生活垃圾综合分选处理系统设计.doc

课 程 设 计 说 明 书

学生姓名： 学 号：
学 院： 化工与环境工程
专 业： 环境工程
题 目： 生活垃圾综合分选处理系统设计
（90吨/天）

指导教师： 职称:

课程设计任务书

学 院： 化工与环境学院
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
（90吨/天）
起 迄 日 期： 5月20日～6月17日
课程设计地点： 环境工程专业实验室
指 导 教 师：
系 主 任：

课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
(1)通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)了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定固体废物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。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
(1)原始资料
垃圾主要成分见表：
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90吨/天，日工作时间为10小时。
垃圾分选系统设计方案的分析确定；
(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。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：
（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。

课 程 设 计 任 务 书
4．主要参考文献：
(1)芈振明等编.《固体废物处理与处置》.高等教育出版社，1993年
(2)聂永丰主编.《三废处理工程技术手册—固体废物卷》.化学工业出版社
(3)宁平等编.《固体废物处理与处置实践教程》. 化学工业出版社，2005年

5．设计成果形式及要求：
(1)设计说明书一份；
(2)相关设计图纸。
6．工作计划及进度：
2013年5月20日：布置题目，发放课程设计任务书，讲解设计方法；
5月21日 —5月26日：查阅资料，设计计算；
5月27日—6月9日：绘制设计图，撰写说明书；
6月10日—6月17日：答辩或成绩考核。
系主任审查意见：

签字：
年 月 日
一.前言
二.课程设计的目的
三.垃圾分选系统方案的确定
1.初始数据
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%
54.3
31.3
2.68
5.13
9.13
1.2
2.81
有机物组分包括：食品残余等、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,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/kg。
分选系统工作量为100t/d；日工作时间为10h。
2. 设计计算
2.1 垃圾分选工艺流程

2.2分选工艺物料恒算
(1) 垃圾分选厂每小时的处理量为
式中Q——每天的垃圾处理量，=90t/d;
——每天的工作时间，=10h。
（t/h)
(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，人工手选后大约1%的大块金属、2% 的塑料、0.6%玻璃和约0.5%其他无机物质被选出，即
金属
玻璃
塑料
其他
则经过人工手选可分株的垃圾有
=0.09+0.054+0.18+0.045=0.369(t/h)
(3)磁选 垃圾通过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属。

(4)选择性破碎机
.筛上物主要是纸、布、革、塑料、部分有机物等的物质

.筛下物为的被破碎的无机物、无机物、玻璃及其他碎土等。
(5)风选
.轻组分主要为粉尘、塑料纸张等。

.重组分主要是有机物。

(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.
筛上为的有机物。
（t/h)
筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃。

(7)废物的全过程总的质量为

2.3垃圾储料仓
(1)仓体容积

取
(2)仓体尺寸计算 每个小仓的体积V0,m3;长度a，m;宽度b，m;深度c，m。
则 V0=abc
取 a=10m, b=10m, c=5m;
V0=10×10×5=500（m3)>447.706m3 可以满足要求。
2.4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
吊车工艺参数
项目
参数
设计依据
项目
参数
设计依据
数量
1台
垃圾最大日处理量
运行周期
143s
吊车运行各种动作的速度
吨位
1.25t
抓斗容量
实际运行时间
50min/h

跨度
7m
储料坑跨度
供给能力
10t/h
抓斗抓起量

抓斗一次抓起量为： (t)
可知抓斗一次抓起量0.5958t即可满足生产需求，选择一次抓起量为1250kg的抓斗。
2.5 磁选设备
磁选设备就结构而言可分为带式和鼓式两种。鼓式又分为皮带机磁选滚筒和独立鼓式。根据处理垃圾量，经济和处理所要求效果等条件选用相应的设备。就本课程生活垃圾处理量和分类，含水率49.4%等情况，磁选设备需要处理的垃圾量大约Q=Q0-Q1=9-0.369=8.613(t/h)，金属约0.1422（t/h），可选用CTB6012湿式永磁筒式磁选机或者定做所要设备。相应参数如表
CTB6012湿式永磁筒式磁选机
型 号
规 格
规 格
转速
r/min
筒表磁
感应
强度mT
处理能力
电机功率kw
重量
kg
筒径mm
筒长mm
T/h
m³/h
CTB6012
600
1200
≤30
按垃圾情况定
10-20
30-70
1.5
2200

2.6 滚筒破碎机选择
（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 滚筒破碎机技术特征
型号
圆筒直径mm
圆筒长度mm
处理能力m3/h
电机功率kw
外形尺寸mm
重量kg
CT6018
600
1800
40
2.2
6001800
800
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
转速/(r/min)
80～120
3
6
3
12
筛孔尺寸/mm
提升板高度/mm
电动机

型号
功率/kw
/(r/min)
50
300
BJO2-72-4
30
1460
(2)计算校核 根据式，取经验值，横断面装料面积为
物料跌落所需时间为 T=t1+t2

则
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
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。
2.7垃圾滚筒筛
垃圾滚筒筛筛分处理量为
滚筒筛主要参数确定如下。
型号
简体规格(m)
简体倾角
简体转速(转/分)
筛孔尺寸(mm)
最大进料粒度(mm)
产量(m3/h)
电机功率(kw)
筛孔(2mm)
筛孔(20mm)
GTS1240
Φ1.2X4
6°
20
1-20
网孔尺寸X2.5
18
120
5.5
（1）设计筛体长度4m，筛体直径1.2m，筛孔取10mm×10mm，安装倾角为4o
（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18r/min。
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

