2934 家用垃圾分裝設(shè)備研制,家用,垃圾,分裝,設(shè)備,裝備,研制 11 緒論隨著城市的發(fā)展，人口的集中，逐漸增加的生活垃圾不但占用著大量的土地使用面積，而且對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。目前國內(nèi)的生活垃圾處理設(shè)備已無法滿足需求，而國外的生活垃圾處理設(shè)備又投資巨大，結(jié)合我國國情，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國城市生活垃圾的具體情況，設(shè)計出了適合我國城市生活垃圾處理的“家用生活垃圾分選設(shè)備” 。該設(shè)計攻克了生活垃圾機(jī)械分類的難題，能將生活垃圾分為五類產(chǎn)品，其產(chǎn)品分別達(dá)到無害化處理條件和資源化利用要求，能將生活垃圾中的有害物質(zhì)（廢舊電池等）全部分離，不造成二次污染，以較小的投入、較簡單的程序完成對成分復(fù)雜、性狀各異的生活垃圾的分類，使生活垃圾轉(zhuǎn)化為人們生產(chǎn)、生活可循環(huán)利用的一種資源。該產(chǎn)品與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比明顯具有投資省、占地少、能耗低、處理方式簡捷、分選速度快、分選效果明顯、利用率高、適用范圍廣的特點。該產(chǎn)品經(jīng)過多次計算校核，性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠、操作方便、維修容易，是用于生活垃圾“三化”處理的優(yōu)良設(shè)備，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。是不久的將來我國需要推廣的一款垃圾分裝設(shè)備。1.1 設(shè)計背景隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市生活垃圾產(chǎn)生量與日俱增，據(jù)統(tǒng)計我國人均每天丟棄生活垃圾 1.2 公斤，年人均丟棄 400 余公斤。2005 年全國城市生活垃圾清運(yùn)量接近 2 億噸，大量產(chǎn)生的生活垃圾不但占用土地，還會對土壤、水體、大氣造成污染，給城市的環(huán)境保護(hù)帶來一系列問題，從而制約了城市經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。如何妥善處理城市生活垃圾已成為各級政府急待解決的問題。目前，我國生活垃圾的處理普遍采用衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電、堆肥三種方式。衛(wèi)生填埋是一種前期簡單、低成本的生活垃圾處理方式，其投資一般為幾千萬元，它的不足之處在于占地面積大、使用周期短、后續(xù)處理工藝繁瑣、把有用和無用的資源一起填埋、容易造成二次污染。焚燒發(fā)電是生活垃圾減量化、資源化的一種最佳處理方式，也是大中城市生活垃圾處理的簡單方式，投資一般為幾億元。其不足之處在于運(yùn)行成本高；殘渣、飛灰處理費(fèi)用高；把熱值高的有機(jī)質(zhì)和無熱值的無機(jī)物一起焚燒；一般的焚燒發(fā)電廠所獲取的電價不抵運(yùn)行成本，同時還容易造成二次污染。堆肥技術(shù)適用于處理分類收集的可降解垃圾，我國大部分城市還未達(dá)到分類收集和生活垃圾機(jī)械分類條件，一般都是將混合垃圾直接堆肥，堆肥產(chǎn)品有害物質(zhì)含量超標(biāo)，致使應(yīng)用受限。綜上所述，以上三種處理方式無論是從生活垃圾減量化、無害化處理程度看，還是從資源化效果看，都不是生活垃圾的最佳處理方式，其投資規(guī)模和運(yùn)行成本均超出我國中小城市的財政支付能力。經(jīng)過對生活垃圾處理的歷史、現(xiàn)狀的反復(fù)研究，我認(rèn)為要實現(xiàn)生活垃圾減量化、無害化和資源化就必須攻克生活垃圾機(jī)械分選的難點，研制出符合我國國情的生活垃圾分選設(shè)備，從而實現(xiàn)我國生活垃圾處理的資源化。因此，加快開發(fā)生活垃圾分選分類設(shè)備，提高城市垃圾處理處置技術(shù)，滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要已成當(dāng)務(wù)之急。1.1.1 我國生活垃圾處理的現(xiàn)狀我國生活垃圾處理方式除衛(wèi)生填埋、焚燒、焚燒發(fā)電外，還有堆肥、液化、風(fēng)選、水選、篩分等多種生活垃圾綜合處理工藝和技術(shù)，這些技術(shù)有的處于探索階段，有的由于側(cè)重點不同，始終存在各式各樣的問題及不足。目前具有代表性的綜合處理方式有以下兩例[8]。1.1.2 當(dāng)前生活垃圾分選處理設(shè)備該垃圾分類處理設(shè)備是我國目前大多數(shù)廠家采用的生活垃圾綜合處理設(shè)備，其主要是2對生活垃圾進(jìn)行篩選和磁選，篩下垃圾經(jīng)懸掛在輸送帶上的磁選機(jī)磁選，進(jìn)入發(fā)酵倉發(fā)酵，篩上垃圾經(jīng)過輸送帶送入下一工序進(jìn)行焚燒。該分類設(shè)備雖能將生活垃圾分為篩上、篩下垃圾、及鐵三類，卻不能分離塑料薄膜、玻璃石子，對磁性材料（廢舊電池）分選效率不高，致使經(jīng)該設(shè)備處理后的生活垃圾產(chǎn)品使用范圍窄小、價值低、利用率不高。該設(shè)備全部裝機(jī)容量 250KW、重達(dá) 100 余噸、投資約 1000 萬元、占地面積較大。1.1.3 一種生活垃圾處理廠的生活垃圾處理設(shè)備它是一種人工與機(jī)械相結(jié)合的生活垃圾分類設(shè)備，其分選部分布置了生活垃圾上料行車、勻料裝置、輸送皮帶、三臺篩分裝置及輸送皮帶、一條能容納 20 人的人工撿拾平臺。全部裝機(jī)容量近 1000KW、設(shè)備重約 300 噸、此方式?jīng)]有改善工人的工作環(huán)境，占地面積大，投資近 1500 萬元人民幣。只能將生活垃圾分為垃圾渣粉、可燃物、鐵 3 類產(chǎn)品。1.1.4 國外生活垃圾的處理現(xiàn)狀國外生活垃圾處理的方式主要采用焚燒、衛(wèi)生填埋和堆肥技術(shù) ，但投資巨大、處理[5]成本過高（如德國、日本、美國） ，大大超出我國一般中小城市的承擔(dān)能力，顯然不符合我國國情。綜上所述，目前國內(nèi)外生活垃圾處理的方式不能使生活垃圾的處理走出投資大、運(yùn)行成本高、占用大量土地、利用率低的狀況，更無法分離生活垃圾中的有害成分，使生活垃圾資源利用無法達(dá)到要求?？