城市垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設(shè)計書

1、城市垃圾綜合分選處理系統(tǒng)設(shè)計書1城市垃圾簡介1.1引言目前，我國城市生活垃圾處理的最主要方式是填埋，約占全部處理量的70%以上，其次是堆肥，約占20%上,焚燒量甚微。而垃圾的熱解、制取衍生燃料、 垃圾產(chǎn)沼氣等措施使用甚少。與填埋相比，采用堆肥處理對設(shè)備要求不高，投資 較少，運行費用較低，隨著垃圾中有機物比重的提高，應(yīng)用前景正逐步擴大。但 在其推廣過程中，有許多制約因素：占地較多，對周圍環(huán)境有一定污染；堆 肥質(zhì)量不易控制，肥效差，市場銷路不暢；堆肥產(chǎn)品中混有塑料、玻璃、橡膠 等不易分解的物質(zhì)，降低了產(chǎn)品的使用價值。對城市生活垃圾分選處理是在克服 單一處理方法缺點的基礎(chǔ)上采用多種方法進行綜合處理，

2、從而避免了因處理不當對環(huán)境造成的二次污染和資源的浪費。并且，隨著人民生活水平的提高，垃圾中 的有用成分逐漸增多，不加以回收也是對資源的一種浪費。 因此，需要對城市的 生活垃圾進行回收、分類和處理，提高垃圾作為資源循環(huán)利用或再利用的價值2。 1.2垃圾的組成城市生活垃圾組成如表1所示：表1垃圾組成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。垃圾容重平均值為0.43噸/立方米，含水率為49.4%。垃圾中塑料以超薄型塑料袋為主，廢紙以衛(wèi)生間廢紙為主。垃圾熱值：192

3、3 kJ/kg分選系統(tǒng)工作量為100噸/天，日工作時間為10小時。1.3生活垃圾的危害污染土壤。垃圾滲出液改變土壤成分和結(jié)構(gòu)，有毒垃圾會通過食物鏈影響人體健康。垃圾破壞了土壤的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，使土壤保肥、保水能力大大下降。污染水體。垃圾中含有病原微生物、有機污染物和有毒的重金屬等，在雨水的作用下， 它們被帶入水體， 會造成地表水或地下水的嚴重污染， 影響水生生物的生存和水 資源的利用。1.3.3 污染大氣。細小固體廢物會隨風飛揚， 加重大氣污染。 在大量垃圾露天堆放的場區(qū)臭氣 熏天，老鼠成災(zāi)，蚊蠅滋生，有大量氨硫化物等有害氣體向大氣釋放，僅有機揮 發(fā)性氣體就多達 100 多種，其中含有許多致癌

4、致畸物。1.3.4 傳播疾病 生活垃圾中含有大量微生物，是病菌、病毒、害蟲等的滋生地和繁殖地，嚴 重地危害人身健康。1.3.5 資源與廢物的相對性 固體廢物包括所有經(jīng)過使用而被棄置的固態(tài)或半固態(tài)物質(zhì)， 甚至還包括具有 一定毒害性的液態(tài)或氣態(tài)物質(zhì)。 固體廢物的“廢”具有時間和空間的相對性。 在 一個生產(chǎn)過程可能是暫時無使用價值的， 但并不代表在其他生產(chǎn)過程或其他方面 也無使用價值。 在當前經(jīng)濟技術(shù)條件下暫時無使用價值的廢物， 在發(fā)展了循環(huán)利 用技術(shù)后可能就是資源。故固體廢物常被看作是“放錯地點的原料” 2 -5 。因 此，雖然生活垃圾有以上幾方面危害， 但如果能對生活垃圾進行有效系統(tǒng)地處理， 回

