垃圾转运站风选装置设计与仿真研究.doc

1、目录 北京机械工业学院机械工程系 1 北 京 机 械 工 业 学 院 毕 业 设 计 ( 论 文 ) 题目：垃圾转运站 风选装置的设计与仿真研究 系别：机械工程系 专业、班级：机械设计制造及自动化、机 0004 班 姓名：石友华 指导教师：王 科 社 2004 年 6 月 12 日 目录 北京机械工业学院机械工程系 2 垃圾转运站风选装置设计与仿真研究 目 录 第一章 前 言 1 第二章 风选技术的现状 2.1 前人成果 3 2.2 现状分析 3 2.3 个人看法 5 第三章 风选装置及相关原理 3.1 风选装置 7 3.2 风选原理 7 第四章 风选装置的功能设计 4.1 卧式风选机的功能设

2、计 10 4.2 立式风选机的 功能设计 11 第五章 风选机的设计计算 5.1 垃圾成份分析及原始计算数据 14 5.2 卧式风选机的设计计算 16 5.3 立式风选机的设计计算 22 第六章 运输装置的设计计算 6.1 传送带 I的计算 25 目录 北京机械工业学院机械工程系 3 6.2 传送带 II 的计算 28 第七章 风选机结构设计 7.1 外围尺寸的设计 31 7.2 传送带的相对尺寸设计 31 7.3 其他部分零件的设计 31 第八章 主要零件的计算及校核 8.1 传动零件的设计 33 第九章 技术经济分析 9.1 固体废弃物处理的技术经济分析 41 9.2 风选装置的技 术经济

3、分析 42 第十章 动画与仿真 10.1 动画与仿真 43 第十一章 结束语 1 全文总结 46 2 设计感悟 46 3 风选技术的未来 46 参考文献 48 谢辞 50 附录 1 毕业设计（论文）说明书 附录 2 小论文 垃圾 法律 道德 附录 3 调研报告 目录 北京机械工业学院机械工程系 4 附录 4 文献综述 附录 5 开题报告 附录 6 翻译原文 附录 7 翻译 附录 8 毕业设计速度记录表 附录 9 每周工作报告表 附录 10 使用说明书 附录 11 毕业设计资料清单表 摘要 本设计论述了垃圾中转站中风选装置的设计过程。其中应用了除必要的机械类工程力学、机械设计理论及工程制图理论外

4、，还引用了气 力输送理论、鼓风机的选择计算理论、带式运输机的设计理论及环保理论。本设计为了改善垃圾中转中的分选以提高垃圾回收利用率从而更好地保护环境及创造更高的经济效益而设计出将垃圾中占大部分的纸和塑料分别分离出来。该装置巧妙地使用卧式风选机将垃圾中的纸和塑料分离出来，从而使纸和塑料都可以被回收而解决了以前纸和塑料无法分离的巨大难题。 另外，本设计还谈论了城市生活垃圾处理的前景、必要性目录 北京机械工业学院机械工程系 5 及社会要采取的必须行动如制定相关法律法规。 综合来看，该设计不但有较为精确的工科设计计算还包括某些相对较为妥善的环保措施及部分垃圾处理过程 中的独到想法，尤其是提出了将水平风

5、选机放在垃圾处理初级阶段并接上传送带而使它有后继处理措施从而为其进一步分离提供机会 . 关键词 ： 固体废弃物处理 环保 分选 垃圾 风选 THE DESIGN AND IMITATION OF THE BREEZE CHOOSING DEVICE IN THE GARBAGE TRANSPORT STANDS Summary This design discusses the design process of the breeze-choosing device in the garbage transport stands. At this process in addition to

6、necessary machine engineering mechanics, machine design theories and engineering graphics theories are cited, there are still many the physical strength transport design theories and environmental protection theories that the choice calculation theories, the theories of the transport machines by bel

7、t, drum breeze machine are quoted. To improve the recovery of garbage, this design has 目录 北京机械工业学院机械工程系 6 found a good idea that can separate the paper and the plastic for better environment protection and creating higher economic performance. This design uses skillfully the level breeze choosing ma