傊船F(xiàn)有的生活垃圾處理方式基本達(dá)不到生活垃圾的減量化、資源化、無害化。1.2 生活垃圾分選機(jī)研究的難點我國生活垃圾分類設(shè)備的研制開發(fā)由來已久，目前國內(nèi)仍有數(shù)十家企業(yè)在進(jìn)行生活垃圾分選設(shè)備的研究、探索。但都不能從根本上實現(xiàn)生活垃圾機(jī)械分選技術(shù)。通過仔細(xì)分析，綜合研究這些企事業(yè)單位的經(jīng)驗及教訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)生活垃圾分選設(shè)備研制必須克服以下技術(shù)難點：①生活垃圾的特性識別與分選技術(shù)的匹配。②生活垃圾中的有害物質(zhì)（重金屬、玻璃渣等）的分離與達(dá)標(biāo)。③生活垃圾分選設(shè)備的集成化技術(shù)。④生活垃圾處理過程中二次污染的克服與控制。1.3 生活垃圾分選設(shè)備研制的可行性為攻克生活垃圾分選設(shè)備研制的難題，我對各種技術(shù)難點展開深入研究，最后認(rèn)為要克服生活垃圾機(jī)械分選的技術(shù)難點，首先要分析生活垃圾的特性、明確分選分類的原則、掌握其組分的規(guī)律；其次要分析生活垃圾的非本質(zhì)特性因素，對分選生活垃圾的個別偶然現(xiàn)象和含水量進(jìn)行定位，掌握其變化規(guī)律（如攀枝花市區(qū)采用建垃圾房收集生活垃圾，就較好的解決了生活垃圾水分含量高、不利運(yùn)輸和處理的問題） ；第三，運(yùn)用多種技術(shù)集成，將生活垃圾中有害物質(zhì)進(jìn)行分離，使所分選的產(chǎn)品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)并能得到廣泛應(yīng)用；第四，在選定對生活垃圾進(jìn)行組分或單一組分的技術(shù)條件下，重點考慮該設(shè)備的一體化集成技術(shù)；最后是把生活垃圾分選過程中產(chǎn)生二次污染的因素作為研究的重點一起解決。因此，研制的設(shè)備既要實現(xiàn)生活垃圾資源化利用、其產(chǎn)品的投資、運(yùn)行成本又要符合我國國情。提出了實現(xiàn)生活垃圾的機(jī)械分選，對生活垃圾組分或單一組分的分解技術(shù)。應(yīng)用物料運(yùn)動能量守恒原理，將生活垃圾分選機(jī)設(shè)計為集數(shù)個具有多種功能技術(shù)裝置為一體的分選設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備簡便易行、機(jī)械化程度高、分類效果好、能達(dá)到減量化、資源化和無害化應(yīng)用要求。設(shè)備是否能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化系統(tǒng)分選，還需多次反復(fù)測試，才能夠確保家用生活垃圾分類是否可行。2 生活垃圾分選機(jī)研制的主要技術(shù)路線2.1 生活垃圾的特性分析3生活垃圾是一種由人類生活丟棄的多種物質(zhì)組成的異質(zhì)混合體，它通常包括①廢品類：廢金屬、廢玻璃、廢塑料橡膠、廢纖維、廢紙和磚瓦；② 廚余類：飲食廢物、蔬菜廢物、肉類和肉骨，我國部分城市廚房燃料用煤、煤制品、木炭的燃余物；③灰土類 。[10]它具有種類繁多、成分復(fù)雜、性狀各異、成分及水分含量不確定的特性，它的構(gòu)成受地理、氣候條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、消費(fèi)結(jié)構(gòu)以及城市燃?xì)饣占奥?、垃圾收集方式等因素的影響。大量生活垃圾的產(chǎn)生對人類生存環(huán)境構(gòu)成了影響，但生活垃圾中確實有許多成分是可再生利用的，如何將這些有用的成分分離出來加以利用，已成為當(dāng)今生活垃圾處理行業(yè)及相關(guān)科研部門研究的主題。城市中每天收集的成百上千噸生活垃圾要進(jìn)行人工分類是不可能的，在未實行生活垃圾分類收集的今天，生活垃圾的機(jī)械化分選分類是實現(xiàn)生活垃圾資源再生利用的必經(jīng)之路。因此研究對生活垃圾的成分進(jìn)行組分或單一組分的分選設(shè)備是必要的和有益的。2.2 生活垃圾分選機(jī)研制的技術(shù)路線根據(jù)對生活垃圾特性的分析，對各種生活垃圾分選技術(shù)進(jìn)行篩選和對比后發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外先進(jìn)的生活垃圾處理技術(shù)是建立在生活垃圾分類收集的先決條件上完成實施的。目前我國的環(huán)衛(wèi)管理體制和人民生活習(xí)慣無法實現(xiàn)生活垃圾分類收集，因此各種處理方式都難以達(dá)到生活垃圾減量化、無害化和資源化要求。將簡單的破碎、篩分、風(fēng)選技術(shù)設(shè)計為集多種功能技術(shù)為一體的分選設(shè)備。它的技術(shù)路線是：①人工配合機(jī)械上料 ②磁性材料及電池分離③生活垃圾打散裝置④生活垃圾圓筒篩分裝置⑤生活垃圾渣粉風(fēng)選裝置 ⑥篩下垃圾風(fēng)選裝置⑦篩上垃圾風(fēng)選裝置⑧玻璃石子、骨頭果皮果仁磁選 ⑨除塵裝置⑩PLC 系統(tǒng)通過研究和技術(shù)攻關(guān)，徹底的解決各類分選技術(shù)不徹底、資源回收利用受限的問題，為生活垃圾分選機(jī)的研制奠定堅實的基礎(chǔ)。2.3 生活垃圾分選機(jī)的設(shè)計方案生活垃圾分選的目的不是簡單的將一堆垃圾分為數(shù)堆垃圾，因此解決生活垃圾分類的難點是將多種處理技術(shù)應(yīng)用到生活垃圾分選機(jī)上，完全實現(xiàn)生活垃圾的合理分選。在研制方向、技術(shù)路線確定后，我制定了兩套生活垃圾分選機(jī)的研制方案。方案一：（見圖 2-1）將生活垃圾分選機(jī)設(shè)計為集破碎機(jī)、大平篩、篩上和篩下風(fēng)選以及磁選裝置為一體，安裝在一個鋼結(jié)構(gòu)的箱體內(nèi)，各裝置通過電機(jī)分別傳動。它的原理為：人工配合機(jī)械上料將生活垃圾通過輸送帶送入破碎機(jī)將成包成袋的生活垃圾破碎，破碎后的生活垃圾通過破碎機(jī)出口的磁選裝置磁選后進(jìn)入平篩進(jìn)行篩分，篩上垃圾通過安裝在平篩出口端的風(fēng)機(jī)將塑料薄膜與可燃物分離；篩下垃圾渣粉通過安裝在篩下料斗口的高速風(fēng)機(jī)將玻璃石子和垃圾渣粉分離。