筒筛有用功率 据资料推导，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。
2.8 风选设备
对本风选工艺，选用简易立式风选设备
（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2-5。
表2-5 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，中细块状风速的经验系数 ,其悬浮气速为
,
重质物料以有机物为参考，取其悬浮气速为

则选取气流速度为6.36m/s。
(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。
.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=6.36×3=19.08（kg/m2·s)。
.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 182.4699
.所需空气量计算

取空气重度为1.29kg/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3m3/min空压机一台能够满足要求。
.压降计算 设管内平均绝对压力为2.5kg/m2(1kg/m2=9.8Pa)，室温为297K，则气体平均重度为

垂直管压降

(3)旋风分离器选择 根据气体流量2.996m3/min=179.76 m3/h和入口风速6.36m/s,选取TXP-3型旋风分离器，具体参数如下
型号规格
风量m3/h 
入口风速m/s
阻力系数e
参考阻力Pa
效率%
TXP-3
700-1000
15-25
6.4
490-1420
80-95
2.9 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。
2.9.1 输送带Ⅰ
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0.25m/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——输送能力，由物料恒算知Q取9t/h；
Fb——物料在胶带的截面,Fb=F1+F2；
v ——输送带运行速度，取0.25m/s；
ρ——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
对于槽型输送带上物料堆积的断面积其中=0.032B2
胶带的槽角选取TD70型为15°。
则  
求得带宽为：=1.22（m）。取带宽1.2m
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

k3——尾部改向滚筒功率系数,取1.5；
k4——中部改向滚筒功率系数；取1.05
N0——传动滚筒的功率，kw；
——胶带空转的功率，kw；
——物料水平运输的功率，kw；
——物料垂直提升的功率，kw；
——犁式卸料器，胶带清料器和板料所需要的功率，kw；
——物料加速率所需功率，k8=0.1，=0.45。
胶带的空转速率
对输送垃圾槽性胶带k1=0.0318，胶带输送机水平投影长度Lb=30m，
v=0.25m/s。
物料水平运输功率 5.4510-5730=0.11445kw
物料水平运行功率系数；K2=5.4510-5 ,胶带输送机的输送量Q=9t/h。
物料的垂直提升功率=0
轴功率N0=1.51.05(0.2385+0.11445)+（1.4+1.51+0.23+2.25）0.25+0.10.45
=2.2178kw
胶面传动滚筒的总传动效率=0.90，功率安全系数一般取k=1.0，因此，电动机功率为
故选用型三相异步电动机，额定功率为3.0。
2.9.2 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。同理，由物料衡算，此时输送量Q=Q4+Q5=0.523+1.8=2.323t/h。倾角15°，倾角系数c取0.9。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。
2.电动机功率计算 采用滚动轴承，
轴功率
k3——尾部改向滚筒功率系数,取1.03；
k4——中部改向滚筒功率系数；取1.005
N0——传动滚筒的功率，kw；
——胶带空转的功率，kw；
——物料水平运输的功率，kw；
——物料垂直提升的功率，kw；
——犁式卸料器，胶带清料器和板料所需要的功率，导料挡板k5=2.25，空段清扫器k5=0.23，弹环清扫器k5=1.5
——物料加速率所需功率，k8=0.18。
胶带的空转速率
对输送垃圾槽性胶带k1=0.0318，胶带输送机水平投影长度Lb=40m，
v=1.0m/s。
物料水平运输功率 5.4510-5402.323=0.00506kw
物料水平运行功率系数；K2=5.4510-5 ,胶带输送机的输送量Q=2.323t/h。
物料的垂直提升功率=0
轴功率 N0=1.031.005 (1.272+0.00506)+（2.25+0.23+1.5）1+0.180.45
=5.383kw
胶面传动滚筒的总传动效率=0.90，功率安全系数一般取k=1.0，因此，电动机功率为
所以选用型电动机，额定功率为7.5。
2.9.3 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15°，倾角系数为0.9，由物料衡算此时输送量为3.079t/h，

所以 B=1.271(m)
取带宽为1.3m。
2.电动机功率计算 采用滚动轴承，
轴功率
k3——尾部改向滚筒功率系数,取1.08；
k4——中部改向滚筒功率系数；取1.005
N0——传动滚筒的功率，kw；
——胶带空转的功率，kw；
——物料水平运输的功率，kw；
——物料垂直提升的功率，kw；
——犁式卸料器，胶带清料器和板料所需要的功率，导料挡板k5=2.25，空段清扫器k5=0.23，弹环清扫器k5=1.5
——物料加速率所需功率，k8=0.36。
胶带的空转速率
对输送垃圾槽性胶带K1=0.0318，胶带输送机水平投影长度Lb=20m，
v=1.5m/s。
物料水平运输功率 8.1710-5203.079=0.00503kw
物料水平运行功率系数；K2=8.1710-5 ,胶带输送机的输送量Q=3.079t/h。
物料的垂直提升功率=0.00273QH0=0.002733.0795=0.042kw
提升高度H0=5m
轴功率N0=1.081.005(0.954+0.00503+0.042)+（2.25+0.23+1.5）1.5+0.360.45 =7.219kw
胶面传动滚筒的总传动效率=0.90，功率安全系数一般取k=1.0，因此，电动机功率为
所以选用型电动机，额定功率为11。