8、chine to separate the plastics and the paper in the garbage, which makes it that taking the paper from the plastic becomes possibility and solves the past difficult that cant disjunctive the paper and the plastic. Moreover, this design still discussed the foreground, necessity of the handles of the

9、city life garbage and the way that the societies must be taken such as the related law be established. Generally speaking , this design do not only have the accurate engineering design calculation but also include some original viewpoint that some appropriate environmental protection measure and par

10、ts of garbage handles process. Especially there is a good idea that the level breeze choosing machine is put the early class so that its has latter handle to succeed to be possibility to disject the paper and the plastic. KEYWORD: Garbage , select, environmental protection 第一章 前 言 目录 北京机械工业学院机械工程系 7

11、 1.1 相关背景 随着世界人口的增多，城市生活垃圾越来越多，据统计：北京市人均日产生活垃圾 0.82 公斤，全市日产垃圾 1.15 万 t，年产垃圾 421 万 t；日产医疗废物 40 多 t；日产餐厨垃圾约 1050t。本处所指生活垃圾即是指 家庭垃圾：食物残渣、煤灰、破布、皮纸、塑料、皮革、金属、玻璃、废家具、包装材料等 。 据有关专家估计，我国城镇周围已积累了垃圾十几亿吨，并且以每年一亿多吨的速度增长，使绝大多数城镇被垃圾所包围。城市垃圾侵占了大量的土地、农田，污染了周围的土壤、地下水和大气，威胁着 居民的健康，影响了城市的观瞻，为此，必须采用各种有效的技术和方法，对城市垃圾进行综合治

12、理 , 否则地球末日可能真的将要来临 .更因近些年来纸类垃圾及塑料类垃圾逐年增加，迫使那些研究垃圾处理的工作者更注重对风选的研究。 1.2 选题目的 正是由于城市生活垃圾的增多，导致了环境的恶化，于是乎垃圾处理也成了迫不及待的事情。 因此，人类除了保护资源、珍惜资源、寻找新能源外，还得利用好可再生资源以更好地节约能源，而对垃圾综合处理则是寻找可再生资源的最佳方法。 垃圾转运站即是将各处城市生活垃圾聚拢来，然后将它们作各种各样的处理 ，以方便减少它们对环境的影响。如： 可回收垃圾包括纸类、金属、塑料、玻璃等，通过综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。如每回收 1 吨废纸可造好纸 850 kg

13、，节省木材 300 kg，比等量生产减少污染 74%；每回收 1 t 塑料饮料瓶可获得 0.7 t 二级原料；每回收 1 吨废钢铁可炼好钢 0.9 t，比用矿石冶炼节约成本 47%，减少空气污染 75%，减少 97%的水污染和固体废物。厨余垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产 0.3 t 有机肥料。正是由于有这些好处以及潜在的危险，垃圾处理成为人们的热门话题。各类垃圾急剧增多以及人类对可回收资源的迫切要求都决定了人们要对垃圾处理技术进行研究和开发。如此 , 本次毕设的选题就不难说明原因了。 1.3 意义 据国家环境保护总局副局长王玉庆介绍，首届环境保

14、护科学技术奖 30 个获奖项目代表了我国环保科技研究的最高水平，有的已达到或接近国际上同类研究的先进水平。部分获奖项目还是国家环保重大攻关项目，如为确保 2008 年北京成功举办“绿色奥运”的“北京市大气污染控制对策研究项目”、“国家重点工程西气东输、南水北调的环境管理项目”等。为了达到绿色环保的目的， 垃圾处理成为必不可少的措施。这样一来，城市生活垃圾中的各种废弃物诸如 金属 、 食物残渣 、 皮纸、塑料 等都可以通过磁选、筛选、风选等方法把它们分离开来。而分离得到的 金属 诸如铁可以再次被利用， 食物残渣 则可以用来堆肥等等。这样不但解决了原先垃圾随便堆放以至于占地、污染环境的缺点，而目录