方案二：（見圖 2-2）將生活垃圾分選機(jī)設(shè)計為集生活垃圾打散裝置，生活垃圾圓筒篩分裝置、篩上垃圾風(fēng)選裝置、篩下垃圾風(fēng)選裝置、垃圾渣粉風(fēng)選裝置、除塵等功能裝置為一體安裝在一鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，各裝置通過電機(jī)分別傳動。它的原理為： 人工配合機(jī)械上料通過磁選裝置首先將磁性材料及電池分離，然后進(jìn)入打散裝置將成包成袋的垃圾打散后進(jìn)入生活垃圾篩分裝置，打散后的生活垃圾被篩分裝置粗分為垃圾渣粉、篩下垃圾渣和篩上生活垃圾三類；垃圾渣粉通過安裝在生活垃圾篩分裝置下的漏斗經(jīng)生活垃圾渣粉風(fēng)選裝置被分離為玻璃石子、垃圾渣粉，分別從玻璃石子出料槽和垃圾渣粉出料槽排出；篩下垃圾渣經(jīng)圓筒篩分裝置后段下的料斗排出，經(jīng)篩下垃圾風(fēng)選裝置將其分為小可燃物和骨頭果皮果仁，分別從小可燃物出料口和骨頭果皮果仁出料口排出；篩上垃圾經(jīng)篩分裝置尾部排出，經(jīng)篩上垃圾風(fēng)選裝置將其分為可燃物和塑料薄膜，分別從可燃物出料口和塑料薄膜出料口排出；玻璃石子、骨頭果皮果仁分別經(jīng)磁選將其中的磁性材料（廢舊電池）分離干凈。4圖 2-1 方案一圖 2-2 方案二2.4 生活垃圾分選機(jī)研制的最終方案方案一：該方案的優(yōu)點在于能將生活垃圾進(jìn)行分類、能分離生活垃圾中的有害成分，克服了該類設(shè)備投資大、占地多、運(yùn)行成本高、粉塵污染大的弊病，但該方案中平篩篩選不徹底，分類效果一般。方案二： 該方案采用一體化技術(shù)路線，各裝置合理布置于箱體內(nèi)，物料運(yùn)行流暢；將破碎機(jī)設(shè)計為電機(jī)傳動，能劃破垃圾包，又不會打爛廢舊電池，且打散過程中產(chǎn)生的粉塵不到流的生活垃圾打散裝置；將生活垃圾篩分設(shè)計為電機(jī)及齒輪傳動、能分段篩分、有5垃 圾 堆 埋 場人 工 初 選上 料 裝 置下 料 裝 置磁選輸送裝置生活垃圾打散裝置磁性材料生活垃圾篩分裝置篩下垃圾渣垃圾渣粉 篩 上 垃 圾篩上垃圾風(fēng)選裝置置大可燃物塑料薄膜篩下垃圾渣風(fēng)選裝置置骨頭果皮果仁小可燃物垃圾渣粉風(fēng)選裝置磁選裝置玻璃石子置磁選裝置玻璃石子 骨頭果仁果皮磁性材料細(xì)垃圾渣粉人工分撿廢舊電池人工分撿 廢舊電池特殊網(wǎng)孔、導(dǎo)料系統(tǒng)、篩分能力大的圓筒篩分裝置；將生活垃圾細(xì)分設(shè)計為篩上垃圾風(fēng)選裝置、篩下垃圾風(fēng)選裝置和垃圾渣粉風(fēng)選裝置；在產(chǎn)品的進(jìn)料口設(shè)計了磁選裝置；箱體和支架設(shè)計為全封閉式；為簡便操作，整個系統(tǒng)實行 PLC 系統(tǒng)控制。經(jīng)過比較，我認(rèn)為“方案二”更加適合課題項目的設(shè)計要求和方向，技術(shù)路線和設(shè)計方案更為完善。3 生活垃圾分選機(jī)的研制3.1 生活垃圾分選機(jī)的工作原理生活垃圾通過下料裝置和下料溜槽，通過打散裝置將成包成袋的垃圾打散后進(jìn)入磁選裝置，通過電磁鐵首先將磁性材料（廢舊電池）分離，將打散后的生活垃圾分選為垃圾渣粉、粗垃圾渣和篩上生活垃圾三類；垃圾渣粉通過安裝在生活垃圾篩分裝置下的漏斗經(jīng)皮帶輸入生活垃圾渣粉風(fēng)選裝置；垃圾渣粉通過生活垃圾渣粉風(fēng)選裝置將其分離為玻璃石子、垃圾渣粉，分別從玻璃石子出料槽和垃圾渣粉出料槽排出。粗垃圾渣通過安裝在生活垃圾篩分裝置粗篩網(wǎng)下的生活垃圾風(fēng)選裝置將其分為小可燃物、石頭，骨頭果皮果仁，分別從小可燃物出料槽和石頭、骨頭、果皮果仁類出料槽排出；篩上粗垃圾通過篩分裝置尾部排出，經(jīng)風(fēng)選裝置將其分為大可燃物和塑料薄膜，分別從大可燃物出料槽和塑料薄膜出料槽排出。 生活垃圾分選機(jī)的各裝置依靠配置的電機(jī)和齒輪傳動，處理能力由物料運(yùn)行的空間尺寸和配置電機(jī)的功率決定。63-1 生活垃圾分選機(jī)工藝流程圖3.2 生活垃圾分選機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案包括上料磁選裝置、磁性材料出料槽、生活垃圾打散裝置、生活垃圾圓筒篩分裝置、機(jī)架、篩上生活垃圾風(fēng)選裝置、骨頭果皮果仁類出料槽、小可燃物出料槽、垃圾渣粉出料磁選裝置、磁性材料出料槽、生活垃圾渣粉風(fēng)選裝置、垃圾渣粉出料槽、玻璃石子出料槽、篩上生活垃圾風(fēng)選裝置、大可燃物出料槽、塑料薄膜出料槽、下料溜槽。下料裝置、入料磁選皮帶、磁性材料電池出料槽、下料溜槽與出料磁選皮帶、磁性材料出料槽、生活垃圾渣粉風(fēng)選裝置、垃圾渣粉出料槽、玻璃石子出料槽均通過緊固件安裝在機(jī)架的外面；生活垃圾打散裝置、生活垃圾篩分裝置、篩上垃圾風(fēng)選裝置、石頭和骨頭及果皮果仁類出料槽、小可燃物出料槽、篩下垃圾風(fēng)選裝置、大可燃物出料槽、塑料薄膜出料槽固定在機(jī)架上。生活垃圾分選機(jī)參數(shù)表如下。表 3.1 生活垃圾分選機(jī)參數(shù)表型 號項 目 1 2長 12800 14700寬 2300 3000 主機(jī)尺寸，mm高 5940 6890長 1000 1200入料口，mm寬 500 600長 600 650垃圾渣粉類出料口，mm寬 450 500長 600 650果仁、果皮、骨頭、類出料口，mm 寬 450 500長 600 650大可燃物類出料口，mm寬 450 500長 1000 1000小可燃物類出料口，mm寬 600 600長 1000 1000塑料薄膜類出料口，mm寬 600 600磁輥公稱直徑，mm φ630 Φ800磁性，高斯 2000上料磁選裝 置皮帶公稱寬度，mm 800 1000刀片回轉(zhuǎn)直徑，mm φ980 φ1080刀片數(shù)量，組 21 29打散裝置機(jī)殼內(nèi)壁與刀片外緣間隙， mm 15 20滾筒內(nèi)徑,mm φ1600 Φ2300長 17細(xì)分段篩孔尺寸，mm寬 35長 87篩分裝置粗分段篩孔尺寸，mm 寬974 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計4.1 打散裝置的設(shè)計 生活垃圾要實現(xiàn)分選就必須先將將成包成袋的生活垃圾打散開，首先要求不將生活垃圾中的廢舊電池打爛，而且要使打散過程中產(chǎn)生的粉塵不倒流。