.28（m），取带宽1.3m。 图5-7 输送带简图 （2） 电动机功率计算 已知Lh=40m，v=1.0m/s，Q

19、=2.581t/h，H=10m。采用滚动轴承，查得=0.030，导料挡板，空段清扫器，弹换清扫器，。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为： 电动机功率为 所以选用Y132M4型电动机，额定功率为7.5。输送带（1）宽度确定 输送带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，倾角系数为0.957，由物料衡算此时输送量为Q6+Q7=6.851t/h， 所以 B=1.27(m)取带宽为1.3m。（2）电动机功率计算取Lh=20m，v=1.5m/h，Q=6.581t/h，H=5m。采用滚动轴承，查得=0.030，导料挡板，空段清扫器，弹换清扫器，。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为：电动机功率为所以选用型电动机，额定功率为11。6 可行性分析根据已知垃圾的垃圾组成和含量，以及处理系统的工作量，设计方案采用了生活垃圾简易处理方法。从理论上讲，对于经过人工手选的垃圾，原先的大块金属、塑料、玻璃品、建筑材料等可以被有效的除去，之后剩余的金属可以利用磁选技术通过合适型号的磁选机有效的被选出，再通过选择性破碎机将d>50mm未被破碎和d<50mm被破碎的物质分开，这个也是能够达到的。筛上物质主要是纸、布、革、塑料及部分有机物等，其中有些是重质组分有些是轻质组分，符合重力分选的