固废《生活垃圾综合分选处理系统》课程设计说明书Word文件下载.docx
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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Xt/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/%
56.7
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0.45t/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:
1923kJ/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、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:
.筒易气流分选料
筛下
筛上
筛下碎礼如等〉曲
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
Q
Qo=_
T
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%其他无机物质,即
金属q1=Q01%=27.51%=0.275(t/h)
玻璃q2=Q006%=27.50.6%=0.165(t/h)
塑料q3二Qo2.0%=27.52.0%=0.55(t/h)
其他q4二Q00.5%=27.50.5%=0.1375(t/h)
则经过人工手选可分出的垃圾有
Q,=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。
Q2=Q。
1.38%=27.51.38%=0.379(t/h)
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du'
50mm的物质,所以:
Q3=Q0(20%•2.88%2.89%)=17.525.77%=4.50975(t/h)
b筛下物主要是du:
:
50mm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。
Q4=Q0(2.88%2.89%)=27.55.77%=1.58675(t/h)
b重组分主要是有机物。
Q5二Q020%=27.520%=5.5(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1010mm.
筛上物为dp10mm的为有机物:
Q6二Qo36.7%=27.536.7%=10.0925(t/h)
筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃“
Q7=Qo(28.9%0.6%2.31%)=27.531.81%=8.74775(t/h)
Q总=Q1Q2Q3Q4+Q5Q6Q7
=1.1275+0.379+4.50975+1.58675+5.5+10.0925+8.74775
=31.94325
4.1仓体容积
(2—2)
式中一:
一储存时间,d;
Q—最大日处理量,t/h;
—有效容积系数,在0.8〜0.9之间;
二一垃圾有效密度,在1.1〜1.3之间,t/m3;
则在本设计中仓体容积为:
=1437.91(m3)
取容积V=1800m3
4.2仓体尺寸的计算
70=abc
式中V—每个小仓体的体积,m3;
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V=25勺0乂9=2250m3>
1800m3满足设计要求
5分选设备选型
5.1吊车、抓斗的设计选择
300t
规模
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
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
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45〜55min/h。
吊车供给能力:
Q二PN
式中Q—吊车供给能力,t/h;
P—抓斗一次抓起量,t;
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:
IQ0T27.5143…一、
P01.311(t)
N50x60
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:
q‘=Qo—Q!
=27.5-1.1275=26.3725(t/h)
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5-2CTB-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
Y90L-4
号
槽体行式
半逆流
电机功率
1.5
(kw)
磁场强度
1450
给料粒度(mm)
0〜0.2
(oe)
生产能力(t/h)
8〜15
机重(kg)
910
5.3滚筒破碎机的选择
531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
3000X6000
3000X
6000
生产能力
80〜
筛孔尺寸/min
50
/(讪)
直径
120
提升板高度
300
滚筒
/m
3
/min
BJ02-
长度
6
电动机
功率
72-4
/kw
30
倾角/
12
转数
1460
度
/(r/min)
图5-4滚筒内断面示意图
二/2)
532计算校核
横断面装料面积为S二(R#)「
2
取经验值==60°
^=10°
代入数据得:
=1.13(m)
(1.5-1.2)(二/3二/18二/2)
物料跌落所需时间为:
T=h+t2
(0.J68s
t^^^sin(9(0_鼻),JcosW'
b—G)4^15'
门6o$__60)
代入数据得T=1.670.68=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(90°
-:
)cos(90°
「:
-)ta
=41.5sin2(900-60°
)cos(90°
-60°
)tan3°
=0.0681(m)
物料沿滚筒轴向前的前进速度v为
l0.0681
v0.0290m/s
T2.35
滚筒破碎机实际生产能力为:
Y
Q=3600S・v,K=3600^1.13汽0.02900.430.4120.80(h/>
)14.51/
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Q6Qy=4.394.93二9.32t/h
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10mmX10mm,安装倾角4°
。
(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),
筛下物粒径乞12mm,筛分效率一80%。
