固废课程设计

中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：环境工程题目：生活垃圾综合分选处理系统设计（100吨/天）指导教师：职称:年月日中北大学课程设计任务书学年第学期学院：专业：环境工程学生姓名：学号：课程设计题目：生活垃圾综合分选处理系统设计（100吨/天）起迄日期：6月13日～6月26日课程设计地点：环境工程专业实验室指导教师：系主任：下达任务书日期:年月日课程设计任务书课程设计任务书目录1 绪论 (1)1.1 垃圾分选目的和意义 (1)1.2 国外分选技术举例 (1)1.3 垃圾分选设计内容 (2)2 垃圾的破碎 (2)3 分选设备及原理 (3)3.1 物料分选理论 (3)3.2 筛选（筛分） (3)3.2.1 筛分原理 (3)3.2.2 常用筛分设备类型 (3)3.3 重力分选 (4)3.4 磁力分选（磁选） (4)3.4.1 磁力分选原理 (4)3.5 电选 (5)4 总体设计 (5)4.1 设计依据 (5)4.2 设计方案 (6)4.3 设计计算 (7)4.3.1 分选系统的物料恒算 (7)4.3.2 垃圾储料仓 (7)4.3.3 排水坡度 (7)4.3.4 吊车与抓斗 (7)4.3.6 滚筒破碎机 (8)4.3.7 垃圾滚筒筛 (10)4.3.8 风选设备 (10)4.3.9 输送带 (12)5 具体计算 (14)5.1 分选工艺物料恒算 (14)5.2 垃圾储料仓 (16)5.3 吊车与抓斗 (16)5.4 磁选设备 (17)5.5 滚筒破碎机 (17)5.6 垃圾滚筒筛 (19)5.7 风选设备 (20)6 技术可行性分析 (25)6.1 技术可行性 (25)6.2 缺点与不足 (25)7 设计总结及体会 (26)1 绪论1.1 垃圾分选目的和意义垃圾分选的目的就是将混合垃圾进行有效的分类，对垃圾成分中的不同组分进行分离，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。

分选系统拣出部分可回收物资，经简单处理后进行二次加工回用。

业内人士以称其为第四种垃圾处理方式。

垃圾分选的意义在于提高垃圾处理的有效性。

垃圾中有机成分分选出后进行厌氧消化，剩余的无机矿化成分填埋，可以避免填埋处理过程中的种种弊端。

同时推行垃圾分选，让可焚烧的进行焚烧，可厌氧消化或堆肥的制作肥料，可回收再生的进行回收再生，最终的残渣进行填埋，以及有害垃圾被单独分类收集和处理，从而提高垃圾处理的有效性[1]。

