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1 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(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。目前國(guó)內(nèi)的生活垃圾處理設(shè)備已無(wú)法滿(mǎn)足需求，而國(guó)外的生活垃圾處理設(shè)備又投資巨大，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)城市生活垃圾的具體情況，設(shè)計(jì)出了適合我國(guó)城市生活垃圾處理的“家用生活垃圾分選設(shè)備”。 該設(shè)計(jì)攻克了生活垃圾機(jī)械分類(lèi)的難題，能將生活垃圾分為五類(lèi)產(chǎn)品，其產(chǎn)品分別達(dá)到無(wú)害化處理?xiàng)l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(jiǎn)單的程序完成對(duì)成分復(fù)雜、性狀各異的生活垃圾的分類(lèi)，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(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品相比明顯具有投資省、占地少、能耗低、處理方式簡(jiǎn)捷、分選速度快、分選效果明顯、利用率高、適用范圍廣的特點(diǎn)。該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多次計(jì)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(jià)值。是不久的將來(lái)我國(guó)需要推廣的一款垃圾分裝設(shè)備。 1.1 設(shè)計(jì)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(jì)我國(guó)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(guó)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(huì)對(duì)土壤、水體、大氣造成污染，給城市的環(huán)境保護(hù)帶來(lái)一系列問(wèn)題，從而制約了城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。如何妥善處理城市生活垃圾已成為各級(jí)政府急待解決的問(wèn)題。 目前，我國(guó)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(jiǎn)單、低成本的生活垃圾處理方式，其投資一般為幾千萬(wàn)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(wú)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(jiǎn)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?jiān)?、飛灰處理費(fèi)用高；把熱值高的有機(jī)質(zhì)和無(wú)熱值的無(wú)機(jī)物一起焚燒；一般的焚燒發(fā)電廠所獲取的電價(jià)不抵運(yùn)行成本，同時(shí)還容易造成二次污染。 堆肥技術(shù)適用于處理分類(lèi)收集的可降解垃圾，我國(guó)大部分城市還未達(dá)到分類(lèi)收集和生活垃圾機(jī)械分類(lèi)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(wú)論是從生活垃圾減量化、無(wú)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(guó)中小城市的財(cái)政支付能力。經(jīng)過(guò)對(duì)生活垃圾處理的歷史、現(xiàn)狀的反復(fù)研究，我認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)生活垃圾減量化、無(wú)害化和資源化就必須攻克生活垃圾機(jī)械分選的難點(diǎn)，研制出符合我國(guó)國(guó)情的生活垃圾分選設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)生活垃圾處理的資源化。 因此，加快開(kāi)發(fā)生活垃圾分選分類(lèi)設(shè)備，提高城市垃圾處理處置技術(shù)，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要已成當(dāng)務(wù)之急。 1.1.1 我國(guó)生活垃圾處理的現(xiàn)狀 我國(guó)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(diǎn)不同，始終存在各式各樣的問(wèn)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(lèi)處理設(shè)備是我國(guó)目前大多數(shù)廠家采用的生活垃圾綜合處理設(shè)備，其主要是對(duì)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(cāng)發(fā)酵，篩上垃圾經(jīng)過(guò)輸送帶送入下一工序進(jìn)行焚燒。該分類(lèi)設(shè)備雖能將生活垃圾分為篩上、篩下垃圾、及鐵三類(lèi)，卻不能分離塑料薄膜、玻璃石子，對(duì)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(jià)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(wàn)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(lèi)設(shè)備，其分選部分布置了生活垃圾上料行車(chē)、勻料裝置、輸送皮帶、三臺(tái)篩分裝置及輸送皮帶、一條能容納20人的人工撿拾平臺(tái)。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(wàn)元人民幣。只能將生活垃圾分為垃圾渣粉、可燃物、鐵3類(lèi)產(chǎn)品。 1.1.4 國(guó)外生活垃圾的處理現(xiàn)狀 國(guó)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、處理成本過(guò)高（如德國(guó)、日本、美國(guó)），大大超出我國(guó)一般中小城市的承擔(dān)能力，顯然不符合我國(guó)國(guó)情。 綜上所述，目前國(guó)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(wú)法分離生活垃圾中的有害成分，使生活垃圾資源利用無(wú)法達(dá)到要求。總之，按現(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(wú)害化。 1.2 生活垃圾分選機(jī)研究的難點(diǎn) 我國(guó)生活垃圾分類(lèi)設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)由來(lái)已久，目前國(guó)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(shí)現(xiàn)生活垃圾機(jī)械分選技術(shù)。