固废《生活垃圾综合分选处理系统》课程设计说明书.doc

成绩固体废弃物处理与处置课程设计城市生活垃圾综合分选处理系统设计学生姓名杜新要学院名称环境工程学院学号20121707136班级12环工1专业名称环境工程指导教师项玮2015年1月17日目 录1 固体废弃物处理与处置课程设计任务书11.1 设计任务及目的················································11.2 设计内容和要求················································11.3 设计工作量及成果··············································22 垃圾分选系统设计方案的分析确定22.1 设计依据22.2 设计方案23 分选工艺物料衡算33.1 垃圾分选厂每小时的处理量Q033.2 人工分选33.3 磁选33.4 选择性破碎机33.5 风选43.6 滚筒筛分43.7 废物全过程总的质量44 垃圾储仓计算54.1 仓体容积54.2 仓体尺寸的计算55 分选设备选型65.1 吊车、抓斗的设计选择65.2 磁选设备的选择75.3 滚筒破碎机的选择85.3.1 选型85.3.2 计算校核95.4 垃圾滚筒筛105.4.1 滚筒筛的主要参数105.4.2 料在筛体内的停留时间115.4.3 筒筛有用功率115.5 风选设备115.5.1 气流速度确定115.5.2 立式风选几何参数的确定125.5.3 旋风分离器选择135.6 输送带135.6.1 输送带135.6.2 输送带155.6.3 输送带176 可行性分析18结束语18参考文献19附图201 固体废弃物处理与处置课程设计任务书1.1 设计任务及目的1、 任务：徐州市生活垃圾综合分选处理系统设计2、目的：通过课程设计进一步巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，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。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定固废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。1.2 设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等） 1、设计原始资料设计规模为X t/d的某城市生活垃圾分选系统。其中X=150+(36*5)垃圾主要成分见表1。表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/%56.728.92.882.384.89.1.32.95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、灰尘、粉尘等。垃圾容重平均值为0.45 t/m3，含水率为47.8%。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：1923 kJ/kg。分选系统工作量为330t/d；日工作时间为12h。 2、设计内容及要求垃圾储料仓设计计算；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；皮带运输机计算及布置，并计算各段的长度、电机功率。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。1.3 设计工作量及成果1、撰写课程设计说明书； 2、垃圾分选系统工艺流程及高程图一张；分选系统平面、剖面布置图1-2张。2 垃圾分选系统设计方案的分析确定2.1 设计依据设计规模为330t/d的某城市生活垃圾分选系统，垃圾主要成分见表1。2.2 设计方案 本次设计从我国的城市生活垃圾的现状出发，考虑到城市垃圾的特点，和我国劳动力资源丰富的特点，采用机械分选为主、人工粗选的方法。对于回收利用经济效率不高的固体废物直接作为垃圾焚烧的原料，分选工艺采用城市生活垃圾简易的处理方法，以分选产物作为填埋、堆肥、和焚烧为目的，以达到城市生活垃圾的减量化、稳定化、无害化。分选工艺流程图如2-2所示：2-2 分选工艺流程图3 分选工艺物料衡算3.1 垃圾分选厂每小时的处理量Q0 式中 Q每天垃圾的处理量，Q=330t/d； T每天的工作时间，T=12h。 代入数据得 Q0=330t/d/12h=27.5t/h3.2 人工分选人工手选去除垃圾中的1%的大块金属、0.6%玻璃、2%的塑料和约0.5%其他无机物质，即 金属 (t/h) 玻璃 (t/h) 塑料 (t/h) 其他 (t/h)则经过人工手选可分出的垃圾有=0.275+0.165+0.55+0.1375=1.1275(t/h)3.3 磁选 垃圾通过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属。 3.4 选择性破碎机a筛上物主要是纸、布、革、塑料、部分有机物等的物质，所以： (t/h)b筛下物主要是的被破碎的无机物、无机物、玻璃及其他碎土等。3.5 风选a轻组分主要为粉尘、塑料纸张等。 (t/h) b重组分主要是有机物。 (t/h)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、碎玻璃等。选择筛孔为10mm.筛上物为的为有机物： （t/h)筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃“ (t/h)3.7 废物全过程总的质量 =1.1275+0.379+4.50975+1.58675+5.5+10.0925+8.74775 =31.943254 垃圾储仓计算4.1 仓体容积 (22)式中 储存时间，d； 最大日处理量，t/h； 有效容积系数，在0.80.9之间； 垃圾有效密度，在1.11.3之间，t/m3；则在本设计中仓体容积为： 取容积V=1800。4.2 仓体尺寸的计算 式中 每个小仓体的体积, ；a 长度，m；b宽度，m；c深度，m；取a=25m，b=10m，c=9m，则每个仓体的容积为> 1800，满足设计要求。5 分选设备选型5.1 吊车、抓斗的设计选择垃圾吊车的台数是根据垃圾最大日处理量来确定的。一般日处理量在300t以下的采用一台吊车，日处理量在300t到600t的采用常用和备用各一台，规模在600t以上的要求常用2台，备用一台。在吊车的台数确定以后还要确定吊车卷起、放下、行走、横移及抓斗开关动作所需时间，以确定吊车运行周期。如果分选设备有足够的处理能力，吊车的运行时间为60min/h,设计时一般取4555min/h。吊车供给能力： 式中 吊车供给能力，t/h； 抓斗一次抓起量，t； 吊车运行周期，h；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所示：表5-1 吊车工艺参数项目参数设计依据数量2台垃圾最大日处理量吨位1.25t抓斗容量跨度7m储料坑跨度运行周期143s吊车运行各种动作的速度实际运行时间50min/h供给能力21.5t/h抓斗抓起量抓斗一次抓起量为： (t)可知抓斗一次抓起量1.311t即可满足生产需求，选择一次抓起量为2.65t的抓斗。5.2 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： 已知垃圾的含水率为47.8%，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所示：表5-2 CTB-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600×900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)00.2生产能力(t/h)815机重(kg)9105.3 滚筒破碎机的选择5.3.1 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5-2。表5-3 滚筒破碎机技术特征规格3000×6000规格3000×6000生产能力/(t/h)滚筒直径/m长度/m倾角/度转数/(r/min)8012036312筛孔尺寸/min提升板高度/min电动机型号功率/kw转数/(r/min)50300BJO2-72-4301460图5-4滚筒内断面示意图5.3.2 计算校核 横断面装料面积为 取经验值，代入数据得： 物料跌落所需时间为： 式中 ； 代入数据得 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： 物料沿滚筒轴向前的前进速度v为m/s滚筒破碎机实际生产能力为： 则所选择的破碎机能满足处理量的要求。5.4 垃圾滚筒筛 5.4.1 滚筒筛的主要参数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4m，筛体直径1.6m，筛孔取10mm×10mm，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。5.4.2 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2530s,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5.4.3 筒筛有用功率 据资料推导，取600，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。5.5 风选设备 对本风选工艺，选用简易立式风选设备5.5.1 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。部分物料密度如表5-4。表5-5 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，其悬浮气速为重质物料以有机物为参考，其悬浮气速为则选取气流速度为6.7m/s。5.5.2 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。(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，考虑所分选物料为不规则纸类、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=6.7×3=20.1（kg/m2·s)。