城市生活垃圾综合分选处理系统设计样本.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除。第0章 绪论0.1课题设计背景随着经济的持续发展和城市化进程的加快,中国城市数量和规模在不断提高和扩大,城市生活垃圾大量产生,越来越多的垃圾包围了城市。据有关资料统计,全国663个城市,年产生活垃圾已达14500万吨,平均每天产垃圾40万吨,而且还在以每年8%10%的幅度增长。生活垃圾已成为一个污染环境、 影响人们生活和妨碍城市发展的社会问题。1当前,中国城市生活垃圾的处理方式大多以卫生填埋为主。由于部分垃圾不能自然分解,占用了大量土地,不但影响城市景观,而且给附近的地表水、 地下水、 土壤、 大气造成了严重的污染, 危害人们健康、 影
2、响城市化进程和城市的可持续性发展。50.1.1生活垃圾的危害( 1) 污染土壤 垃圾渗出液改变土壤成分和结构, 有毒垃圾会经过食物链影响人体健康。垃圾破坏了土壤的结构和理化性质, 使土壤保肥、 保水能力大大下降。( 2) 污染水体 垃圾中含有病原微生物、 有机污染物和有毒的重金属等, 在雨水的作用下, 它们被带入水体, 会造成地表水或地下水的严重污染, 影响水生生物的生存和水资源的利用。( 3) 污染大气 细小固体废物会随风飞扬, 加重大气污染。在大量垃圾露天堆放的场区臭气熏天, 老鼠成灾, 蚊蝇滋生, 有大量氨、 硫化物等有害气体向大气释放, 仅有机挥发性气体就多达 100多种, 其中含有许
3、多致癌致畸物。( 4) 传播疾病 生活垃圾中含有大量微生物, 是病菌、 病毒、 害虫等的滋生地和繁殖地, 严重地危害人身健康。60.1.2资源与废物的相对性 固体废物包括所有经过使用而被弃置的固态或半固态物质, 甚至还包括具有一定毒害性的液态或气态物质。固体废物的”废”具有时间和空间的相对性。在一个生产过程可能是暂时无使用价值的, 但并不代表在其它生产过程或其它方面也无使用价值。在当前经济技术条件下暂时无使用价值的废物, 在发展了循环利用技术后可能就是资源。故固体废物常被看作是”放错地点的原料”。 2-5因此, 虽然生活垃圾有以上几方面危害, 但如果能对生活垃圾进行有效系统地处理, 回收垃圾中
4、有用成分, 将会变废为宝。其中, 生活垃圾的综合分选技术尤显重要。0.1.3城市生活垃圾综合分选处理的技术认识随着消费者生活水平的提高, 生活垃圾中的有用物质( 如废纸、 塑料、 玻璃、 金属等) 所占的比例不断增加, 鉴于当前环境资源不断萎缩, 除了节约资源本身外, 从人类生活的废弃物中回收有用资源也非常重要。当前城市垃圾处理的方法主要3种, 即填埋、 焚烧和堆肥。从节约资源的角度出发, 在进行这3种垃圾处理之前, 均需对垃圾中的有用物质进行分选, 从中提取有用的再生原料重新加以综合利用, 以减少垃圾的最终处理量。8垃圾分选的目的就是, 要把无机物和有机物分离, 从而更好地回收能源与物质。当
5、前城市生活垃圾分选技术主要有筛选、 重力分选、 磁力分选、 电力分选、 光电分选、 摩擦及弹跳分选、 浮选、 溶剂分选等。110.2生活垃圾分选技术及发展现状0.2.1生活垃圾分选技术 生活垃圾分选技术就是将生活垃圾中的各种可回收利用的成分或不利于后续处理工艺要求的成分采用适当技术分离出来的过程。城市生活垃圾的组分复杂而不稳定, 根据其粒度、 密度、 磁性、 电性、 光电性、 摩擦性、 弹性的物理、 化学性质的不同, 可分别选用筛选、 重力分选、 磁力分选、 电力分选、 光电分选、 摩擦及弹性分选的分选技术进行分选。大致上说, 适用于城市垃圾的分选技术是以粒度、 密度差等颗粒物理性质差别为基础
6、的分选为主, 而以磁力、 电力等性质差异为基础的分选为辅。60.2.2生活垃圾分选的发展现状 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。当前, 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, 垃圾填埋场一般设置在农村, 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
7、注。生活垃圾中含有多种成分, 很大一部分能够回收再利用。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。随着中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30余年, 中国的城市垃圾的产生量年增长一直在10%左右。7-12垃圾成分也越来越复杂, 也越来越难处理。上世纪九十年代中国就有人提出垃圾进行综合利用, 可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