其特點在于裝在軸承座上7的軸上設(shè)有刀架機(jī)構(gòu)，軸承座固定于下機(jī)殼上，大皮帶輪設(shè)在軸的一端，通過三角膠帶與電機(jī)軸上的小皮帶輪相連接。本方案結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，由于打散裝置通過電動帶動刀架機(jī)構(gòu)，使進(jìn)入機(jī)內(nèi)的成包成袋的的生活垃圾全部打散，便于篩選和風(fēng)選，不會將廢舊電池打爛，呈蝸牛殼型的機(jī)殼使打散過程中產(chǎn)生的粉塵不倒流。刀頭設(shè)置角度，入料口安裝風(fēng)機(jī)，這樣避免破帶殘膜纏繞，影響效果。被破塑料袋隨風(fēng)機(jī)風(fēng)力從出料口出去，參加下一步驟的篩選。圖 4.1 打散裝置4.2 圓筒篩分裝置的設(shè)計4.2.1 圓筒篩分裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計要將種類繁多、成分復(fù)雜的生活垃圾轉(zhuǎn)化為資源，就要根據(jù)物料運(yùn)動能量守恒原理提供一種能將打散后的生活垃圾進(jìn)行初分的圓筒篩分裝置。圓筒機(jī)構(gòu)包括大齒圈、進(jìn)料檔圈、筒體、螺旋導(dǎo)料條、連接條、細(xì)篩網(wǎng)、筒體、粗篩網(wǎng)、壓條。粗篩網(wǎng)通過法蘭盤及螺栓與筒體的法蘭盤連接，筒體與筒體通過連接條焊接，細(xì)篩網(wǎng)通過壓條壓在連接條之間。大齒圈套在筒體上通過螺栓固定，進(jìn)料檔圈焊在筒體端部，螺旋導(dǎo)條焊在整個筒體內(nèi)徑上。托輥機(jī)構(gòu)包括托輥、心軸、軸承座。托輥通過心軸支撐在軸承座上。托輥支撐在細(xì)篩兩端的筒體上，粗篩網(wǎng)懸接在細(xì)篩圓筒后部。圓筒機(jī)構(gòu)的螺旋導(dǎo)料條為 3-8 根，圓筒機(jī)構(gòu)的連接條為 8-12 根。托輥機(jī)構(gòu)至少為四個或四個以上。本方案能將打散后的生活垃圾連續(xù)的分為垃圾渣粉、篩下垃圾渣和篩上生活垃圾三大8類，圓筒篩內(nèi)壁平整，其內(nèi)壁上面焊有螺旋導(dǎo)料條，垃圾運(yùn)行過程均勻流暢；粗細(xì)篩網(wǎng)為橫矩形網(wǎng)孔。4.2.2 圓筒篩分裝置參數(shù)確定（一） 被輸送物料：生活垃圾；特性：成分復(fù)雜，性狀各異。（1）生活垃圾松散密度 （實測）3/47.0mt??（2）生活垃圾的粒度： 。~1（3）含水率： ；腐蝕性：一般；溫度：常溫。53%（4）輸送能力： ；2/th（二） 篩筒直徑的確定按照“運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊”中 （m）25CNQKD??其中： —篩分能力（ ） ，研制時取Q/th0~3/th?—物料特性系數(shù)，K0.645K?—填充系數(shù)， 取N2N—傾角系數(shù)，C10.52~.8Dm?由于垃圾成分復(fù)雜，有破衣物、雜草、舊鞋等。因此取 。?（三） 篩分裝置轉(zhuǎn)速確定按 確定篩筒的轉(zhuǎn)動速度，in)/(rNAnj?式中： —表示物料綜合系數(shù)；設(shè)計時取 25A?取208.195.2??j 0n（四） 功率確定 )(3650HWoLQP?—布置高度 （水平布置）H?—篩筒長度 L6.7Lm—物料阻力系數(shù) =40w0w所需功率 2.k（五）電動機(jī)功率確定 01pPk??—功率備用系數(shù)，對 系列電動機(jī)1ky.0?9—驅(qū)動裝置總效率，一般取 0.9-0.94?取 =0.912.4Pkw?考慮連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)需要，設(shè)計時選用電機(jī)功率為： 1Nkw?4.2.3 圓筒篩分裝置的結(jié)構(gòu)（見圖 5.2）包括圓筒機(jī)構(gòu)、細(xì)和粗篩網(wǎng)、螺旋導(dǎo)料條、托輥機(jī)構(gòu)、電機(jī)、小齒輪，圓筒機(jī)構(gòu)用托輥支撐，圓筒機(jī)構(gòu)中的大齒圈與小齒輪嚙合傳動，小齒輪裝在電機(jī)的軸上。圖 5.2 圓筒篩分裝置4.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的設(shè)計4.3.1 篩上垃圾風(fēng)選機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計在生活垃圾處理過程中，篩上垃圾成分近百種，塑料薄膜面積大、比重輕，用經(jīng)控制的風(fēng)流將其和其它篩上垃圾分開，篩上垃圾風(fēng)選是最簡便的一種的方式。其特征在于包括三角膠帶輪、三角膠帶、轉(zhuǎn)子體、平矩形口、電機(jī)組成，其平矩形口風(fēng)機(jī)的出口為平矩形。下料圓盤機(jī)構(gòu)由調(diào)速電機(jī)及其上的下料圓盤組成。平矩形口風(fēng)機(jī)安裝在下料口下方，下料圓盤機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)殼內(nèi)溜槽塑料薄膜與可燃物的間隔板上，進(jìn)料口、塑料薄膜出料槽、可燃物出料槽設(shè)在機(jī)殼上，風(fēng)道設(shè)在機(jī)殼內(nèi)。本方案結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、實用方便、耗能低。采用平矩形口風(fēng)機(jī)將垃圾均勻吹成拋物線，篩上的生活垃圾按比重分別下落在溜槽前后不同點上，采用下料圓盤是解決可燃物和塑料薄膜之間的間隔板不積料。4.3.2 篩上垃圾風(fēng)選機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定（一） 被輸送物料：可燃物，特性：成分復(fù)雜，性狀各異。（1）篩上垃圾的松散密度 30.184/tm??（2）篩上垃圾粒度： 。~2（3）含水率： ；腐蝕性：一般；溫度：常溫。53%（4）風(fēng)選能力 ；48/th（二） 風(fēng)選機(jī)構(gòu)設(shè)計的計算理論依據(jù)是能量守恒定律。計算公式： ，21vm?221vV?????在分選時篩上垃圾和空氣的體積是相等的，所以： 21?因此： 212rv??式中： —空氣的質(zhì)量 —篩上垃圾的質(zhì)量1m2m10—空氣的速度 —篩上垃圾的速度1v2v—空氣的比重 —篩上垃圾的比重??