15、 北京机械工业学院机械工程系 8 且还解决了填埋、焚烧的许多缺点，将资源回收以达到重复使用的目的，为资源的循环使用提供了保证 。 第二章 风选技术的现状 2.1 前人成果 由于城市生活垃圾中纸及塑料的比重越来越大，因此，人们对它们进行分选的要求越来越迫切，于是近些年来研究风选的 人也越来越多，如在美国、德国、日本等国家已经将风选用于垃圾的处理上，并且已取得较好的经济效益。但在中国，由于环保技术相对落后，风选还处于研究阶段。国内唯一的一套风选设备还是刚从德国引进且还没正式投入使用（注：国内只有小武基垃圾中转站拥有该设备）。有鉴于此，只得将一些该项专利列举如下： 表 2-1 国内风选专利表 专利号

16、 专利名称 86102345 叶轮除尘风选机 89106758.2 砂金风选的风流边界层法及风选机 85202318 叶轮风选机 86202110 叶轮除尘风选机 92224798.6 家用风选机 93240423.5 谷物风选机 94207220.0 稳流可调速的风选机 97229266.7 新型带风选防尘袋手摇电动两用风选机 98250457.8 箱式粮食风 选机 99248035.3 一种变频立式风选机 99248028.0 一种变频卧式风选机 98235765.6 一种油料脱壳与分选设备 99216317.X 扬场风选机 00235355.5 一种处理城市生活垃圾的风选机 002625

17、70.9 垃圾风选机 01201812.0 风选机 01233704.8 家用风选机 02277036.4 一种粮食风选机 02278824.7 花生剥壳机上的风选装置 02261763.9 立式变频调速风选机 目录 北京机械工业学院机械工程系 9 2.2 现状分析 由于风选设备投资较大，且在初期运行阶段收益甚少，因此虽然在国内早就有了该项专利，但一直以来没有厂家投资将它投入使用，虽然这里面也有技术问题，但主要原因还是因为国内投资商及广大市民没有重 视垃圾处理这一既可看成是公益事业同时也可看为是产业。在国外由于政府和每位市民都受到过恶劣环境的侵害而意识到了环境的重要性从而在价值取向与我们有所不

18、同。美国在三年前已经对风选技术掌握，现在对其使用已经纯熟；德国、日本也早已掌握该项技术。因此在这些国家虽然工业非常发达、固体垃圾生产量也较多，但其环境较国要好得多。究其原因，对风选技术的运用决不失是一种理由之一。所以，中国要发展环保技术必不能不发展分选。现就固体废弃物对环境的影响做出以下说明。 （ 1） 污染大气 废物对大气的污染表现为三个方面： 1. 废物的细粒被风 吹起，增加了大气中的粉尘含量，加重了大气的尘污染； 2. 生产过程中由于除尘效率低，使大量粉尘直接从排气筒排放到大气环境中，污染大气； 3. 堆放的固体废物中的有害成分由于挥发及化学反应等 , 产生有毒气体，导致大气的污染。 （

19、 2） 污染水体 大量固体废物排放到江河湖海会造成淤积，从而阻塞河道、侵蚀农田、危害水利工程。有毒有害固体废物进入水体，会使一定的水域成为生物死区。 2. 与水（雨水、地表水）接触，废物中的有毒有害成分必然被浸滤出来。从而使水体发生酸性、碱性、富营养化、矿物化、悬浮物增加化，甚至毒化等变化 ，危害生物和人体健康。在我国，固体废物污染水的事件已屡见不鲜。如锦州某铁合金厂堆存的铬渣，使近20 平方公里范围内的水质遭受六价铬污染，致使七个自然村屯 1800 眼水井的水不能饮用。湖南某矿务局的含砷废渣由于长期露天堆存，其浸出液污染了民用水井，造成 308人急性中毒、 6 人死亡的严重事故。 （ 3）