5、收垃圾中有用成分， 將會變廢為寶。 其中，生活垃圾的綜合分選技術(shù)尤顯重要 3。2 生活垃圾分選針對我國城市生活垃圾混合包裝、 混合收集的現(xiàn)狀， 從綜合處理的角度出發(fā)， 選擇合理的城市生活垃圾分選工藝路線， 以提高其效果和效率， 簡化后續(xù)處理工 藝路線，以降低投資和運行成本最為關(guān)鍵。生活垃圾分選主要是根據(jù)不同物相組分的粒度、 密度、磁性、電性、光電性、 摩擦性及表面潤濕性的差異而進行的。 相應(yīng)的，常用分選方法有篩分、 重力分選、 磁力分選、電力分選、光電分選、摩擦分選、彈性分選和浮選等 4 。由于城市生活水平不同決定了生活垃圾組分也不同， 不同經(jīng)濟發(fā)展水平也決 定了生活垃圾最終處置方式也不相同，

6、 在確定分選工藝和設(shè)備時應(yīng)因地制宜， 靈 活應(yīng)用。2.1 分選依據(jù)依據(jù)城市生活垃圾的組分特點進行分選， 將主要組分與其他組分分離， 分選 工藝的選擇分析如下。2.1.1 無機物主要通過篩分的手段完成， 對于以灰土為主的無機物成分可以采用圓盤篩或 滾筒篩進行篩分，灰土大部分進人篩下物，其它組分進入篩上物流。對于磚瓦、 瓷、煤渣等無機物組分，可通過彈跳分選工藝從其他物料中分離。2.1.2 有機物主要通過篩分的手段完成， 可以通過兩種篩分手段來實現(xiàn)： 一種是用圓盤篩 進行預(yù)篩分去除灰土， 然后再用一級滾筒篩篩分， 有機物大部分進入滾筒篩篩下 物，其他物料進入滾筒篩篩上物； 另一種是利用雙級滾筒篩，

7、篩下物為灰土成分， 篩上物為可回收物和可燃物的混合物， 篩中物為有機物和磚瓦瓷等的混合物， 篩 中物可通過彈跳分選進一步提高有機物純度。2.1.3 可回收物可通過人工分選和機械分選相結(jié)合實現(xiàn)， 黑色金屬回收物可采用磁選丁藝回 收，有色金屬可采用渦電流分選工藝實現(xiàn)，紙、塑料可通過風力分選實現(xiàn)，不同 類別的塑料可通過光電分選進一步分離。2.1.4 可燃物 生活垃圾中可燃物料以木竹、織物、塑料、紙為主，可通過部分人工分選，部分篩分方式選出， 根據(jù)組分特征選擇合適的篩孔， 篩上物料以可燃物為主， 篩 下物則為其他物料 5 。2.2 計方案本次設(shè)計從我國的城市生活垃圾的現(xiàn)狀出發(fā)， 考慮到城市垃圾的特點，

8、 和我 國勞動力資源豐富的特點， 采用機械分選為主、 人工粗選的方法。 對于回收利用 經(jīng)濟效率不高的固體廢物直接作為垃圾焚燒的原料， 分選工藝采用城市生活垃圾 簡易的處理方法， 以分選產(chǎn)物作為填埋、 堆肥和焚燒為目的， 以達到城市生活垃 圾的減量化、穩(wěn)定化、無害化。分選工藝流程圖如圖 1 所示：I狷 満另氣流梯進/-伸上師上生活*歸T人工Rjfeb宓卜 陡禪惟b祁林備下iW飾下碎石，駛璃普:填埋圖i分選工藝流程圖2.3垃圾分選工藝物料衡算垃圾分選廠每小時處理量式中：C每天的垃圾處理量，Q=100 t/d T 每天的工作時間，T=10 h。Q=150/10=15 t/h人工分選人工手選去除垃圾中

9、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%1 勺大塊金屬、0.6%玻璃和約0.5%的其他無機物質(zhì) 被選出，即金屬：qi=Q X 1.0%=15X 1.0%=0.15 t/h玻璃：q2=Q X 0.6%=15X 0.6%=0.09 t/h塑料：q3=Q X 2.0%=15X 2.0%=0.30 t/h其他：q4=Q X 0.5%=15X 0.5%=0.07 t/h經(jīng)過人工手選可分出的垃圾有Q=0.15+0.09+0.30+0.07=0.61 t/h磁選垃圾經(jīng)過磁選滾筒理論上可以分選所有的金屬Q(mào)=QX 1.58%=15X 1.58%=0.237 t/h選擇