通過(guò)仔細(xì)分析，綜合研究這些企事業(yè)單位的經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)： ①生活垃圾的特性識(shí)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(guò)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(duì)各種技術(shù)難點(diǎn)展開(kāi)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(diǎn)，首先要分析生活垃圾的特性、明確分選分類(lèi)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(duì)分選生活垃圾的個(gè)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(wèn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并能得到廣泛應(yīng)用；第四，在選定對(duì)生活垃圾進(jìn)行組分或單一組分的技術(shù)條件下，重點(diǎn)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(guò)程中產(chǎn)生二次污染的因素作為研究的重點(diǎn)一起解決。因此，研制的設(shè)備既要實(shí)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(guó)國(guó)情。提出了實(shí)現(xiàn)生活垃圾的機(jī)械分選，對(duì)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(dòng)能量守恒原理，將生活垃圾分選機(jī)設(shè)計(jì)為集數(shù)個(gè)具有多種功能技術(shù)裝置為一體的分選設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備簡(jiǎn)便易行、機(jī)械化程度高、分類(lèi)效果好、能達(dá)到減量化、資源化和無(wú)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(cè)試，才能夠確保家用生活垃圾分類(lèi)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 生活垃圾是一種由人類(lèi)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?gòu)U品類(lèi)：廢金屬、廢玻璃、廢塑料橡膠、廢纖維、廢紙和磚瓦；②廚余類(lèi)：飲食廢物、蔬菜廢物、肉類(lèi)和肉骨，我國(guó)部分城市廚房燃料用煤、煤制品、木炭的燃余物；③灰土類(lèi)。 它具有種類(lèi)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(duì)人類(lèi)生存環(huán)境構(gòu)成了影響，但生活垃圾中確實(shí)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(lái)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(mén)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(lèi)是不可能的，在未實(shí)行生活垃圾分類(lèi)收集的今天，生活垃圾的機(jī)械化分選分類(lèi)是實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源再生利用的必經(jīng)之路。因此研究對(duì)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(duì)生活垃圾特性的分析，對(duì)各種生活垃圾分選技術(shù)進(jìn)行篩選和對(duì)比后發(fā)現(xiàn)國(guó)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(lèi)收集的先決條件上完成實(shí)施的。目前我國(guó)的環(huán)衛(wèi)管理體制和人民生活習(xí)慣無(wú)法實(shí)現(xiàn)生活垃圾分類(lèi)收集，因此各種處理方式都難以達(dá)到生活垃圾減量化、無(wú)害化和資源化要求。將簡(jiǎn)單的破碎、篩分、風(fēng)選技術(shù)設(shè)計(jì)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(guò)研究和技術(shù)攻關(guān)，徹底的解決各類(lèi)分選技術(shù)不徹底、資源回收利用受限的問(wèn)題，為生活垃圾分選機(jī)的研制奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2.3 生活垃圾分選機(jī)的設(shè)計(jì)方案 生活垃圾分選的目的不是簡(jiǎn)單的將一堆垃圾分為數(shù)堆垃圾，因此解決生活垃圾分類(lèi)的難點(diǎn)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(shí)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(jiàn)圖2-1）將生活垃圾分選機(jī)設(shè)計(jì)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(gè)鋼結(jié)構(gòu)的箱體內(nèi)，各裝置通過(guò)電機(jī)分別傳動(dòng)。它的原理為：人工配合機(jī)械上料將生活垃圾通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)圖2-2）將生活垃圾分選機(jī)設(shè)計(jì)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(guò)電機(jī)分別傳動(dòng)。它的原理為： 人工配合機(jī)械上料通過(guò)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(lèi)；垃圾渣粉通過(guò)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。 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(diǎn)在于能將生活垃圾進(jìn)行分類(lèi)、能分離生活垃圾中的有害成分，克服了該類(lèi)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(lèi)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(jì)為電機(jī)傳動(dòng)，能劃破垃圾包，又不會(huì)打爛廢舊電池，且打散過(guò)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(jì)為電機(jī)及齒輪傳動(dòng)、能分段篩分、有特殊網(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(jì)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(jì)了磁選裝置；箱體和支架設(shè)計(jì)為全封閉式；為簡(jiǎn)便操作，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)行PLC系統(tǒng)控制。 經(jīng)過(guò)比較，我認(rèn)為“方案二”更加適合課題項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求和方向，技術(shù)路線和設(shè)計(jì)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(guò)下料裝置和下料溜槽，通過(guò)打散裝置將成包成袋的垃圾打散后進(jìn)入磁選裝置，通過(guò)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(lèi)；垃圾渣粉通過(guò)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(guò)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(guò)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(lèi)出料槽排出；篩上粗垃圾通過(guò)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(dòng)，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。 