—空氣的體積 —篩上垃圾的體重1V2V（三）篩上垃圾在分選下落的過程中所需時間（ ）t,hgt2?g/（四）篩上垃圾在從出口到落點的距離（ ）L2vt?gh/?vL·21???上式中只有 和 需要確定 ,其余的為已知條件，我們假定 為 （垃圾分選1Vhh10m出口距落點的高度） ， 為 代入上式計算得出篩上垃圾的落點距離（ ）25/ms L塑料薄膜、紙等為：L760廚余、果皮等為： 91（五） 根據(jù)風(fēng)速和出口尺寸即可計算出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（ ）Q,由于風(fēng)機(jī)出口到垃圾分選出口風(fēng)速有一個衰減，所以考慮出口風(fēng)速時加bavQ??1大 10%，也就是選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量時加大 10%～15%（取 12%）即可。 hmjf/25031??（注：篩下垃圾渣風(fēng)選裝置的參數(shù)由上述公式確定）4.3.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu)（見圖 4.3）由風(fēng)機(jī)、擋板、風(fēng)道、下料板和塑料薄膜、可燃物出料槽、出口構(gòu)成。 圖 4.3 篩上垃圾分選裝置114.4 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的設(shè)計4.4.1 垃圾渣粉風(fēng)選機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計經(jīng)篩分后的篩下垃圾中含有玻璃石子、磁性材料（含廢舊電池） 、垃圾渣粉，為了使垃圾渣粉能廣泛使用，必須通過垃圾渣粉風(fēng)選裝置將其中的玻璃石子、磁性材料（含廢舊電池）完全分離。其特點是斜矩形口風(fēng)機(jī)包括三角膠帶輪、三角膠帶、三角膠帶輪、轉(zhuǎn)子體、斜矩形口、電機(jī)組成，其特征是斜矩形口風(fēng)機(jī)的出口為斜矩形。本方案設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、耗能低，采用斜矩形口風(fēng)機(jī)可將垃圾中的玻璃石子、磁性材料（廢舊電池） 、垃圾渣粉分離出來，便于回收利用。通過閘閥控制料流可調(diào)整玻璃、石子等的分選率；通過鋼絲網(wǎng)可防止垃圾土塵的揚(yáng)散。4.4.2 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的參數(shù)確定（一） 被輸送物料：垃圾渣粉，特性：成分復(fù)雜。（1）垃圾渣粉松散密度 （實測）30.97/tm??（2）垃圾渣粉的粒度： 。~8（3）含水率： ；腐蝕性：一般；溫度：常溫。53%（4）風(fēng)選能力 ；2/th（二） 按照能量守恒定律，221mv???221Vv?????認(rèn)為分選時垃圾渣粉、玻璃石子和空氣的體積是相等的，則有： 12V?因此： 12v???—空氣的速度 —垃圾渣粉和玻璃石子的速度1 v—空氣的比重 —垃圾渣粉和玻璃石子的比重?2?—空氣的體積 —垃圾渣粉和玻璃石子的體積1VV（三）垃圾渣粉和玻璃石子在分選下落的過程中所需時間（ ）t2gth?/（四） 垃圾渣粉和玻璃石子從出口到落點的距離（ ）L2tv??研制中，將 取為 （垃圾分選出口距落點的高度） ， 為 ，垃圾渣粉h10m1v25/ms和玻璃石子的落點距離為 。L玻璃石子為：L368垃圾渣粉為： 412（五） 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（ ）的確定Q，式中 1QVab??125,60,4amb??研制中取 0..則 325637/t?由于風(fēng)機(jī)出口到垃圾分選出口風(fēng)速有一個衰減，所以考慮出口風(fēng)速時加大 ，也就10%是選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量時加大 （取 ）即可10%~51231024/fjQmh?4.4.3 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu)（見圖 4.4）由斜矩形口風(fēng)機(jī)、閘閥、進(jìn)料槽、檔料板、垃圾渣粉和玻璃石子磁性材料（廢舊電池）出料槽、出口及鋼絲網(wǎng)、機(jī)殼構(gòu)成，其內(nèi)設(shè)有擋料板。圖 4.4 垃圾渣粉風(fēng)選機(jī)4.5 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計本裝置為城市生活垃圾分選機(jī)的電氣控制部分。在主電路方面，除了篩分裝置電動機(jī)采用變頻器控制，其余裝置的各電動機(jī)均采用交流接觸器、熱繼電器控制 。在二次回路[9]方面，本裝置在控制系統(tǒng)上采用了西門子的可編程序控制器（簡稱 PLC）作為主控元件，其他的主要器件也采用了國際國內(nèi)名牌產(chǎn)品，這就提高了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。采用 PLC控制簡化了系統(tǒng)的操作，方便了維護(hù)檢修工作，在如“自動控制 ”方式下基本上可實現(xiàn)“一鍵”操作，設(shè)備故障可以從 PLC 的 LED 上大致判斷出來。該電控裝置是具有高可靠性、高穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)，同時又是性價比極高的控制系統(tǒng)。它綜合了傳統(tǒng)技術(shù)和高科技的特點，兼顧了常規(guī)控制和高性能控制的特性，做到了“能上能下，兼顧多樣”的市場要求，同時他又是極具人性化設(shè)計的控制系統(tǒng)，能夠讓客戶在實際使用中真正感到順心順意，得心應(yīng)手。5 生活垃圾分選機(jī)的特點1、該機(jī)是集生活垃圾打散、圓筒篩分、垃圾渣粉風(fēng)選、篩上篩下垃圾分選裝置以及磁選、13除塵、PLC 等工藝技術(shù)為一體化的生活垃圾專用機(jī)械分選設(shè)備。2、該機(jī)能一次性將生活垃圾分選為磁性材料（廢舊電池） 、玻璃石子、塑料薄膜、可燃物、垃圾渣粉五類可再生利用的產(chǎn)品。3、該機(jī)能將生活垃圾中的有害物質(zhì)廢舊電池全部分離到磁性材料中（便于用 HDPE 容器密封集中深埋） 、將玻璃渣分離 80%以上、塑料薄膜分離 60%以上（如配置少量人工輔助，其分離率可達(dá)到 95%以上） 。