10、性破碎機器2.3.4.1 篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等。du 50 mm的物質(zhì)Q=QX (20%+2.68%+3.13%)=15X 25.81%=3.872 t/h2.342 篩下物為du<50 mm的被破碎的無機物、有機物、玻璃及其他碎土等。風選2.3.5.1 輕組分主要是粉塵、塑料紙等。Q=QX (2.68%+3.13%)=15 X 5.81%=0.872 t/h2.3.5.2 重組分主要是有機物Q=Q X 20%=15 X 20%=3.00 t/h滾筒篩分滾筒篩分主要對選擇破碎機篩下物進行進一步分選，篩下物中主要有機物、 部分無機物、破碎玻璃等。選折篩孔為10X10

11、mm篩上為dp>10 mmQ6=QX 34.3%=15 X 34.3%=5.145 t/h篩下物為碎土、石渣等無機物和破玻璃。Q7=QX (31.3%+0.6%+2.31%)=15 X 34.21%=5.132 t/h Q總=Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q=0.61+0.237+3.872+0.872+3.00+5.145+5.132=18.868Q 總 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q72.4垃圾儲存料倉 倉體容積式中：儲存時間，d;Qz取大日處理量，t/h ;有效容積系數(shù)，在0.80.9之間；垃圾有效密度，在1.11.3之間，t/m。VQ在本設(shè)計中倉體容積為：Q2 15 何8681

12、345.31 m30.85 0.45 1.1取容積v=14oo mm,長度a, m寬度b, m深度c, m則倉體尺寸計算 每個小倉的體積V),Vo=ax bXc取 a=20 m, b=15 m, c=5 m則每個倉體的容積為 Vo=2OX 15X 5=1500 m3>1400 m3,滿足設(shè)計要求3分選設(shè)備選型3.1吊車、抓斗的設(shè)計選擇垃圾吊車的臺數(shù)是根據(jù)垃圾最大日處理量來確定的。一般日處理量在150 t吊車的運行時間為60 min/h,設(shè)計時一般取45以下的采用一臺吊車，日處理量在 200 t到300 t的采用常用和備用各一臺，規(guī) 模在300 t以上的要求常用2臺，備用一臺。在吊車的臺數(shù)

13、確定以后還要確定吊 車卷起、放下、行走、橫移及抓斗開關(guān)動作所需時間，以確定吊車運行周期。如 果分選設(shè)備有足夠的處理能力，55 min/h。吊車供給能力：小 PNQ T式中：Q吊車供給能力,Pt/h ;抓斗一次抓起量，t;T 吊車運行周期，h；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所示。表2項目數(shù)量噸數(shù)跨度運行周期實習運行 時間供給能力參數(shù)設(shè)計依據(jù)2臺垃圾最大日處理量1.25 t抓斗容量7 m儲料坑跨 度143 s吊車運行 各種動作 的速度50 min/h21.2 t/h抓斗抓起 量抓斗一次抓起量為:P Q0T15 143 0.715 tN5060可知抓斗一次抓起量0.715 t即

14、可滿足生產(chǎn)需求，選擇一次抓起量為1250 kg 的抓斗。3.2磁選設(shè)備選擇經(jīng)過人工分選后進入磁選機進行分選的垃圾量為：Q' Qo Qi 15 0.6114.39 t/h已知垃圾的含水率為49.4%,根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇 CTB-69永磁筒式磁選機， 其主要技術(shù)參數(shù)如表3所示：表3磁選機的規(guī)格型號CTB-69圓筒轉(zhuǎn)速（r/min40規(guī)格0 600X900電動機規(guī)格型號Y90L-4槽體形式半逆流電機功率（kw）1.5磁場強度1450給料粒度（mr）i0 0.2生產(chǎn)能力815機重（kg9103.3滾筒破碎機的選擇選型根據(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(shù)特征如表4表4滾筒破碎機特征

