城垃圾分選工藝設計說明書

1、城市垃圾分選工藝設計說明書1.1垃圾的來源與危害垃圾按來源大致可分為生活垃圾、一般工業(yè)固體廢物、和危險廢物三種。生活垃 圾是指在人們日常生活中產(chǎn)生的廢物， 包括食物殘渣、紙屑、灰土、包裝物、廢品等。 固體廢物如不加妥善收集、利用和處理處置，將會污染大氣、水體和土壤，危害人體 健康。垃圾的氣味是最直觀的氣體污染，但是更為嚴重的是垃圾燃燒形成的二噁英等 致癌性毒物。垃圾的填埋會污染土壤以及地下水。 垃圾的危害直接使人們的生活環(huán)境 降低，間接的影響健康，比之水污染和空氣污染帶來的危害輕但也不容忽視。1.2設計目的和意義(1) 通過設計進一步消化和鞏固本門課程所學容，并使所學知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運 用所學

2、理論知識進行城市生活垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設計的初步能力；(2) 了解工程設計的容、方法及步驟，培養(yǎng)確定固體廢物處理與處置系統(tǒng)的設計 方案，進行設計計算、繪制工程圖，應用技術資料，編寫設計說明書的能力。2. 原始資料設計規(guī)模140t/d的某城市生活垃圾分選系統(tǒng)垃圾主要成分見表1。表1垃圾成分設計參數(shù)取值垃圾組分有機物無機物紙類金屬塑料玻璃其他含量%54.331.32.682.585.131.22.81有機物組分包括：食品殘余、果皮、植物殘余等。無機物組分包括：磚瓦、爐灰、灰土、粉塵等。垃圾容量平均值為0.43t/m 3,換水率為49.4%。垃圾熱值：1923kJ/kg。分選系統(tǒng)工作量為140t/

3、d ;日工作時間為9h。3. 分選工藝流程本次課程設計確定工藝從我國目前城市生活垃圾處理現(xiàn)狀出發(fā)，考慮到原生垃圾成分復雜，勞動力資源又豐富，采用機械為主，輔以人工粗選的方法；廢塑料和廢紙主要為塑料袋和衛(wèi)生間廢紙，回收利用經(jīng)濟效率不高。故可直接將這部分作為垃圾焚燒原料。分選工藝采用城市生活垃圾簡易處理方法，以分選產(chǎn)物作為填埋、堆肥和焚燒為目的。分選工藝流程如圖1所示。輕淚;一 易氣那分選> 燃料輔r.憂圾按燮III 匝御井I牛活垃圾 一科人工手選|一">r»a *選擇性ja爾機；1r>和機堆肥腔T埔上輝卜*有機物滾忙:冷I端卜”碎孔玻璃y m圖i垃圾分選工藝

4、流程4. 分選工藝系統(tǒng)的設計計算及設備選用1. 垃圾分選系統(tǒng)設計方案的分析確定。2. 垃圾儲料倉設計計算。3. 分析系統(tǒng)各設備選型計算：確定選擇性破碎機，滾筒篩，簡易風選機型號和規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。4. 皮帶運輸機計算及布置，并計算各段的長度，點擊功率。5. 編寫設計說明書：設計說明書按設計程序編寫，包括方案的確定，設計計算，設備選型計算和有關簡圖等容。課程設計說明書應有封面，目錄，前言，正文，小結及參考文獻等部分，文字應簡明，通順，容正確，完整，裝訂成冊。6. 圖紙垃圾分選系統(tǒng)工藝流程及高程圖一。 流程圖按比例繪制，標出設備、管件編號及標高，并附明細表。分選系統(tǒng)平面、剖面布置圖1，平

5、面布置圖中應有方位標志。5. 工藝設計計算5.1分選工藝物料衡算垃圾分選系統(tǒng)按設計規(guī)模、每天工作時間，每個分選設備物料走向逐步計算。 以140t/d處理能力進行計算(1)垃圾分選廠每小時的處理量Qo TQ每天的垃圾處理量，Q =140t/d;T 天的工作時間，T =9h/d。Q0Q 140T 915.5(t/h)(2) 人工分選人工手選去除垃圾中的大塊金屬、 塑料、玻璃瓶、建筑材料等，以利于后續(xù)處理。據(jù)經(jīng)驗，經(jīng)人工手選后大約1%大塊金屬、0.6%玻璃、2.0%塑料和約0.5%其他無 機物質被選出，即：金屬qQ0 1.0%15.51.0%0.155(t/h)玻璃q2Q00.6%15.50.6%0