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
30g309.81
nc33.46:
34(r/min)
c二.R3.14.0.8
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。
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。
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
一L4
v0.08(m/s)
t50
5.4.3筒筛有用功率
据资料推导,「取600,筛分机有用功率为
N_L二Rg9-8cos2(90°
)丨
8sin2(90°
)ta45
_43.140.89.81(9-8cos230°
)
8汉sin230°
xtan4^45
-46.96(kW)
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
砖
干砂
密度
920
2500
1840
1200
/(kg/m3)
轻质物料以塑料为参考,其悬浮气速为
——22
V。
二..s920=6.67(m/s)
100100
重质物料以有机物为参考,其悬浮气速为
v0:
——s=221200=7.62(m/s)
100一100
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100mmo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/m2s)。
(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b=560kg/m3。
气-固比为m=227(」)0.38―75=227(色0)0'
387-0.75=186.7
G20.1
(3)所需空气量G计算
Gt=Q3
m
Gt览二45097詈000=24.16(kg/h)
取空气重度为1.25kg/m3,则空气体积流量为
=旦=2416=19.328(m3/h)=0.322m3/minf1.25
按所选管径100mm和气速,所需空气体积流量为:
兀23.14233
Qk=vDt=6.70.12=0.0526(m3/s)=3.156m3/min
44
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
.:
p=2mgH=2186.72.3557=6155.5(kg/m2)
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。
Q=3600Fb、c
式中Q输送能力,由物料衡算知Q近似取14.5t/h;
Fb物料在胶带的截面积,m;
v输送带运行速度,取0.3m/s;
二物料的堆密度,对垃圾取0.45t/m3;
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
Fb=Fi+F2=-^8T2汉
sin45I
314鼻d22
sin245B20.12B2tg20
其中,胶带的槽角:
选取TD72型为20<
则
14.5=36000.2514-0.1531B20.30.451
则带宽为:
B=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
III嘗
No=ksk4NoNoNo'
k5vk*
No-Zv=0.0318200.3=0.1908kW
No'
=k2QLh=5.4510~33020=0.3597kW
Hl
No=0
No=1.51.050.19080.35971.41.50.232.250.30.10.45=2.5260
胶面传动滚筒=0.90,因此,电动机功率为
故选用Y100L-2型三相异步电动机,额定功率为0.3kW
5.6.2输送带II
(1)带宽的确定输送带I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=4.24t/ho倾角15,倾角系数c取0.885。
带速取1.0m/s,则输送带带宽为
4.24=36000.2514-0.1531B1.00.450.885
解得B=1.27(m),
取带宽为1.3m。
(2)电动机功率计算
已知Lh=40m,vml.O/,Q=4.24t/hH=10m采用滚动轴承,查得
■=0.030,K=0.0318,k2=8.1710』,k3=1.03,-1.00,导料挡板
k5=2.25,空段清扫器k^=0.23,弹换清扫器k^1.5,k^0.18。
将以上各数
据带入计算式,转动滚筒轴功率为:
N0二0.0318401.08.1710*4.24400.002734.24101.031.005
2.250.231.51.00.180.45=5.51kW
N551
电动机功率为N=k―0=1.0丄一=6.12kW
0.9
所以选用Y132—M4型电动机,额定功率为7.5kW
563输送带皿
(1)宽度确定
输送带川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8.02t/h,
8.02=3600(0.2514-0.1531B2)1.00.450.885
所以B=1.27(m)
取Lh=20m,vm1.5/s,Q=8.02t/h,H=5m。
采用滚动轴承,查得
=0.030,&
=0.0318,k2=8.1710jk?
=1.08,k^1.00,导料挡板
ks=2.25,空段清扫器k6=0.23,弹换清扫器k?
=1.5,k*=0.36。
据带入计算式,转动滚筒轴功率为
N0=(0.0318201.58.1710^8.02200.002738.025)1.081.005
(2.250.231.5)1.50.360.45
=7.30(kW)
电动机功率为
N=k叫需/“加)
所以选用Y160—M4型电动机,额定功率为11kW
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]五
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,2003
[2]李建国,赵爱华,张益.城市垃圾处理工程.北京:
科学出版社,2003
[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,2000
[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,2002
⑸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,2002
[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置技术.北京:
中国石化出版社,2000
[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,2004
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