固废生活垃圾综合分选处理系统课程设计说明书样本.doc

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成绩

固体废弃物处理与处理
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

班级
12环工1
专业名称
环境工程
指导教师
项玮

1月
17日

目 录
1 固体废弃物处理与处理课程设计任务书1
1.1 设计任务及目的················································1
1.2 设计内容和要求················································1
1.3 设计工作量及成果··············································2
2 垃圾分选系统设计方案的分析确定 2
2.1 设计依据 2
2.2 设计方案 2
3 分选工艺物料衡算 3
3.1 垃圾分选厂每小时的处理量Q0 3
3.2 人工分选 3
3.3 磁选 3
3.4 选择性破碎机 3
3.5 风选 4
3.6 滚筒筛分 4
3.7 废物全过程总的质量 4
4 垃圾储仓计算 5
4.1 仓体容积 5
4.2 仓体尺寸的计算 5
5 分选设备选型 6
5.1 吊车、 抓斗的设计选择 6
5.2 磁选设备的选择 7
5.3 滚筒破碎机的选择 8
5.3.1 选型 8
5.3.2 计算校核 9
5.4 垃圾滚筒筛 10
5.4.1 滚筒筛的主要参数 10
5.4.2 料在筛体内的停留时间 11
5.4.3 筒筛有用功率 11
5.5 风选设备 11
5.5.1 气流速度确定 11
5.5.2 立式风选几何参数的确定 12
5.5.3 旋风分离器选择 13
5.6 输送带 13
5.6.1 输送带 13

5.6.2 输送带Ⅱ 15
5.6.3 输送带Ⅲ 17
6 可行性分析 18
结束语 18
参考文献 19
附图 20

1 固体废弃物处理与处理课程设计任务书
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: 经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。经过设计, 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。
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
其它
含量/%
56.7
28.9
2.88
2.38
4.89.
1.3
2.95
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
本次设计从中国的城市生活垃圾的现状出发, 考虑到城市垃圾的特点, 和中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/h
3.2 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%其它无机物质, 即
金属 (t/h)
玻璃 (t/h)
塑料 (t/h)
其它 (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
垃圾经过磁选滚筒理论上能够分选所有的金属。

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, 因此:
(t/h)
b筛下物主要是的被破碎的无机物、 无机物、 玻璃及其它碎土等。
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
=31.94325

4 垃圾储仓计算
4.1 仓体容积
(2—2)式中 —储存时间, d;
—最大日处理量, t/h;
—有效容积系数, 在0.8～0.9之间;
—垃圾有效密度, 在1.1～1.3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的采用常见和备用各一台, 规模在600t以上的要求常见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45～55min/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
φ600×900
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)
0～0.2
生产能力(t/h)
8～15
机重(kg)
910
5.3 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)
80～120
3
6
3
12
筛孔尺寸/min
提升板高度/min
电动机

型号
功率/kw
转数/(r/min)
50
300
BJO2-72-4
30
1460

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 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25～30s,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

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)
920
2500
1840
2500
1200
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)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, 因此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Ⅱ
( 1) 带宽的确定 输送带Ⅱ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
因此选用型电动机, 额定功率为7.5。

5.6.3 输送带Ⅲ
( 1) 宽度确定
输送带Ⅲ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,

因此 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

因此选用型电动机, 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、 建筑材料等能够被有效的除去, 之后剩余的金属能够利用磁选技术经过合适型号的磁选机有效的被选出, 再经过选择性破碎机将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, 能够经过滚筒筛将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能够达到的。从技术角度看, 所设计的分选工艺流程是能够满足对于处理量和处理效果的要求的。
结束语
经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, 而且经过计算校核, 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, 因此满意确定在实际中是否也能够满足要求, 另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,
[2] 李建国, 赵爱华, 张益. 城市垃圾处理工程. 北京: 科学出版社,
[3] 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,
[4] 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,
[5] 中国矿业学院选煤教研组. 选煤机械. 北京: 煤炭工业出版社, 1979
[6] 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,
[7] 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理技术. 北京: 中国石化出版社,
[8] 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,