6、.093(t/h)塑料q3Q0 2.0%15.52.0%0.31(t/h)其他q4Q0 0.5%15.50.5%0.0775(t/h)則經(jīng)過人工手選可分出的垃圾有Q1 =qi+q2+q3+q4=0.155+0.093+0.31+0.0775=0.6355(t/h)(3) 磁選垃圾經(jīng)過磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬：Q2 Q0 1.58% 15.5 1.58% 0.2449(t / h)(4) 選擇性破碎機 篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等du 50mm的物質Q3 Q0 (20% 2.68% 3.13%) 15.5 25.81% 4.0005(t/h) 篩下物為du 50mm的被破碎

7、的無機物、無機物、玻璃及其他碎土等。風選輕組分主要為粉塵、塑料紙等Q4 Q。(2.68% 3.13%) 15.5 5.81% 0.9005(t/h)重組分主要是有機物Q5 Qo 20% 15.5 20% 3.1(t/h)(6) 滾筒篩分滾筒篩分主要對選擇性破碎機篩下物進行進一步分選，篩下物中主要有無物、部分有機物、碎玻璃等。選擇篩孔為10 10 mm篩上為dp 10mm的有機物Q6 Q0 34.3% 15.5 34.3% 5.3165(t/h)篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃Q7 Q。(31.3% 0.6% 2.31%) 5.303(t/h)(7) 廢物的全過程總的質量為Q總Q總 Q1 Q2

8、 Q Q5 Q6 Q70.6355 0.2449 0.9005 3.1 5.3165 5.303 15.5004(t/h)5.2垃圾儲料倉垃圾儲料倉是用來暫時儲放進入處理系統(tǒng)的垃圾并用來調節(jié)處理設備的處 理量的。儲料倉的容量應根據(jù)計劃收入分選廠的垃圾量、設備的操作計劃等因素 來決定。通常儲料倉的容量應可提供兩天的最大處理量。1. 倉體容積式中：B 儲存時間，d ；q 最大日處理量，t/d ;E有效容積系數(shù)，在0.8-0.9之間；c垃圾有效密度(有效密度的系數(shù)在1.1-1.3 )，t/m3?。築 =2d，q=140t/d, E =0.85, c =0.43 x 1.2 t/m ,貝U2 1400

9、.85 0.43 1.23638.4(m )圓整后取 V 640(m3)2. 倉體尺寸計算每個小倉的體積V,m3;長度a,m;寬度b,m;深度c,m貝卩：V=ax bx c取 a=20m,b=8m,c=4m;V=20X 8x 4=640 (n3)=640m3可以滿足要求。5.3吊車、抓斗的選擇根據(jù)垃圾最大日處理量選擇吊車、抓斗、其工藝參數(shù)如表2表2吊車工藝參數(shù)項目參數(shù)設計依據(jù)項目參數(shù)設計依據(jù)數(shù)量1臺垃圾最大日處理量運行周期143s吊車運行各種動作的速度噸位1.25t抓斗容量實際運行時間50mi n/h跨度7m儲料坑跨度供給能力20t/h抓斗抓起量吊車供給能力由下式計算P TQ N式中：Q吊車的

10、供給能力，t/hP抓斗一次抓起量，t;N1h吊車實際工作時間.h/h;T吊車運行周期，h ；則抓斗一次抓起量為P QTN0.953(t)50 60即抓斗一次抓起量0.953t即可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為1500kg的抓斗5.4磁選設備的選擇經(jīng)過人工分選后進入磁選機進行分選的垃圾量為q' Q0 Q115.5-0.635514.8645( t/h)已知垃圾的含水率為49.4%，垃圾容量平均值為 0.43t/m 3,根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇CT612永磁筒式磁選機，其主要技術參數(shù)如表 3所示。表3 CT612永磁單筒磁選機主要技術參數(shù)型號CT612筒徑(mrh600給料粒度(mm220筒長(m