20、污染土壤 废物露天堆存，不但占用大量土地，而且其含有的有毒有害成分也会渗入到土壤之中，使土壤碱化、酸化、毒化，破坏土壤中微生物的生存条件，影响动植物生长发育。许多有毒有害成分还会经过动植物进入人的食物链，危害人体健 康。一般来说，堆存一万吨废物就要占地一亩，而受污染的土壤面积往往比堆存面积大 12 倍。 （ 4） 影响环境卫生，广泛传染疾病 垃圾长期弃于郊外，不作无害化处理，简单地作为堆肥使用，可以使土壤碱度提高，使土质受到破坏；还可以使重金属在土壤中富集。被植物吸收进入食物链，还能传播大量的病原体，引起疾病。 就目前我国环境的严峻形势，我国政府采取了下列垃圾处理政策： （ 1） “无害化”技

21、术政策 固体废物“无害化”处理的基本任务是将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围的环境（包括原生环境与次生环境） 。目录 北京机械工业学院机械工程系 10 垃圾的焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解毒处理等都是“ 无害化”处理工程。在对废物进行“无害化”处理时，必须看到，各种“无害化”处理工程技术的通用性是有限的，它们的优劣程度，往往不是由技术、设备条件本身所决定。以生活垃圾处理为例，焚烧处理确实不失为一种先进的“无害化”处理方法，但它必须以垃圾含有高热值和可能的经济投入为条件，否则，便没有引用的意义。根据我国大多数城市生活垃圾平均可燃成分偏低的特点，在近

22、期内，着重发展卫生填埋和高温堆肥处理技术是适宜的，特别是卫生填埋，处理量大，投资小 ，见效快，可以迅速提高生活垃圾处理率，以解决当前带有“爆炸性”的垃圾出路问题。至于焚烧处理方法，只能有条件的采用。 （ 2） “减量化”技术政策 固体废物“减量化”的基本任务是通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这一任务的实现，需从两方面着手：一是对固体废物进行处理利用；二是减少固体废物的产生。对固体废物进行处理利用，属于物质生产过程的末端。固体废物采用压实、破碎等处理手段，可以减少固体废物的体积，达到减量并便于运输、处置等目的。 减少固体废物的产生，属于物质生产过程的前端，需从资源的综合开发和生 产

23、过程中物质资源的综合利用着手。当今，从国际上资源开发利用和环境保护的发展趋势看，世界各国为解决人类面临的资源、人口、环境三大问题，越来越注意资源的合理利用。实现固体“减量化”，必须从“固体废物资源化”延伸到“资源综合利用”上来。其重点包括采用经济合理的综合利用工艺和技术，制定科学的资源消耗定额等。 （ 3） “资源化”技术政策 固体废物“资源化”的基本任务是采用工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源。固体废物的“资源化”是固体废物的主要归宿。 所谓“资源化”就其广义来说，表示资源的再循环，指的是从 原料制成成品，经过市场直到最后消费变成废物又引入新的生产 消费的循环系统。从资源开发过程看，利

24、用固体废物作原料，可以省去开矿、采掘、选矿、富集等一系列复杂工作，保护和延长自然资源寿命，弥补资源不足，保证资源永续，且可以节省大量的投资，降低成本，减少环境污染，保持生态平衡，具有显著的社会效益。许多固体废物含有可燃成分，且大多具有能量转换利用价值。例如：具有高发热量的煤矸石，可以通过燃烧回收热能或转换为电能，也可用以代替土节煤生产内燃砖。 “资源化”应遵循的原则是：“资源化”技术可行；经济效益比较好，有较强的 生命力；废物应尽可能在产生地就近利用，以节省废物在贮放、运输等过程的投资；“资源化”产品应当符合国家相应产品的质量标准。由此可见，固体废物的“资源化”具有可观的环境效益、经济效益和社会效益。 2.3 个人看法 作为发展中国家的中国由于各项技术水平较低，原料利用率较低，相对垃圾产生量较高，这样如果我们不注意发展垃圾处理技术，长期如此下去势必会受到“环境”的