(2)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 (3)所需空气量计算 取空气重度为1.25kg/m3,则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：故可选用3.2m3/min空压机一台能够满足要求。(4)压降计算管内平均绝对压力为2kg/m2(1kg/m2=9.8Pa)，室温为300K，则气体平均重度为：垂直管压降：5.5.3 旋风分离器选择 根据气体流量3.156m3/min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。5.6 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。5.6.1 输送带（1）带宽确定 输送带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。式中 输送能力，由物料衡算知近似取14.5t/h； 物料在胶带的截面积，； 输送带运行速度，取0.3m/s； 物料的堆密度，对垃圾取0.45t/; c 倾角系数。对有人工手选输送带应水平放置，故c=1。 图5-6 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其中，胶带的槽角选取型为。则 则带宽为：=1.20（m）。（2）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）为胶面传动滚筒=0.90，因此，电动机功率为 故选用型三相异步电动机，额定功率为0.3。5.6.2 输送带（1） 带宽的确定 输送带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=4.24t/h。倾角，倾角系数c取0.885。带速取1.0m/s，则输送带带宽为解得 B=1.27（m），取带宽为1.3m。 图5-7 输送带简图 （2） 电动机功率计算 已知采用滚动轴承，查得=0.030，导料挡板，空段清扫器，弹换清扫器，。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为： 电动机功率为 所以选用型电动机，额定功率为7.5。5.6.3 输送带（1）宽度确定 输送带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，倾角系数为0.957，由物料衡算此时输送量为8.02t/h， 所以 B=1.27(m)取带宽为1.3m。（2）电动机功率计算取采用滚动轴承，查得=0.030，导料挡板，空段清扫器，弹换清扫器，。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为电动机功率为所以选用型电动机，额定功率为11。6、可行性分析根据已知垃圾的垃圾组成和含量，以及处理系统的工作量，设计方案采用了生活垃圾简易处理方法。从理论上讲，对于经过人工手选的垃圾，原先的大块金属、塑料、玻璃品、建筑材料等可以被有效的除去，之后剩余的金属可以利用磁选技术通过合适型号的磁选机有效的被选出，再通过选择性破碎机将d>50mm未被破碎和d<50mm被破碎的物质分开，这个也是能够达到的。筛上物质主要是纸、布、革、塑料及部分有机物等，其中有些是重质组分有些是轻质组分，符合重力分选的要求，采用风选技术较为合适，最终选出的效果也比较好。筛下部分主要是无机物和剩下的有机物，碎玻璃等，可以通过滚筒筛将d<50mm被破碎的物质继续筛分成d>10mm和d<10mm两部分，这对于技术比较成熟的筛分也是可以达到的。从技术角度看，所设计的分选工艺流程是可以满足对于处理量和处理效果的要求的。结束语 通过此次课程设计我对固体废物处理中的分选这一块进行了系统的复习，对各种分选设备及方法熟悉了一遍。我设计的分选工艺采用了生活垃圾简易处理方法，以达到使垃圾资源化的目的。该工艺的特点是流程比较简单，设备较为常见，而且通过计算校核，理论上能够满足垃圾处理量和分选效果的要求，达到垃圾资源化的目的。但其缺陷在于设计依靠的是大量的文献资料，缺乏实际的实验或者是生产实践验证，所以满意确定在实际中是否也可以满足要求，此外没有考虑设备的费用和处理成本等经济问题，只是从理论技术水平上考虑方案的可行性，不能够保证设计方案最优化。我希望以后的设计能尽量的考虑到实际工程使用中的问题，以达到经济化。在此次课程设计中收获颇丰，为明年的毕业设计打下了一个坚实的基础。主要参考书目1 杨慧芬. 固体废物处理技术及工程应用. 北京: 机械工业出版社, 20032 李建国, 赵爱华, 张益. 城市垃圾处理工程. 北京: 科学出版社, 20033 聂永丰. 三废处理工程技术手册-固体废物卷. 北京: 化学工业出版社, 20004 孙明湖. 环境保护设备选用手册-固体废物处理、噪声控制及节能设备.北京: 化学工业出版社, 20025 中国矿业学院选煤教研组. 选煤机械. 北京: 煤炭工业出版社, 19796 曹本善. 垃圾焚化厂兴建与操作实务. 北京: 中国建筑工业出版社, 20027 国家环境保护总局污染控制司. 城市固体废物管理与处理处置技术. 北京: 中国石化出版社, 20008 龚佰勋. 环保设备设计手册:固体废物处理设备. 北京:化学工业出版社, 2004