11、m1200電機功率(kw)1.5筒表場強(KA/m80 400分選粒度(mm)0 0.6處理能力(t/h)10 20機重(kg)15005.5滾筒破碎機選擇滾筒破碎機其機身主體的形狀是用篩板做成的圓筒，工作過程中既有破碎又有篩分的作用，并能達到選分的作用。(1) 選型根據(jù)垃圾破碎分選工藝要求選擇國產(chǎn)滾筒破碎機，具體技術特征如表4表4滾筒破碎機技術特征規(guī)格3000 x 6000規(guī)格3000 x 6000生產(chǎn)能80 120篩孔尺寸/mm50(t/h -1)直徑/m3提升板高度300滾筒長度/m6/mm型號BJO2-72-4傾角/度3電動機功率/kw30轉數(shù)12轉數(shù)1460/(r/mi n)/(r/

12、mi n)滾筒斷面示意圖2 2(2)計算校核根據(jù)式S (R )(2蟲，取經(jīng)驗值60°,100，橫斷面裝料面積為(1.52珂 /3/18/2) 1.13(m2)物料跌落所需時間為tit2sin(9001802 601.67(s)3124、1.50亠亠0、sin (9060 )3.140.682.35(s).cos(90° 600)0.68 (s)T 1.67T ti t2).cos(900)180 23n當篩體傾斜安裝時，實際物料軌跡為不規(guī)則的螺旋線，該螺旋線的螺距即物料跌落一次向前所走的距離，即I 4Rsin2(90°) cos(90°) tan4 1.

13、5 sin2(90° 60°) cos(900 60°) tan3° 0.0681(m)物料沿滾筒軸向前的前進速度v為0.0290l 0.0681 vT 2.35滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為Q 3600S v3600 1.13 0.0290 0.45 0.4121.76(t/h)15.5t/h則所選擇的破碎機能滿足處理量的要求。5.6垃圾滾筒篩垃圾滾筒篩利用做回轉運動的筒形篩體將垃圾按粒度進行分級，工作時，筒形篩體傾斜安裝，傾角一般在4°8°。其結構及設計原理同選擇性破碎機類似，只是 沒有提升板。垃圾滾筒篩設計參數(shù)主要有幾何參數(shù)、運動參數(shù)

14、和動力參數(shù)。幾何參數(shù) 包括篩體長度、篩體直徑、安裝傾角和篩孔尺寸，運動參數(shù)指篩體轉速；動力參數(shù)為 篩體的驅動功率。滾筒篩的篩孔尺寸的確定是根據(jù)被篩分的垃圾組成及對篩上、 篩下物的要求和它 的具體用途來確定。若用于除去垃圾中的渣土等效粒級物料時篩孔可取較小值。 當除 去粗大物料時，篩孔尺寸可取較大值。垃圾滾筒篩篩分處理量為Q6 Q7 5.3165 5.303 10.6195(t/h)滾筒篩主要參數(shù)確定如下:(1) 設計篩體長度4n,篩體直徑1.6m,篩孔取10mm< 10mm安裝傾角4°。(2) 篩分效率和生產(chǎn)率。根據(jù)“垃圾分選機-垃圾滾筒篩”行業(yè)標準(CJ/T5013.1-95

15、),篩下物粒徑 12mm篩分效率 80% 選取篩分效率為90%(3) 滾筒篩轉速通常為了獲得較好的篩分效率，應使物料在篩體做較大的翻動，滾筒篩臨界轉速nc為30 fg30 9.81 “ 必.、ncR 3.14 0.8 33.46 34(r/min)根據(jù)實驗表明，垃圾滾筒篩回轉速度一般取臨界轉速的30%- 60液為理想，則取滾筒篩轉速為12r/min。 料在篩體的停留時間根據(jù)研究表明，當篩分垃圾時，要得到75%上的篩分效率，停留時間應達到2530s,甚至更長。所以取垃圾在滾筒停留時間為50s，則物料在篩體沿軸向運動的平均速度為L 4v0.08(m / s)50 筒篩有用功率據(jù)資料推導，篩分機有用