15、規(guī)格生產(chǎn)能 力/（t/h）直徑/m滾筒轉(zhuǎn)速/(r/m in)篩孔 尺寸/min提升 板咼 度/m型號電動機功 率/kw轉(zhuǎn)速/(r/m in)長度/m傾角/ 度3000X 600080-1203631250300BJQ-72-430計算校正橫斷面裝料面積為(R2 r2)S -2取經(jīng)驗值 =60°,=10。，代入數(shù)據(jù)得:1.521.2218 21.13 m3物料跌落所需時間為:T=t 1+t 2式中. cos(90° 60°) 0.68s4'.Ro4.15ot2sin(90)g.cos(90 )sin(90 60 )代入數(shù)據(jù)得 T=1.67+0.68=2.35

16、 s該螺旋線的螺距即物當篩體傾斜安裝時，實際物料軌跡為不規(guī)則的螺旋線，料跌落一次向前所走的距離，即：2ol 4Rsin (90 )gcos(90 )gtan2oooo4 1.5 sin (9060 )cos(9060 ) tan3 0.0681 s物料沿滾筒軸向前的前進速度v為v= -0.06810.0290 m/sT 2.35滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為：Q=360(X SX vXX k=3600X 1.13 X 0.0290 X 0.43 X 0.41=20.80 t/h>14.5 t/h則所選擇的破碎機能滿足處理量的要求。3.4滾筒篩滾筒篩的主要參數(shù)垃圾滾筒篩篩分處理量為Q Q75.1

17、45 5.132滾筒篩主要參數(shù)確定如下：(1) 設(shè)計篩體長度4 m,篩體直徑1.6 mm, 4°。(2) 篩分效率和生產(chǎn)率。根據(jù)“垃圾分選機10.28 t/h篩孔取10 mrnK 10 mm 安裝傾角-垃圾滾筒篩”行業(yè)標準(CJ/T5013.1-95)，篩下物粒徑12 mm篩分效率80% 選取篩分效率為90%nc33.4634 r/min(3) 滾筒篩轉(zhuǎn)速通常為了獲得較好的篩分效率，應(yīng)使物料在篩體做較大的翻 動。滾筒篩臨界轉(zhuǎn)速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沖上的篩分效率，停留時間應(yīng)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

18、沿軸向 運動的平均速度為v -40.08 m/s50筒篩有用功率 據(jù)資料推導，取60°,篩分機有用功率為N Lg £Rggg(9 8cos2(90°)N 2 08sin (90 )gtan 454 3.14 0.8 9.81 (9 8cos230°)2 oo8sin 30 tan 44546.96kw實際使用的驅(qū)動電動功率還應(yīng)考慮機械傳動損失。3.5風選設(shè)備對本風選工藝，選用簡易立式風選設(shè)備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(zhì)有機物分開。部分物料密度如表5。表5部分物料密度物質(zhì)塑料玻璃磚干砂有機物密度

19、/(kg/m 3)9202500184025001200輕質(zhì)物料以塑料為參考，其懸浮氣速為. 22 .v0- s 920 6.67 m/s100、100重質(zhì)物料以有機物為參考，其懸浮氣速為v0 Js J1200 7.62 m/s100' 100則選取氣流速度為6.7 m/s。立式風選幾何參數(shù)的確定關(guān)于風力分選設(shè)備的計算設(shè)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(zhì)組分通過氣流輸送出來， 可借鑒流化床 氣力輸送設(shè)計進行經(jīng)驗設(shè)計，精確的計算還需要實驗及有關(guān)的理論進行研究。(1)選擇氣體速度 根據(jù)氣力輸送設(shè)計原則確定垂直段管長 7 m考慮所分選 物料為不規(guī)則

20、紙類、塑料等，選擇管徑100 mm。設(shè)高壓端氣體密度為3 kg/m3, 故所選氣速相當于氣體質(zhì)量速度 G=6.7X 3=20.1 kg/m 2 s。估算氣-固比垃圾分選主要去除塑料及紙類，設(shè)其堆積密度為2b 560 kg/m s氣-固比為0.380.3820.1m 227 -gL 0.75 227 -560g7 0.75 186.7GQ3m3.872 100020.74 kg/h186.7(3)所需空氣量Gt計算Gt取空氣重度為1.25kg/m3,則空氣體積流量為f 1.25Qk 色 13.8211.06 nf/h=0.28 m 3/min按所選管徑100 mm和氣速，所需空氣體積流量為：G

