固废课程设计--生活垃圾综合分选处理系统设计

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1、1绪论随着我国经济实力和技术储藏的增强,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,很多经济兴旺地区已经建立了现代化填埋场、机械化肥厂和燃烧厂等各种处理设施。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开展方向,对垃圾进行分选

2、是垃圾综合利用的前提。2课程设计题目生活垃圾综合分选处理系统设计240吨/天3课程设计目的 (1)通过设计进一步消化和稳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。4设计原始资料垃圾主要成分见表: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:食品剩余、果皮、植物剩余等。无机物组分包括:砖瓦、炉灰、灰土、粉尘等。垃圾

3、容重平均值为0.43吨/立方米,含水率为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/分选系统工作量为240吨/天,日工作时间为20小时。垃圾分选系统设计方案的分析确定;5设计计算5.1 工艺流程确实定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。故可直接将这局部作为垃圾燃烧原料。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、堆肥和燃烧为目的。分选工艺流程图见附图。 垃圾分选系统按设计规模、每天

4、工作时间、每个分选设备物料走向逐步计算。5.2分选工艺物料恒算(1) 垃圾分选厂每小时的处理量为 式中 Q 每天的垃圾处理量,=240t/d;T 每天的工作时间,=20h。 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,经人工手选后大约1%的大块金属、0.6%玻璃和约0.5%其他无机物质被选出,即金属 玻璃 塑料 其他 那么经过人工手选可分出的垃圾有 (3) 磁选 垃圾经过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属。 (4)选择性破碎机 a.筛上物主要是纸、布、革、塑料、局部有机物等的物质 b.筛下物为的被破碎的无机物、有机物、玻璃及其他碎土等。 (5)风

5、选 a.轻组分主要为粉尘、塑料纸张等。 b.重组分主要是有机物。 (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,筛下物中主要有无物、局部有机物、碎玻璃等。选择筛孔为 筛上为的有机物。t/h) 筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃。 (7)废物的全过程总的质量为5.3 垃圾储料仓计算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的。储料仓的容量应根据方案收入分选厂的垃圾量、设备的操作方案等因素来决定,通常储仓的容量应可提供两天的最大处理量。(1) 仓体容积式中: 储存时间,d; 最大日处理量,t/d, 有效容积系数,在0.8-0.9之间; 垃圾有效密度,1

6、.1-1.3之间,t/m3。 仓体体积,m3 (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。 那么 V0=abc 取 a=25m, b=10m, c=4m;V0=25104=1000m33 取两个仓可以满足要求。3排水坡度垃圾在储料坑内时间过长一般超过2天便会有渗滤液产出,所以坑底部必须铺设有排水坡度流向垃圾滤出水坑收集渗滤液,排水坡度取1%。5.4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5-1表5-1 吊车工艺参数工程参数设计依据工程参数设计依据数量吨位跨度1台1.25t7m垃圾最大日处理量抓斗容量储料坑跨度运行周期实际运行时间

7、供应能力143s50min/h10t/h吊车运行各种动作的速度抓斗抓起量吊车供应能力由下式计算式中: Q吊车的供应能力,t/h; P抓斗一次抓起量,t; N1h内吊车实际工作时间,h/h; T吊车运行周期,h;那么 抓斗一次抓起量为即抓斗一次抓起量0.572t即可满足生产需求。选择一次抓起量为1250kg的抓斗。5.5 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 垃圾的含水率为49.4%,垃圾容量平均值为0.43t/m3,根据以上数据选择CTN-618永磁筒式磁选机,其主要技术参数如表5-2所示。表5-2 CTN-618永磁单筒磁选机主要技术参数磁选机的规格型号CTN-618圆筒

8、转速(r/min)40筒径mm600外形尺寸mm288515401375筒长mm1800电机功率kw2.2筒表磁感应强度mT260分选粒度(mm)00.6处理能力(m3/h)50机重(kg)13305.6滚筒破碎机选择滚筒破碎机其机身主体的形状是用筛板做成的圆筒,工作过程中既有破碎又有筛分的作用,并能到达选分的作用。 (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5-3表5-3 滚筒破碎机技术特征规格30006000规格30006000生产能t/h滚筒直径/m长度/m倾角/度转数/(r/min)16022036312筛孔尺寸/min提升板高度/min电动机型号功率/k

9、w转数/(r/min)50300BJO2-72-4301460 图5-1 滚筒内断面示意图 (2)计算校核 根据式,取经验值,横断面装料面积为物料跌落所需时间为T=t1+t2 那么 当筛体倾斜安装时实际物料轨迹为不规那么的螺旋线,该螺旋线的螺距即物料跌落一次向前所走的距离,即 物料沿滚筒轴向的前进速度为 滚筒破碎机实际生产能力为那么所选择的破碎机能满足处理量的要求。5.7垃圾滚筒筛垃圾滚筒筛利用做回转运动的筒形筛体将垃圾按粒度进行分级,工作时,筒形筛体倾斜安装,倾角一般在48 。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

10、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。滚筒筛的筛孔尺寸确实定是根据被筛分的垃圾组成及对筛上、筛下物的要求和它的具体用途来确定。假设用于除去垃圾中的渣土等效粒级物料时筛孔可取较小值。当除去粗大物料时,筛孔尺寸可取较大值。垃圾滚筒筛筛分处理量为 滚筒筛主要参数确定如下: (1)设计筛体长度5m,筛体直径1.8m,筛孔取10mm10mm,安装倾角60。 (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

11、料在筛体内做较大的翻动,滚筒筛临界转速nc为根据实验说明,垃圾滚筒筛回转速度一般取临界转速的30%60%较为理想,那么取滚筒筛转速为12r/min。a. 料在筛体内的停留时间 根据研究说明,当筛分垃圾时,要得到75%以上的筛分效率,停留时间应到达2530s,甚至更长。所以取垃圾在滚筒内停留时间为50s,那么物料在筛体内沿轴向运动的平均速度为b. 筒筛有用功率 据资料推导,筛分机有用功率为 实际使用的驱动电动功率还应考虑机械传动损失。4选型 根据以上计算,选用CWS型系列垃圾滚筒式筛分机,是从我国城市垃圾处理工作的需要出发,研究的适合我国国情的、价格低廉的滚筒筛选机,电机型号为J02-61-8,

12、减速箱为ZL350-5-I-A型,倾角为8,工作环境温度为-40-40,垃圾含水率为35%-55%,筛分率可达80%-90%,可用于粗细分选,也可用于有机物、无机物的分选。5.8风选设备风选设备分成水平气流风选机卧式风力分选机和上升气流风选机立式风力分选机风机形式根据所需要的垃圾原料组成及分选目的来确定。卧式风选分选机结构简单,维修方便,但是分选度不高,通常与破碎、筛分、立式风选机联合使用。立式风选机与卧式风选机相比拟分选精度较高。对本风选工艺,选用简易立式风选设备(1) 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。局部物料密度如表3-

13、4。表5-4 局部物料密度物质塑料玻璃砖干砂有机物密度/(kg/m39202500184025001200 轻质物料以塑料为参考,其悬浮气速为重质物料以有机物为参考,其悬浮气速为那么选取气流速度为6.7m/s。(2) 立式风选几何参数确实定 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那么确定垂直段管长7m,考虑所分选物料为不规那么纸类、塑料等,选择管径。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=6.73=20.1kg/m2s)。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。气-固比为 c.所需空气量计算取空气重度为1.25kg/m3,那么空气体积流量为按所选管径100mm和气速,所需空气体积流量为

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