1 城市垃圾分選工藝設計說明書 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?nèi)粘Ｉ钪挟a(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。 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內(nèi)容，并使所學知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學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)了解工程設計的內(nèi)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(shù)資料，編寫設計說明書的能力。 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 % 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 水率為 垃圾熱值： 1923kJ/ 分選系統(tǒng)工作量為 140t/d；日工作時間 為 9h。 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 2 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。 圖 1 垃圾分選工藝流程 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)。 計算各段的長度，點擊功率。 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(guān)簡圖等內(nèi)容。課程設計說明 書應有封面 ,目錄，前言，正文，小結(jié)及參考文獻等部分，文字應簡明，通順，內(nèi)容正確，完整，裝訂成冊。 垃圾分選系統(tǒng)工藝流程及高程圖一張。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張，平面布置圖中應有方位標志。 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/ 3 (1) 垃圾分選廠 每小時的處理量 0Q 每天的垃圾處理量， =140t/d; T 每天的工作時間， T=9h/d。 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、 璃、 料和約 他無機物質(zhì)被選出，即： 金屬)/(5%玻璃)/(5%塑料)/(0%其他)/(5%則經(jīng)過人工手選可分出的垃圾有 1Q =q1+q2+q3+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： )/(4) 選擇性破碎機 篩上物主要是紙、布、革、塑料、部分有機物等0的物質(zhì) )/(0(03 篩下物為0的被破碎的無機物、無機物、玻璃及其他碎土等。 (5)風選 輕組分主要為粉塵、塑料紙張等 4 )/(4 重組分主要是有機物 )/(005 (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 篩上為p 10的有機物 )/(5%篩下物為碎土、石渣等無機物和碎玻璃 )/(7 (7) 廢物的全過程總的質(zhì)量為總Q)/(500 900 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(diào)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 中 : 儲存時間， d； q 最大日處理量， t/d； 有效容積系數(shù)，在 垃圾有效密度（有效密度的系數(shù)在 t/ ?。?=2d， q=140t/d, = =1.2 t/ 5 )(402 3 圓整后取 )(640 32. 倉體尺寸計算 每個小倉的體積 V,度 a,m;寬度 b,m;深度 c,m。 則： V=a b c 取 a=20m,b=8m,c=4m; V=20 8 4=640（ 640以滿足要求。 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 斗容量 實際運行時間 50h 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 式中： Q 吊車的供給能力， t/h； P 抓斗一次抓起量， t； N 1h/h； T 吊車運行周期， h； 則 抓斗一次抓起量為 )(43200 即抓斗一次抓起量 可滿足生產(chǎn)需求。選擇一次抓起量為 1500抓斗。 6 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 )/已知垃圾的含水率為 垃圾容量平均值為 據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇主要技術(shù)參數(shù)如表 3 所示。 表 3 型號 筒徑（ 600 給料粒度（ 220 筒長（ 1200 電機功率（ 表場強（ KA/m） 80 400 分選粒度 (0 理能力 (t/h) 10 20 機重 (1500 7 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(shù)特征如表4 表 4 滾筒破碎機技術(shù)特征 規(guī)格 3000 6000 規(guī)格 3000 6000 生產(chǎn)能（ t/ 滾筒 直徑 /m 長度 /m 傾角 /度 轉(zhuǎn)數(shù)/(r/80 120 3 6 3 12 篩孔尺寸 /升板高度/動機 型號 功率 /數(shù)/(r/50 300 0 1460 滾 筒內(nèi)斷面示意圖 (2)計算校核 根據(jù)式2 )2/)(22 取經(jīng)驗值 00 1060 ， ，橫斷面裝料面積為 )(2/18/3/)(222 物料跌落所需時間為 8 21 )(021803 21801 090co s ()6090s i n (0co s ()90s i n (4 0000002 s) 則 )( 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 )(a n)6090c )6090(s i a n)90c )90(s i 物料沿滾筒軸向前的前進速度 0 2 9 8 滾筒破碎機實際生產(chǎn)能力為 (360 0360 0 則所選擇的破碎機能滿足處理量的要求。 垃圾滾筒篩利用做回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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)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(zhuǎn)速；動力參數(shù)為篩體 的驅(qū)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。 