16、功率為2 0N L R g 9 8 cos (90)N 2 08sin (90) tan 455 3.14 0.8 9.81 (9 8 cos230°)8 sin2 30° tan 4° 4546.96(kW)實際使用的驅動電動功率還應考慮機械傳動損失。(4) 選型根據(jù)以上計算，選用DS型系列垃圾滾筒式篩分機，是從我國城市垃圾處理工作的需要出發(fā)，研究的適合我國國情的、價格低廉的滾筒篩選機，型號為DS-60,外形尺寸6.5 X2.5 X2.2m，傾角為4°，設備質量7.5kg，功率(7.5+1.5 ) KV，滾筒轉 速18.5r/min，垃圾含水率為35%

17、-55%篩分率可達80%-90%可用于粗細分選，也可 用于有機物、無機物的分選。5.7風選設備重質組分簡易立式風選設備(1)氣流速度確定風力分選主要將低密度、空氣阻力大的塑料、廢紙等和具有高密度、空氣阻力小的重質有機物分開。部分物料密度如表5表5部分物料密度物質塑料玻璃磚干砂有機物密度 /(kg/m 3)9202500184025001200輕質物料以塑料為參考，其懸浮氣速為| V。. s .9206.67( m/s)100 100重質物料以有機物為參考，其懸浮氣速為v0s 22 1200 7.62(m/s)100 100則選取氣流速度為6.7m/s。(2) 立式風選幾何參數(shù)的確定關于風力分選

18、設備的計算設計計算目前尚無成熟的方法可借鑒，對于立式分選垂直段主要目的是將紙類、 塑料等輕質組分通過氣流 輸送出來，可借鑒流化床氣力輸送設計進行經(jīng)驗設計，精確的計算還需要實驗及有關的理論進行研究。選擇氣體速度根據(jù)氣力輸送設計原則確定垂直段管長 7m考慮所分選物料為不規(guī)則紙類、塑料等，選擇管徑100mm。設高壓端氣體密度為3kg/m3,故所選氣速相當于氣體質量速度 G=6.7X 3=20.1 (kg/m2 s)。 估算氣-固比 垃圾分選主要去除塑料及紙類，設其堆積密度b 560kg/m3氣-固比為m勿訝38L0.75初(詈嚴7-0.75険7 所需空氣量計算GtQ3m4.0005 1000186.

19、721.43(kg/h)取空氣重度為1.25kg/m3,則空氣體積流量為Gtf21.431.25317.144(m /h)30.29m /min按所選管徑100mn和氣速，所需空氣體積流量為23.14233Qk v Dt 6.70.120.0526(m3/s)3.156m3/min44故可選用3.2m3/min空壓機一臺能夠滿足要求。 壓降計算 設管平均絕對壓力為2kg/m2(1kg/m2=9.8Pa)，室溫為300K,則氣體平均重度為q Mp2-22.355(kg/m3)q RT 0.0821 300垂直管壓降p 2m gH 2 186.7 2.355 7 6155.5(kg / m2)(3

20、) 旋風分離器選擇根據(jù)氣體流量3.156m3/min和入口風速6.7m/s,選取XLP/A-3.0型旋風分離器，其允許進口風速 12m/s,處理量750riVh。5.8輸送帶在垃圾分選工藝中，帶式輸送機是主要的運輸機械，它連接各個分選設備。因此, 各分選設備段之間的輸送帶帶寬、帶長、帶速及輸送帶的安裝位置需根據(jù)具體情況分 別估算。(1)輸送帶I帶寬確定輸送帶I主要輸送從垃圾儲坑經(jīng)過初級篦子送入的及由輸送帶送至滾筒破碎機 的垃圾，在這一段輸送帶上同時進行人工分選。故帶速不宜選擇過快，選取帶速為0.3m/s 。由于垃圾的密度較小和較松散，所以一般用槽式膠帶輸送帶。膠帶輸送機的輸送 能力由下式計算。

21、Q=3600 Fb v p c式中輸送能力，由物料衡算知Q近似取15.5t/h ；Fb物料在膠帶的截面積，m；-輸送帶運行速度，取0.3m/s ；物料的堆密度，對垃圾取0.43t/m 3;cB物料在膠帶上堆積的斷面積-傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應水平放置，故c=1輸送機傾角系數(shù)與傾角的關系對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為Fb F1 F2 J452 號 sin2 45 B2 °12 B2 tg20其中，膠帶的槽角a選取TD72型為20 °。則15.5=3600 X (0.2541-0.1531 X B) X 0.3 X 0.43 X 1則帶寬為：B=1.2 (m，取帶寬為