1.2 国外分选技术举例采用风筛的WS720ETAIFUN 型固定风筛垃圾分选机。

该设备由德国DOPPSTADT公司生产。

本机用来清理掉堆肥产品或堆肥原料垃圾以及建筑垃圾中的轻质杂质。

给料装置设计成振动输送带，利用其振动可使轻重物料分层，纵向鼓风机鼓风使轻质物浮于重质物上，有助于后续分选工作的继续进行。

可以通过调整鼓风机的速度，适合不同的分选目的对于特别难分选的物料，比如水分含量过高时，可以调整振动滚来改善分选效果。

垂直气流把轻物料集中起来，通过筛分室送到机器旁的收集箱内[2]。

风筛的设计基于空气的压缩过程，由于分离物不需通过专门管道，而直接排出，所以操作安全性好。

尤其是在处理湿重物料时，就消除了风管的堵塞和风机的过载问题。

两块机械挡板可根据物料的差异进行风向的调整。

为减少灰尘，风筛实现了空气的循环。

轻质物料卸载后，含尘空气被吸回机器内，就可免去了单独的除尘设备。

侧门较大，容易进入，采用中央润滑，维护方便。

控制部分比较集中，机器操作安全可靠。

从资料可以看出，目前国外（特别是德国和日本）的垃圾分选机技术已经相当成熟。

目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。

1.3 垃圾分选设计内容⑴垃圾分选系统设计方案的分析确定。

⑵垃圾储备仓设计计算。

⑶分选系统各部分选型计：确定磁选机、选择性破碎机、滚筒筛、简易分选机型号和规格，并确定其主要运行参数。

⑷皮带运输机设计计算及布置，并计算各段的长度、电机功率。

⑸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。

⑹绘制图纸。

2 垃圾的破碎固体垃圾的破碎是指通过外力的作用，破坏固体废物物质点间的内聚力，使大块固体废物分裂成小块，小块固体废物分裂成细粉的过程。

破碎的目的如下[3]：⑴使垃圾均匀化。

可提高焚烧、热解、熔烧、压缩等作业的稳定性和处理效率。

⑵增加垃圾的容重、减少垃圾的体积，以便于垃圾的压缩，降低运输费用。

⑶便于通过风选、磁选等方法回收有价值的物质和材料。

⑷防止粗大、锋利的废物损坏分选、焚烧、热解等处理处置设备。

固体废物破碎方法按原理可分为物理方法和机械方法。

物理方法包括低温冷冻破碎和湿式破碎；机械方法包括剪切破碎、冲击破碎和挤压破碎。

破碎固体废物常用的破碎机有颚式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、球磨机及特殊破碎设备等。

3 分选设备及原理3.1 物料分选理论将混合物料中的各种物质分选出来，其分选过程可以按两级识别，也可以按多级识别。

例如磁选机属于两级识别的分选则装置只能分选出磁性与非磁性物质；具有一系列不同大小筛孔的筛分机属于多级分选装置，能够分选出多种不同粒度的产品[4]。

3.2 筛选（筛分）3.2.1 筛分原理筛分是利用筛子将不同粒度范围的固体废物颗粒分离出来的过程，是适用于松散物料的干式分离方法。

筛分过程由物料分层和细粒透过筛子两个阶段组成，物料分层是完成分离的条件，细粒透过筛子是分离的目的。

为了使不同粒度的废物颗粒通过筛分产生分离，必须使颗粒与筛面间产生相对运动，这种相对运动可以使筛面上的固体废物处于相对松散状态，颗粒较大的废物位于筛面的上层，颗粒较小的废物位于筛面的下层，小颗粒废物通过筛孔达到与大颗粒废物分离的目的；另外，这种相对运动还可以使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，有利于细颗粒废物通过筛孔。

固体废物透筛的难易程度与废物的粒度有关，如果粒度小于筛孔尺寸的四分之三，则很容易通过粗粒形成的间隙达到筛面而透筛，这样的废物颗粒称为“易筛粒”；如果粒度大于大于筛孔尺寸的四分之三，则很难通过粗粒形成的间隙到达筛面，且尺寸越接近筛孔尺寸就越难透筛，这种废物颗粒称为“难筛粒”。

3.2.2 常用筛分设备类型固体废物处理中常用的筛分设备主要有固定筛、滚筒筛、振动筛、和摇动筛。

⑴固定筛固定筛筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装。

固定筛又可以分为格筛和棒条筛。

格筛一般安装在粗碎机之前，保证粗碎机入料的块度适宜。

棒条筛主要安装在粗碎和中碎之前，安装倾角应大于废物对筛面的摩擦角，一般为300～500，筛孔尺寸一般不小于50mm，适用于筛分粒度大于50mm的大颗粒废物。

⑵滚筒筛滚筒筛是一个倾角的圆筒倾角(30～50),圆筒的侧壁上开有许多筛孔。

在传动装置的带动下，筛筒绕轴转动（10～15r／min）,固体废物由筛筒的一端给入，随着筛筒的转动不断翻滚，较小的颗粒由筛孔筛出，筛上产品由筛筒的另一端排出。

滚筒筛的主要特点是不易堵塞。

⑶振动筛振动筛是工业部门广泛采用的一种筛分设备。

振动筛的振动方向与筛面垂直或近似垂直，振幅比较小，频率高。

振动筛的倾角一般控制在80～400之间。

振动筛主要有惯性振动筛和共振筛两种。

3.3 重力分选重力分选是根据固体废物中不同物质之间密度的差异，在运动介质中利用重力、介质动力或机械力的作用使固体废物颗粒产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。