9 垃圾滾筒篩示意 垃圾滾筒篩篩分處理量為 )/(滾筒篩主要參數(shù)確定如下： (1)設計篩體長度 4m，篩體直徑 孔取 1010裝傾角 40。 (2)篩分效率和生產(chǎn)率。根據(jù)“垃圾分選機 篩”行業(yè)標準（ 篩下物粒徑 12分效率 80%。選取篩分效率為 90%。 (3)滾筒篩轉(zhuǎn)速 通常為了獲得較好的篩分效率，應使物料在篩體內(nèi)做較大的翻動，滾筒篩臨界轉(zhuǎn)速 (030 c 根據(jù)實驗表明，垃圾滾筒篩回轉(zhuǎn)速度一般取臨界轉(zhuǎn) 速的 30% 60%較為理想，則取滾筒篩轉(zhuǎn)速為 12r/ 料在篩體內(nèi)的停留時間 根據(jù)研究表明，當篩分垃圾時，要得到 75%以上的篩分效率，停留時間應達到25 30s,甚至更長。所以取垃圾在滾筒內(nèi)停留時間為 50s，則物料在篩體內(nèi)沿軸向運動的平均速度為 )/( 筒篩有用功率 據(jù)資料推導，篩分機有用功率為 10 )(0c o 0(s 0(c o 實際 使用的驅(qū)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 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 形尺寸 角為 4，設備質(zhì)量 率（ 筒轉(zhuǎn)速 圾含水率為 35%篩分率可達 80%可用于粗細分選，也可用于有機物、無機物的分選。 對本風選工藝，選用簡易立式風選設備 給料風機旋流器重質(zhì)組分輕質(zhì)組分空氣給料風機旋流器重質(zhì)組分輕質(zhì)組分 空氣簡易立式風選設 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(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 /(kg/ 920 2500 1840 2500 1200 11 輕質(zhì)物料以塑料為參考，其懸浮氣速為 )/(s 重質(zhì)物料以有機物為參考，其懸浮氣速為 )/( 00100221000 s 則選取氣流速度為 s。 (2) 立式風選幾何參數(shù)的確定 關(guān)于風力分選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(zhì)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(guān)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 。設高壓端氣體密度為 3kg/所選氣速相當于氣體 質(zhì)量速度 G=3=kg/s)。 估算氣 垃圾分選主要去除塑料及紙類，設其堆積密度 3/560 氣 186 . 27)(227 0 3 ）b 所需空氣量計算 )/(00 0000 t 取空氣重度為 空氣體積流量為 (3 按所選管徑 100氣速，所需空氣體積流量為 m i n/(322 故可選用 壓機一臺能夠滿足要求。 壓降計算 設管內(nèi)平均絕對壓力為 2kg/kg/室溫為 300K，則氣體平均重度為 )/(29 3 12 垂直管壓降 )/(g (3)旋風分離器選擇 根據(jù)氣體流量 s,選取允許進口風速 12m/s,處理量 750m3/h。 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 帶寬確定 輸送帶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，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=3600v c 式中 Q 輸送能力，由物料衡算知 Q 近似取 h； v 輸送帶運行速度，取 s； 物料的堆密度，對垃圾取 c 傾角系數(shù)。對有人工手選輸送帶應水平放置，故 c=1 物料在膠帶上堆積的斷面積 BdF 1F 2 13 輸送機傾角系數(shù)與傾角的關(guān)系 對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為 i i n 2221 b 其中，膠帶的槽角選取 72為 20。 則 600 ( 1 則帶寬為： B =m），取帶寬為 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 85000430 3k 尾部該向滾筒功率系數(shù)； 4k 中部該向滾筒功率系數(shù)； 0N 傳動滾筒的功率， 0N 膠帶空轉(zhuǎn)的功率， 0N 物料水平運輸?shù)墓β?0N 物料垂直提升的功率， 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200 . 7 20 . 7 60 . 8 00 . 8 40 . 8 80 . 9 20 . 9 61 . 0 0c0 14 5梨式卸料器，膠帶清料器和料板所需的功率， 8k b 物料加速率所需功率， 膠帶空轉(zhuǎn)的功率 0N =中： 取決于膠帶寬和托錕阻力系數(shù)，對輸送垃圾的槽型膠帶可取 膠帶輸送機水平投影長度， m； V 膠帶運行速度， m/s； 則 0N =20 物料水平運輸功率 0N =Q 2k 中： 2k 物料水平運動功率系數(shù)， 10 Q 膠帶輸送機的輸送量， t/h； 則 0N =Q 2k 1020= 物料垂直提升功率 0N =中： 提升高度， m。 則 0N =0=0此 85000430 15 =( 電動機功率為 0 式中： k 功率安全系數(shù)，滿載起動系數(shù)，一般 k = 總傳動效率，對膠面?zhèn)鲃訚L筒，取 此，電動機功率為 故選用 2Y 型三相異步電動機，額定功率為 (2) 輸送帶 帶寬的確定 輸送帶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 =h。傾角 15，傾角系數(shù) 速取 s，則輸送帶帶寬為 0. 8850. 431. 00. 1531 B =m) 取帶寬為 電 動機功率計算 已知。， h 10/采用滾動軸承，查得=0 0 1 ，導料擋板 k，空段清掃器 k，彈換清掃器 k， k。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式，轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為 16 85000430 得到傳動滾筒軸功率為： 0 電動機功率為 0 故選 定功率為 (3) 輸送帶 寬度確定 輸送帶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 s，輸送傾角 10 ，傾角系數(shù)為 物料衡算此時輸送量為 Q=7=h，計算方法同上。經(jīng)計算取輸送帶寬為 電動機功率計算 取。， h 5/95/采用滾動軸承，查得 =0 0 1 3521 ， ，導料擋板 k ，空段清掃器 k，彈換清掃器 k， k。將以上各數(shù)據(jù)帶入計算式， 85000430 轉(zhuǎn)動滾筒軸功率為 )(50 電動機