21、20 74Qkt16.59 nVs=3.156 m 3/minf 1.25故可選用3.2 m3/min空壓機一臺能夠滿足要求。(4)壓降計算管平均絕對壓力為度為：2 kg/m2(1 kg/m 2=9.8 Pa)，室溫為300 K,則氣體平均重MpRT29 22.355 kg/m3垂直管壓降：Vp 2mgH32 186.7 2.355 76155.5kg/m0.0821 300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。3.6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

22、各個分選設(shè)備。 因此，各分選設(shè)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。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。Q 3600貝盹8式中：Q 輸送能力，由物料衡算知 Q近似取14.5 t/h ;Fb-物料在膠帶的截面積，m；v輸送帶運行速度，取 0.3 m/s ;物料的堆密度，對垃圾取 0.45 t/m 3;c傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應(yīng)水平放

23、置，故c=1。如下圖3所示為物料在膠帶上堆積的斷面積圖3物料在膠帶上堆積的斷面積對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為0.083.14o 2 oFb F! F22 0 2sin 2 45 B tg20sin 454其中，膠帶的槽角選取TD72型為20°。14.5=3600 X （0.2514 -0.1531 XB2） X 0.3 X 0.45 XI則帶寬為：B=1.20 m（2）電動機功率計算 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。轉(zhuǎn)動滾筒軸功率的計算公式（式中參數(shù)數(shù)據(jù)取自文獻）為N。 k3k4（N。N0 No"）kv k8N0 k1Lhv 0.0318

24、20 0.30.1908 kWN0' k2 Q Lh 5.45 10 5 10 20 0.0109 kWN；02=1.5 X 1.05(0.1908+0.0109)+(1.4+1.5+0.23+2.25)X 0.3+0.1 X 0.45=1.9766膠面?zhèn)鲃訚L筒=0.90，因此，電動機功率為kN1.97660.92.196 kW故選用Y100L-2型三相異步電動機，額定功率為 0.3kw。輸送帶U帶寬的確定 輸送帶U主要用于輸送有滾筒破碎機篩上物（只要為廢紙、塑料及部分有機物）至風選設(shè)備。其計算方法如（1），由物料衡算，此時輸送量Q=4.24t/h。傾角15°，傾角系數(shù)c取0

25、.885。帶速取1.0m/s，則輸送帶帶寬為24.24=3600 X （0.2514 -0.1531 XB ） X 1.0 X 0.45 X 0.885解得 B=1.27 m取帶寬為1.3 m如下圖4為輸送帶簡圖圖4輸送帶簡圖電動機功率計算已知 Lh=40 m v=1.0 m/s, Q=4.24 t/h , H=10 m。采用滾東軸承，查的 =0.030 , ki=0.0318 , k2=8.17 10 5，k3=1.03，k 4=1.005，導料擋板 ks=2.25，空段清掃器 k6=0.23，彈換清掃器 ky=1.5，k8=0.18。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為：5N=(0.0

26、1318 X 40X 1.0+8.17 X 10- X 4.24 X 40+0.00273 X 4.24 X 10)X 1.03 X 1.005+(2.25+0.23+1.5) X 1.0+0.18 X 0.45=5.51 kw電動機功率為N05.51N k01.06.12 kW0.9所以選用丫132-M4型電動機，額定功率為7.5kw。輸送帶川3.6.3.1 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 1.5 m/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8.02 t/h ,28.02=3

27、600X (3600-0.2514 XB ) X 10X 0.45 X 0.885所以 B=1.27 m取帶寬為1.3 m3.6.3.2 電動機功率計算取 Lh=20m V=1.5m/s , Q=8.02t/h , H=5m 采用滾動軸承，查得 =0.030, ki=0.0318 , k2=8.17 10 5, k3=1.03 , k 4=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(zhuǎn)動滾筒軸功率為：N)=(0.01318 X 40X 1.0+8.17 X 10-5 X 4.24 X 40+0.00273 X 4.24 X 10)X 1.0