固体废物课程设计

体废物课程设计1.序论设计目的和意义(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、绘制工程图，应用技术资料，编写设计说明书的能力。生活垃圾分选技术及发展现状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。垃圾分选设备的研究已列为国家重点项目之一。目前，生活垃圾越来越多，处理越来越困难。垃圾处理方式中，传统的直接填埋方式对土地占用大，垃圾填埋场通常设置在农村，占用大量农田。采用传统的直接填埋方式，不但浪费了垃圾中含有的大量可回收物质，而且容易对环境造成影响。现在推广实行的卫生填埋由于环境影响控制的需要，其投资成本为传统堆埋的5倍，运行成本则为3倍。随着社会的发展，生活垃圾的综合处理就得到越来越多的关注。生活垃圾中含有多种成分，很大一部分可以回收再利用。由于处理困难，这部分有用的物质一般都没有得到有效利用。随着我国改革开放的进一步深入，经济发展越来越快，生活节奏加快，人们产生的生活垃圾也越来越多。改革开放20余年，我国的城市垃圾的产生量年增长一直在10%左右。垃圾成份也越来越复杂，也越来越难处理。上世纪九十年代我国就有人提出垃圾进行综合利用，但是由于当时技术不太成熟，而且没有得到的足够重视，资金严重不足，因此直到现在，生活垃圾的处理也是在焚烧和填埋上设备研究比较多，对垃圾分选研设备究比较少。垃圾分选机研究的目的，就是将混合垃圾进行有效的分类，对某垃圾成分中的少量杂质进行分离，得到较为单一的组分，或是从混合垃圾中分离出某种少含量垃圾组分，有利于垃圾的回收再利用和后续处理。目前国内大部分使用的垃圾分选设备都是由国外进口。虽然国内也有人对此进行过研究，但多数都停留在理论阶段，很少有实际应用。随着大众对环境的重视，作为垃圾资源化的重要设备，生活垃圾分选设备的研究会越来越受到人们重视，在我国的应用也会越来越广。随着社会进步和经济的发展，垃圾资源化会越来越受到人们重视，垃圾分选设备的研究也会越来越深入，垃圾分类也会越细化，以便更好的回收利用。比如对塑料按类型分类，玻璃可以按颜色分类等等。实现这种超细化分类的机械可能就涉及到光选设备和电选设备了。随着人类社会的进步和可持续发展观念的深入人心，超细化分类必将成为未来生活垃圾处理的发展方向，我们也迫切需要在垃圾机械化处理方面实现新的突破。设计内容垃圾分选系统设计方案的分析确定。垃圾储料仓设计计算。分析系统各设备选型计算：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，点击功率。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。课程设计说明书应有封面,目录，前言，正文，小结及参考文献等部分，文字应简明，通顺，内容正确，完整，装订成册。图纸a.垃圾分选系统工艺流程及高程图一张。流程图按比例绘制，标出设备、管件编号及标高，并附明细表。b.分选系统平面、剖面布置图1〜2张，图中设备、管件标注编号，图纸按比例绘制，能够表明建筑外形和主要结构形式。在平面布置图中有方位标志。2.设计计算2.1设计依据设计规模250t/d的某城市生活垃圾分选系统，垃圾主要成分见表1-1.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%54.331.32.682.585.131.22.81有机物组分包括：食品残余等、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0.43t/m3,换水率为49.4%。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/kgo分选系统工作量为250t/d；日工作时间为10ho2.2设计方案本次课程设计确定工艺从我国目前城市生活垃圾处理现状出发，考虑到原生垃圾成分复杂，劳动力资源又丰富，采用机械为主，辅以人工粗选的方法；废塑料和废纸主要为塑料袋和卫生间废纸，回收利用经济效率不高。故可直接将这部分作为垃圾焚烧原料。分选工艺采用城市生活垃圾简易处理方法，以分选产物作为填埋、堆肥和焚烧为目的。分选工艺流程如图所示。 轻组心僧易气流■分选 也分，蟒料僚上生活垃圾一僚上生活垃圾一外人工大选一幡选一隧择性】群机|重蛆分/T7篇下筛上