8、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。当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, 在中国的应用也会越来越广。4当前国外( 特别是德国和日本) 的垃圾分选机技术已经相当成熟。当前垃圾分选机械主要是筛分机和磁选机, 分别是按物料尺寸和磁特性进行工作的, 将垃圾物料进行分类回收利用。滚筒筛的效率较高, 适合不同尺寸物料的分离, 但需要拆换筛
9、面。而圆盘筛就可避免拆换的麻烦, 能够经过调节圆盘轴之间的距离适应不同尺寸物料的分离, 且具有自净能力, 无须另外的清理装置, 因此可能是今后的一个发展方向, 圆盘筛在垃圾分选中的应用会越来越广泛。16再就是风选设备, 也是一种很重要的分选器, 可经过风速调节, 实现不同密度垃圾物料的分离, 对某些轻质物料的分离非常适用。13磁选机械工作原理比较简单, 利用金属的磁特性工作, 可是在分选过程中的布置却非常关键, 合理的布置分选设备, 能够使分选达到事半功倍的效果。除了筛分机和磁选机外, 其它一些设备也开始在垃圾分选中使用。如红外线技术和近红外技术分选玻璃瓶和塑料瓶。18总之, 随着社会进步和经
10、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, 玻璃能够按颜色分类等等。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。0.3本次课程设计的目的和意义 (1)经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)经过设计了解工程设计的内容、 方法及步骤, 培
11、养确定固体废物处理与处理系统的设计方案, 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。0.4设计的主要内容0.4.1设计任务 设计规模200t/d的某城市生活垃圾分选系统0.4.2设计依据该城市生活垃圾主要成分见表1-1. 表1-1 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它含量%54.331.32.682.585.131.22.81有机物组分包括: 食品残余、 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%。垃圾热值: 1923kJ/kg。分选系统工作量为200t/d; 日工
12、作时间为10h。0.4.3设计内容及要求( 1) 垃圾分选系统设计方案的分析确定。( 2) 垃圾储料仓设计计算。( 3) 分选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。( 4) 皮带运输机计算及布置, 并计算各段的长度、 电机功率。( 5) 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、 摘要( 中英文) 、 目录、 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。( 6) 图纸要求垃圾分选系统流程图及高程图1张。流程图
13、应按比例绘制, 标出设备、 管件编号及标高, 并附明细表。分选系统总平面图1张,分选系统剖面布置图1张设备安装定位图2张图中设备、 管件应标注编号, 图纸应按比例绘制, 应能表明建筑外形和主要结构形式。在平面布置图中应有方位标志( 指北针) 第1章 生活垃圾分选处理工艺设计1.1 厂址选择 根据相关标准规定, 厂址的选择具体要求如下: ( 1) 当地城市总体规划、 区域环境及城市环境卫生等专业规划要求; ( 2) 与当地的大气防护、 水土资源保护、 大自然保护及生态平衡要求一致; ( 3) 库容应保证填埋场使用年限在10 年以上, 特殊情况下不应低于8 年; ( 4) 交通方便、 运距合理;
14、( 5) 人口密度、 土地利用价值及征地费用均较低; ( 6) 位于地下水贫乏地区、 环境保护目标区域的地下水流向下游地区及夏季主导风向下风向。1.2 垃圾分选工艺流程图垃圾分选工艺流程图见图一图一生活垃圾人工手选磁选选择性破碎机简易气流分选滚筒筛剩下碎石, 玻璃等垃圾接受轻组分重组分筛上有机物筛上筛下燃料有机堆肥填埋1.3 垃圾分选工艺物料衡算1.3.1垃圾分选厂每小时处理量为式中 Q每天的垃圾处理量, Q=200t/d; T每天的工作时间, T=10h。1.3.2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