22、1.2m電動機功率計算轉動滾筒軸功在確定膠帶輸送機的電功率以前， 首先要計算傳動滾筒的軸功率。 率的計算公式（式中參數(shù)數(shù)據(jù)取自文獻）為IIIIIIN0 k3k4 N0 N0 N0k 5v k8k3 尾部該向滾筒功率系數(shù)；k 4 中部該向滾筒功率系數(shù)；N0 傳動滾筒的功率， kw；N0' 膠帶空轉的功率， kw；N0'' 物料水平運輸?shù)墓β蔔0''' 物料垂直提升的功率， kw；k5Vb梨式卸料器，膠帶清料器和料板所需的功率，kw,丫 b物料加速率所需功率，kwo膠帶空轉的功率N0' =k1LhV式中：k1=0.0318；ki取決于膠帶寬和

23、托錕阻力系數(shù)，對輸送垃圾的槽型膠帶可取Lh膠帶輸送機水平投影長度，mV膠帶運行速度，m/s；則No =kiLhV=0.0318X 20X 0.3=0.1908kw 物料水平運輸功率IIN0 =Qk2 Lh式中：k2 物料水平運動功率系數(shù)， 5.45X 10-5；Q膠帶輸送機的輸送量，t/h ;則-5N0=Qk2Lh=5.45 X 10 X 15.5 X 20=0.016895kw物料垂直提升功率N0" =0.00273 X QH)式中：H)提升高度，m則N0 =0.00273 X QH)=0.00273 X 15.5 X 0=0kw因此IninN0 k3k4N0NoN0k§

24、v k8X 0.3=1.5 X 1.05 X (0.1908+0.016895)+(1.4+1.5+0.23+2.25) +0.1 X 0.45=1.99kw電動機功率為kN式中：k 功率安全系數(shù)，滿載起動系數(shù)，一般 k=1.0 ; n總傳動效率，對膠面?zhèn)鲃訚L筒，n取 0.90 因此，電動機功率為N1 1992.21 kW0.90故選用Y100L-2型三相異步電動機，額定功率為 3.0 kW。輸送帶U帶寬的確定輸送帶U主要用于輸送由滾筒破碎機篩上物(主要為廢紙、塑料及部分有機物)至風選設備。其計算方法如(1)，由物料衡算，此時輸送量Q =4.0005t/h。傾角15傾角系數(shù)c取0.885。帶速

25、取1.0m/s，則輸送帶帶寬為4.0005 3600 0.2514-0.1531 B21.0 0.43 0.885得帶寬為：B=1.27(m)取帶寬為1.3m。電動機功率計算已知 Lh 40m, v 1.0m/s，Q 4.0005t/h，H 10m。采用滾動軸承，查得3 =0.030，k1 0.0318，k2 8.17 10 5，k3 1.03, k4 1.005，導料擋板 k5 2.25，空段 清掃器k6 0.23，彈換清掃器k7 1.5，k8 0.18。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉動 滾筒軸功率為IninN0 k3 k4 N0 No N0k§v k8得到傳動滾筒軸功率為：5N00.

26、0318 40 1.0 8.17 104.0005 40 0.00273 4.0005 10 1.03 1.0052.25 0.23 1.0 1.0 0.18 0.43 5.0 kW電動機功率為N05.0N k01.05.55 kW0.9故選Y132M-4型電動機，額定功率為7.5 kW。輸送帶川 寬度確定輸送帶川主要用于輸送自滾筒破碎機篩下物(主要為無機物、碎石渣、玻璃及部分有機物)送至滾筒篩。取帶速為1.5m/s，輸送傾角10，傾角系數(shù)為0.957，由物 料衡算此時輸送量為 Q=Q+Q=5.3165+5.303=10.6195t/h，計算方法同上。經(jīng)計算取 輸送帶寬為1.3m。 電動機功率計算取 Lh 20m，v 1.5m/s，Q 10.6195t/h，H 5m。采用滾動軸承，查得=0.030, ki 0.0318, k2 8.17 10 5, ks 1.08,1.005，導料擋板2.25，空段清掃器k6 0.23，彈換清掃器k7 1.5 , ks 0.36。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式,IHHIN。 ksk4 N。 N。 N。k5