有机物篇下滚筒筛筛下碎石.玻璃等4 ^填埋图2-1垃圾分选工艺流程

垃圾分选系统按设计规模、每天工作时间、每个分选设备物料走向逐步计算。2.3相关计算2.3.1垃圾分选工艺流程垃圾综合简易分选工艺流程见图1-1。2.3.2分选工艺物料恒算(1)垃圾分选厂每小时的处理量为Q-Q*0T式中Q每天的垃圾处理量，Q=250t/d;每天的工作时间，T=20h。Q0=250.20式中Q每天的垃圾处理量，Q=250t/d;每天的工作时间，T=20h。Q0=250.20=12.5(t/h)(2)人工分选人工手选去除垃圾中的大块金属、0.6%玻璃和约0.5%其他无机物质被选出金属q-Q义1%-12.5义1%-0.125(t/h)10玻璃q-Q*0.6%-12.5*0.6%-0.075(t/h)20塑料q-Q*2.0%-12.5*2.0%-0.24(t/h)30其他 q=Q义0.5%=12.5*0.5%=0.0625(t/h)40则经过人工手选可分株的垃圾有Q1=0.125+0.075+0.24+0.0625=0.5025(t/h)磁选垃圾经过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属。Q=Q*1.58%=12.5*1.58%=0.1975(t/h)20(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 d>50的物质ummQ=Q义(20%+2.68%+3.13%)=12.5义25.81%=3.226(t/h)30b.筛下物为d<50的被破碎的无机物、无机物、玻璃及其他碎土等。umm(5)风选a.轻组分主要为粉尘、塑料纸张等。Q=Q义(2.68%+3.13%)=12.5*5.81%=0.726(t/h)40b.重组分主要是有机物。Q=Q义20%=12.5义20%=2.5(t/h)50(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

物中主要有无机物、部分有机物、碎玻璃等。选择筛孔为10X10mm.筛上为d>10的有机物。pmmQ=Qx34.3%=12.5x34.3%=4.29(t/h)60筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃。Q=Qx(31.3%+0.6%+2.31%)=12.5x34.21%=4.276(t/h)70(7)废物的全过程总的质量为Q总QjQ+Q+Q+Q+Q+Q总124567=0.5025+0.1975+0.726+2.5+4.29+4.276=12.5(t/h)2.3.3垃圾储料仓(1)仓体容积二1865.44(m3)v PQ 3二1865.44(m3)V==5 0.85x0.43x1.1V=2000(m3)(2)仓体尺寸计算每个小仓的体积V(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。=abc0取a=30m, b=10m,c=7m;

V=30X10X7=2100(m3)>2000m30可以满足要求。2.3.4吊车、抓斗的选择根据垃圾最大日处理量选择吊车、抓斗、其工艺参数如表2-2表2-2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台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1.25t抓斗容量实际运行时间50min/h跨度7m储料坑跨度供给能力10t/h抓斗抓起量抓斗一次抓起量为QTP=O^-N12.5QTP=O^-N12.5x14350x60=0.5958(t)即抓斗一次抓起量0.5958t即可满足生产需求。选择一次抓起量为1250kg的抓斗。2.3.5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'=Q—Q=12.5-0.5025=11.9975(t/h)01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2.3所示。表2-3CTB-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)0〜0.2生产能力(t/h)8〜15机重(kg)9102.3.6滚筒破碎机选择

(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2-4.表2-4滚筒破碎机技术特征规格3000X6000规格3000X6000生产能力80〜120筛孔尺寸/min50/(t/h)直径/m3提升板高度/min300滚筒长度/m6电动机 型号BJO2-72-4倾角/度3功率/kw30转数12转数1460/(r/min)/(r/min)

/(r/min)图2.2滚筒内断面示意图⑵计算校核根据式S=(R2-2)(a+B+兀/2)，取经验值a=600,P=100,横断面装料面积为=1.13(m2)。(1.52—1.22)(兀/3+兀=1.13(m2)S= 物料跌落所需时间为T=t1+t2180—2a180—2a180—2x60'广~~3n3x12=1.67(s)4""sin(900—a)-x.cos(900—a)= xsin(900一600)xvcos(900一600)=0.68(s)T=1.67+0.68=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-a)・cos(900-a)-tan9=4x1.5xsin2(900一600)xcos(900一600)xtan3。=0.0681(m)物料沿滚筒轴向前的前进速度v为粤二0.0290滚筒破碎机实际生产能力为Q=3600S・v•广K=3600x1.13x0.0290x0.43x0.41=20.80(t/h)＞12.5t/h则所选择的破碎机能满足处理量的要求。2.3.7垃圾滚筒筛垃圾滚筒筛筛分处理量为 Q+Q=4.29+4.276=8.566(t/h)67滚筒筛主要参数确定如下。⑴设计筛体长度4m,筛体直径1.6m,筛孔取10mmX10mm,安装倾角40。(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＞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动。滚筒筛临界转速nc为30:g=卫：981=33.46氏34(r/min)兀RR3.140.8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。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4———0.08(m/s)50b.筒筛有用功率据资料推导，筛分机有用功率为 a取600N_L.兀.R-g.9—8cos2(90。-aJ8sin2(9Oo-a)-tan9x45_4x3.14x0.8x9.81x(9-8xcos2300)8xsin2300xtan40x45—46.96(kW)实际使用的驱动电动功率还应考虑机械传动损失。2.3.8风选设备对本风选工艺，选用简易立式风选设备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2-5。表2-5部分物料密度物质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a— 22 // ,丫= v920=6.67(m/s)100's100重质物料以有机物为参考，其悬浮气速为土方=22-,/1200=7.62(m/s)100*s100则选取气流速度为6.7m/s。立式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。a.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0100mm。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/m2•s)。