15、、 0.6%玻璃和约0.5%的其它无机物质被选出, 即金属玻璃塑料其它经过人工手选可分出的垃圾有1.3.3磁选垃圾经过磁选滚筒理论上能够分选所有的金属。1.3.4选择性破碎机器1.2.4.1筛上物主要是纸、 布、 革、 塑料、 部分有机物等的物质1.2.4.2筛下物为的被破碎的无机物、 有机物、 玻璃及其它碎土等。1.3.5风选1.3.5.1轻组分主要为粉尘、 塑料纸张等。1.3.5.2重组分主要是有机物1.3.6 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、 破碎玻璃等。选择筛孔为。筛上为的有机物。筛下物为碎土、 石渣等无机物和破玻璃。1.3
16、.7 废物全过程质量为 =0.82+0.316+1.162+4.00+6.86+6.842 =201.4垃圾储料仓1.4.1仓体容积取V=10001.4.2仓体尺寸计算每个小仓的体积,; 长度a,m; 宽度b,m; 深度c,m。则取a=27m,b=10m,c=4m能够满足要求1.5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1.1所示表1.1项目参数设计依据数量一台垃圾最大日处理量吨位1.25t抓斗容量跨度10.5m储料坑跨度运行周期143s吊车进行各种动作的速度实际运行时间50min/h供给能力20t/h抓斗抓起量抓斗一次抓起量为即抓斗一次抓起量0.9534t即可
17、满足生产需求。选择一次抓起量为1.25t的抓斗。1.6滚筒破碎机的选择1.6.1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1.2所示。表1.2规格30006000生产能力/( t) 滚筒直径/m长度/m倾角/度转速/( ) 8012036312筛孔尺寸/mm提升板高度/mm电动机型号功率/kW转速/( ) 603003014601.6.2计算校核根据式S=,经验取值, 横断面装料面积为物料颠落时间为则 T=1.67+1.45=3.12(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所向前走的距离, 即=0.0681物料沿滚筒轴向的前
18、进速度v为 滚筒破碎机的实际生产能力为则所选择两台滚筒破碎机能满足处理量的要求。1.7垃圾滚筒筛1.7.1垃圾滚筒筛筛分处理量为 =6.86+6.842=13.702(t/h)1.7.2滚筒筛主要参数确定如下:设计筛体长度4m,筛体直径1.6m,筛孔取10mm10mm,安装倾角4。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/T5013.1-9,筛下物里粒径12, 筛分效率80, 选取筛分效率为90。滚筒晒筛速 一般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。滚筒筛转速临街转速根据实验表明,垃圾滚筒筛回转速度一般取临界转速的3060较为理想, 则取滚筒筛转速为。料在筛
19、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2530s,甚至更长。因此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筒筛有用功率 据资料推导, 筛分机有用功率为实际使用时的驱动电机功率还应考虑机械传动损失。1.8分选设备对本工艺, 选用简易立式分选设备。18.1气流速度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1.3所示物质塑料玻璃砖干沙有机物密度/(kg/)9202500184025001200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
20、悬浮气速为则选取气流速度为6.7m/s.1.8.2立式风选几何参数的确定关于风力分选设备的设计计算当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、 塑料等轻质组分经过气流输送出来, 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。1.8.2.1选择气体速度根据气力输送设计原则确定垂直段管长7m, 考虑到所分选物料为不规则纸类、 塑料等, 选择管径100mm。设高压段气体密度为3 kg/, 故所选气速相当于气体质量速度G=6.73=20.1( kg/) 。1.8.2.2估算气固比垃圾分选主要去除塑料及纸类, 其堆积密度为气固比为1.8.2.3所需
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