重力分选的介质有空气、水、重夜（密度大于水的液体）和中悬浮液等。

固体废物重力分选的方法较多，按作用介质不同可分为风力分选、跳汰分选、重介质分选、摇床分选等。

3.4 磁力分选（磁选）3.4.1 磁力分选原理磁力分选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。

将固体废物输入磁选机后，磁性颗粒在不均匀磁场的作用下被磁化，从而受到磁场吸引力的作用，使磁性颗粒吸附在圆筒上，并随圆筒进入排料端排出。

非磁性颗粒由于所受的磁场作用力很小，仍留在废物中而被排出。

固体废物颗粒通过磁选机磁场时，同时受到磁力和机械力（包括重力、离心力、摩擦力等）的作用。

磁性强的颗粒所受的磁力大于其所受的机械力，而非磁性颗粒所受的磁力很小，机械力占优势。

由于作用在各种颗粒上的磁力和机械力的合力不同，使它们的运动轨迹也不同。

磁颗粒分离的必要条件是磁性颗粒所受的磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力。

磁选机内能使磁体产生磁力作用的空间，成为磁选机的磁场。

磁场可分为均匀磁场与非均匀磁场两种。

均匀磁场中各点的磁场强度大小、方向一致；非均匀磁场中各点的磁场强度大小和方向都是变化的，这种非均匀性可用磁场梯度来表示。

磁性颗粒在均匀磁场中只受转矩的作用，其长轴方向平行于磁场方向，在磁场中只发生转动；非均匀磁场中磁性颗粒同时受转矩与磁力的作用，因而它既发生转动，也发生向磁场梯度增大方向的平移运动，最终被吸附在磁极的外表面上，实现磁性不同的固体废物颗粒之间的分离。

3.5 电选电选是利用固体废物中各组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法。

物质根据其电性，分为导体、半导体和非导体三种。

大多数固体废物属于半导体和非导体，因此，电选实际是分离半导体与非导体的固体废物的过程[5]。

电选过程是在电选设备中进行的，当废物均匀进入电场后，导体和非导体颗粒都获得电荷，导体颗粒界面电阻接近于零，把电荷传给辊筒，放电速度快；而非导体颗粒界面电阻大，放电速度慢。

当固体废物颗粒随辊筒转动离开电场区而进入静电场区时，导体颗粒的剩余电荷少，非导体颗粒的剩余电荷多，而且导体颗粒继续放电，直至放完全部电荷，并从辊筒上获得正电荷而被辊筒排斥，在重力、电力和离心力的综合作用下，其运动轨迹偏离辊筒，在辊筒前方落下；而非导体颗粒由于有较多的剩余电荷，将与辊筒相吸，被吸附在辊筒上，带到辊筒后方，被毛刷强制刷下；半导体颗粒的运动轨迹介于导体与非导体颗粒之间，成为产品落下，从而完成电选分离过程。

分选方法还包括磁流体分选、摩擦分选和弹跳分选等。

4 总体设计4.1 设计依据垃圾主要成分见表4-1：表 4-1 垃圾组分明细表垃圾组分有机物无机物纸类金属塑料玻璃其他含量/% 54.3 31.3 2.68 2.58 5.13 1.2 2.81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100吨/天，日工作时间为10小时。

4.2 设计方案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；废塑料和废纸主要以塑料袋和卫生间废纸，回收利用经济效益不高，故可直接将这部分作为垃圾焚烧原料。