b.估算气-固比垃圾分选主要去除塑料及纸类，设其堆积密度为y=560kg/m3。b气-固比为 m=227(L)0.38.L-0.75=227x(J6°)0.38x7-0.75=186.7G 20.1c.所需空气量计算G=Q3=3.226x1000=17.28(kg/h)tm186.7取空气重度为1.25kg/m3,则空气体积流量为Qk=G17.28Qk=G17.28y1.25f=13.823(m3/h)=0.23m3/min按所选管径按所选管径100mm和气速，所需空气体积流量为冗 3.14一冗 3.14一•D2=6.7x—4tx0.12=0.0526(m3/s)=3.156m3/min故可选用3.2m3/min空压机一台能够满足要求。则气d.压降计算设管内平均绝对压力为2kg/m2(1kg/m2=9.8Pa),室温为300K,体平均重度为则气丫=Mp= 29x2=2.355(kg/m3)qRT0.0821x300垂直管压降Ap=2myH=2x186.7x2.355x7=6155.5(kg/m2)g(3)旋风分离器选择根据气体流量3.156山3加也和入口风速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。2.3.9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。输送带Ia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，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=3600-Fb.vpc式中Q 输送能力，由物料衡算知Q近似取12.5t/h；F 物料在胶带的截面积，m2；bv 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;倾角系数。对有人工手选输送带应水平放置，故图2.3图2.3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0.08sin245。0.08sin245。< 3.14 .2x -sinI4x45。1B2+0.12xB2xtg20。')其中，胶带的槽角a选取TD72型为20。。12.5=3600x().2514-0.1531义B210.3*0.45义1则带宽为：B=1.21（m），取带宽为1.2m。b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N=kk4'+N''+N'''LZkv+kyTOC\o"1-5"\h\z0 34 0 0 0 5 8N'=kLv=0.0318x20x0.3=0.1908(kW)0 1hN''=kxQxL=5.45x10一5x10x20=0.0109(kW)02 hN'''=00N=1.5x1.05x(0.1908+0.0109)+G.4+1.5+0.23+2.25)x0.3+0.1x0.45=1.97660胶面传动滚筒n=0.90,因此，电动机功率为N=kN0=1.9766=2.196(kW)n0.9故选用y100L-2型三相异步电动机，额定功率为0.3kW。(2)输送带na带宽的确定输送带n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=2.581t/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3.226=3600x(0.2514-0.1531xB2)x1.0x0.45x0.885B=1.27(m)

取带宽为1.3mob电动机功率计算已知〃=40巾，v^l.Om/s,。=2.581"九8=10m。采用滚hk=8.17x10-5,k=1.03,k=1.005，k=8.17x10-5,k=1.03,k=1.005，导料1挡板上=2.25,空段清扫器左=0.23,弹换清扫器左=1.5,*=0.18。将以上各5 6 7 8数据带入计算式，转动滚筒轴功率为N=().0318x40x1.0+8.17x10-5x2.581x4O+O.OO273x2.581xloll.O3xl.OO5+(2.25+0.23+1.5)x1.0+0.18x0.45=5.459&W)电动机功率为 N=k5=1.0义5459=6.065W)n0.9故选用y132-M4型电动机，额定功率为7.5kW。⑶输送带田a宽度确定图2.4输送带简图输送带ni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,由物料衡算此时输送量为8.566t/h,计算方法同上。经计算去输送带宽为1.3m。b电动机功率计算取L,=20m,v=1.5m/s,Q=8.5661/h,H=5