4、經(jīng)該機(jī)分選出來的生活垃圾產(chǎn)品能分別達(dá)到無害化處理條件和資源化利用要求，其直接資源利用率可達(dá)到 80%以上（附生活垃圾產(chǎn)品資源利用路線圖） 。 圖 5.1 生活垃圾產(chǎn)品資源利用路線圖5、該機(jī)定價為 200 萬元左右，運(yùn)行成本低于 50 元/噸，其總投入、運(yùn)行費(fèi)用不超出我國一般中小城鎮(zhèn)財政承擔(dān)能力；處理能力 A 型為 12-20 噸/小時，B 型為 20-35 噸/小時，適合我國中小城鎮(zhèn)生活垃圾的處理和處置。6、該機(jī)能作為生活垃圾衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電及堆肥三種處理方式的前置處理設(shè)備使用。它必將為我國生活垃圾處理行業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。結(jié) 論綜上所述，生活垃圾分選機(jī)是明顯優(yōu)于國內(nèi)外現(xiàn)有生活垃圾分類設(shè)備的產(chǎn)品。它與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，具有投資省、占地少、能耗低、處理方式簡捷、分選速度快、分類效果明顯、適用范圍廣、不造成二次污染等特點，它作為生活垃圾衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電以及堆肥三種方式的前置設(shè)備是關(guān)鍵的。該產(chǎn)品符合國家“節(jié)能減排”政策，也適合我國中小城市生活垃圾處理。隨著該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，必將改變生活垃圾處理的現(xiàn)狀，為我國生活垃圾的處理、處置開創(chuàng)出一種經(jīng)濟(jì)、實用的新模式。14致 謝行文至此，我的這篇論文已接近尾聲；歲月如梭，這幾個月的設(shè)計即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個轉(zhuǎn)折點上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生。生我者父母。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。是你們，為我的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒有你們就不會有我的今天。謝謝你們，我的父親母親！育我成才者老師。感謝我的指導(dǎo)老師周嶺老師，這篇論文是在老師的的悉心指導(dǎo)與鼓勵下完成的。老師為我提供了不斷改良設(shè)備的建議，提供了很多專業(yè)性的指導(dǎo)。周老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)和誨人不倦的高尚師德，都深深地感染和激勵著我。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以悉心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的感謝！我還要感謝在一起度過幾個月時間的我們組的同學(xué)，特別是李正濤同學(xué)。正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。本次論文與設(shè)計的完成對我是一個極大的激勵，使我在學(xué)術(shù)研究方面充滿了信心，更為我在今后的學(xué)習(xí)與工作中提供了寶貴的經(jīng)驗。15參 考 文 獻(xiàn)[1] 編輯委員會.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計運(yùn)用手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.[3] 續(xù)魁昌.風(fēng)機(jī)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.2003 年 2 月.[4] 王鐸，程靳.理論力學(xué).哈工大第 6 版. [5] 西偉力.日本垃圾分類及處理現(xiàn)狀[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2007，（2）.[6] 胡秀仁.城市生活垃圾的源頭分類收集[J].環(huán)境保護(hù)，2008，（8）.[7] 沈穎.城市生活垃圾分類收集的意義及實施建議[J].科技信息，2009，（25）.[8] 孫大鵬，馬溪平，肖鵬飛等.城市生活垃圾技術(shù)探討[J].遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，2004，24（5）.[9] 楊黎，戴衛(wèi)軍，古培錢.基于 MSC-51 單片機(jī)垃圾分類收集系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技信息，2008，（25）.[10] 城市生活垃圾分類及評價標(biāo)準(zhǔn)介紹[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2005，13（3）.[11] 楊海民.基于三分法的城市生活垃圾分類收集流程研究[J].技術(shù)與方法，2009，（28） 12 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計家用垃圾分裝設(shè)備研制設(shè)計說明書學(xué)生姓名 任 凱 學(xué) 號 8031208137 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化班 級 1 2 - 1 指導(dǎo)教師 周 嶺 日 期 2012.5.29 塔里木大學(xué)教務(wù)處制目 錄1 緒論 ............................................................................................................................................11.1 設(shè)計背景 .........................................................................................................................11.1.1 我國生活垃圾處理的現(xiàn)狀 ..................................................................................11.1.2 當(dāng)前生活垃圾分選處理設(shè)備 ..............................................................................11.1.3 一種生活垃圾處理廠的生活垃圾處理設(shè)備 .......................................................21.1.4 國外生活垃圾的處理現(xiàn)狀 ..................................................................................21.2 生活垃圾分選機(jī)研究的難點 .........................................................................................21.3 生活垃圾分選設(shè)備研制的可行性 ..................................................................................22 生活垃圾分選機(jī)研制的主要技術(shù)路線 .....................................................................................22.1 生活垃圾的特性分析 .....................................................................................................22.2 生活垃圾分選機(jī)研制的技術(shù)路線 ..................................................................................32.3 生活垃圾分選機(jī)的設(shè)計方案 .........................................................................................32.4 生活垃圾分選機(jī)研制的最終方案 ..................................................................................43 生活垃圾分選機(jī)的研制 ............................................................................................................53.1 生活垃圾分選機(jī)的工作原理 .........................................................................................53.2 生活垃圾分選機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 ..........................................................................64 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計 ........................................................................................................................64.1 打散裝置的設(shè)計 .............................................................................................................64.2 圓筒篩分裝置的設(shè)計 .....................................................................................................74.2.1 圓筒篩分裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計 ..................................................................................74.2.2 圓筒篩分裝置參數(shù)確定 ......................................................................................84.2.3 圓筒篩分裝置的結(jié)構(gòu) ..........................................................................................94.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的設(shè)計 .............................................................................................94.3.1 篩上垃圾風(fēng)選機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計 ..............................................................................94.3.2 篩上垃圾風(fēng)選機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 ...........................................................................94.3.3 篩上垃圾風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu) ................................................................................104.4 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的設(shè)計 ...........................................................................................114.4.1 垃圾渣粉風(fēng)選機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................114.4.2 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的參數(shù)確定 .........................................................................114.4.3 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu) ................................................................................124.5 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ..................................................................................................125 生活垃圾分選機(jī)的特點 ..........................................................................................................12結(jié) 論 ............................................................................................................................................13致 謝 ............................................................................................................................................14參 考 文 獻(xiàn) ..................................................................................................................................15前 言隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾污染日益嚴(yán)重，垃圾問題處理不當(dāng)，將帶來一系列的環(huán)境污染問題，并且會制約城市的生存與發(fā)展。處理城市生活垃圾，實現(xiàn)無害化、減量化和再資源化，消除城市生活垃圾的污染已成為我國必須解決的重大問題。從國內(nèi)外各城市對生活垃圾分類的方法來看，大致都是根據(jù)垃圾的成分構(gòu)成、產(chǎn)生量，結(jié)合本地垃圾的資源利用和處理方式來進(jìn)行分類。如今中國生活垃圾一般可分為四大類：可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾 [5]。目前常用的垃圾處理方法主要有綜合利用、衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥。1、可回收垃圾主要包括廢紙、塑料、玻璃、金屬和布料五大類。廢紙：主要包括報紙、期刊、圖書、各種包裝紙、辦公用紙、廣告紙、紙盒等等，但是要注意紙巾和廁所紙由于水溶性太強(qiáng)不可回收。塑料：主要包括各種塑料袋、塑料包裝物、一次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子、礦泉水瓶等。 玻璃：主要包括各種玻璃瓶、碎玻璃片、鏡子、燈泡、暖瓶等。金屬物：主要包括易拉罐、罐頭盒、牙膏皮等。布料：主要包括廢棄衣服、桌布、洗臉巾、書包、鞋等。2、廚余垃圾包括剩菜剩飯、骨頭、菜根菜葉等食品類廢物，經(jīng)生物技術(shù)就地處理堆肥，每噸可生產(chǎn) 0.3 噸有機(jī)肥料。3、有害垃圾包括廢電池、廢日光燈管、廢水銀溫度計、過期藥品等，這些垃圾需要特殊安全處理。4、其他垃圾包括除上述幾類垃圾之外的磚瓦陶瓷、渣土、衛(wèi)生間廢紙等難以回收的廢棄物，采取衛(wèi)生填埋可有效減少對地下水、地表水、土壤及空氣的污染。 生活垃圾的分類回收是當(dāng)前社會不可避免的一個難題，而垃圾分類回收設(shè)備的開發(fā)設(shè)計工作也成了重中之重。它的開發(fā)設(shè)計將對整個社會產(chǎn)生非常深遠(yuǎn)的影響。本文首先研究家用生活垃圾的主要成分，針對需要分類的垃圾類型和特點分別采用不同的分類方法將其一一分開。首先，利用磁輥將垃圾中的磁性物質(zhì)分離出來，然后將生活垃圾打散、混合，為之后的篩選做好準(zhǔn)備工作。打散的生活垃圾經(jīng)過篩筒，篩筒分三個出料口，首先比較細(xì)碎的垃圾從前面的小篩選孔出料，大一些的垃圾從后面的出料孔出料，剩下的垃圾由滾筒內(nèi)的導(dǎo)料條導(dǎo)出篩筒。三個出料口分選出的垃圾等待進(jìn)一步的篩選。首先分出來的細(xì)碎垃圾經(jīng)過風(fēng)選，分為三大類，其中塵土被吸塵箱清除；大塊生活垃圾再經(jīng)過風(fēng)選，分為兩類；最后直接從滾筒里面出來的超大塊垃圾為另一類。經(jīng)過這樣的分選，垃圾大致最終可分為細(xì)垃圾渣滓、玻璃石子、小可燃物、骨頭果皮果仁、大可燃物、塑料薄膜幾類。至此，家用生活垃圾分類結(jié)束。這樣分離的垃圾產(chǎn)物用于統(tǒng)一發(fā)電、堆肥、可回收等，過程中沒有粉塵污染，人工臺工作量小，是一種較為理想化的垃圾分類方法，值得推廣。