垃 圾 堆 埋 場(chǎng) 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 3-1 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(jì)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(lèi)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(guò)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(lèi)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(hào) 項(xiàng) 目 1 2 主機(jī)尺寸，mm 長(zhǎng) 12800 14700 寬 2300 3000 高 5940 6890 入料口，mm 長(zhǎng) 1000 1200 寬 500 600 垃圾渣粉類(lèi)出料口，mm 長(zhǎng) 600 650 寬 450 500 果仁、果皮、骨頭、 類(lèi)出料口，mm 長(zhǎng) 600 650 寬 450 500 大可燃物類(lèi)出料口，mm 長(zhǎng) 600 650 寬 450 500 小可燃物類(lèi)出料口，mm 長(zhǎng) 1000 1000 寬 600 600 塑料薄膜類(lèi)出料口，mm 長(zhǎng) 1000 1000 寬 600 600 上料磁選裝置 磁輥公稱(chēng)直徑，mm φ630 Φ800 磁性，高斯 2000 皮帶公稱(chēng)寬度，mm 800 1000 打散裝置 刀片回轉(zhuǎn)直徑，mm φ980 φ1080 刀片數(shù)量，組 21 29 機(jī)殼內(nèi)壁與刀片外緣間隙，mm 15 20 篩分裝置 滾筒內(nèi)徑,mm φ1600 Φ2300 細(xì)分段篩孔尺寸，mm 長(zhǎng) 17 寬 35 粗分段篩孔尺寸，mm 長(zhǎng) 87 寬 97 4 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì) 4.1 打散裝置的設(shè)計(jì) 生活垃圾要實(shí)現(xiàn)分選就必須先將將成包成袋的生活垃圾打散開(kāi)，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(guò)程中產(chǎn)生的粉塵不倒流。其特點(diǎn)在于裝在軸承座上的軸上設(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(guò)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(jiǎn)單、使用方便，由于打散裝置通過(guò)電動(dòng)帶動(dòng)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(huì)將廢舊電池打爛，呈蝸牛殼型的機(jī)殼使打散過(guò)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(jì) 4.2.1 圓筒篩分裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 要將種類(lèi)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(dòng)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(guò)法蘭盤(pán)及螺栓與筒體的法蘭盤(pán)連接，筒體與筒體通過(guò)連接條焊接，細(xì)篩網(wǎng)通過(guò)壓條壓在連接條之間。大齒圈套在筒體上通過(guò)螺栓固定，進(jìn)料檔圈焊在筒體端部，螺旋導(dǎo)條焊在整個(gè)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(guò)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(gè)或四個(gè)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類(lèi)，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(guò)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(shí)測(cè)） （2）生活垃圾的粒度：。 （3）含水率：；腐蝕性：一般；溫度：常溫。 （4）輸送能力：； （二） 篩筒直徑的確定 按照“運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)”中（m） 其中：—篩分能力（），研制時(shí)取 —物料特性系數(shù)， —填充系數(shù)， 取 —傾角系數(shù)， 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(dòng)速度， 式中： —表示物料綜合系數(shù)；設(shè)計(jì)時(shí)取 取 （四） 功率確定 —布置高度 （水平布置） —篩筒長(zhǎng)度 —物料阻力系數(shù)=4 所需功率 （五）電動(dòng)機(jī)功率確定 —功率備用系數(shù)，對(duì)系列電動(dòng)機(jī) —驅(qū)動(dòng)裝置總效率，一般取0.9-0.94 取=0.91 考慮連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)需要，設(shè)計(jì)時(shí)選用電機(jī)功率為： 4.2.3 圓筒篩分裝置的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)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(dòng)，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(jì) 4.3.1 篩上垃圾風(fēng)選機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在生活垃圾處理過(guò)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(kāi)，篩上垃圾風(fēng)選是最簡(jiǎn)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(pán)機(jī)構(gòu)由調(diào)速電機(jī)及其上的下料圓盤(pán)組成。 平矩形口風(fēng)機(jī)安裝在下料口下方，下料圓盤(pán)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(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、實(shí)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(diǎn)上，采用下料圓盤(pán)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 （2）篩上垃圾粒度：。 （3）含水率：；腐蝕性：一般；溫度：常溫。 （4）風(fēng)選能力； （二） 風(fēng)選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算理論依據(jù)是能量守恒定律。 計(jì)算公式：， 在分選時(shí)篩上垃圾和空氣的體積是相等的，所以： 因此： 式中：—空氣的質(zhì)量 —篩上垃圾的質(zhì)量 —空氣的速度 —篩上垃圾的速度 —空氣的比重 —篩上垃圾的比重 —空氣的體積 —篩上垃圾的體重 （三）篩上垃圾在分選下落的過(guò)程中所需時(shí)間（） , （四）篩上垃圾在從出口到落點(diǎn)的距離（） 上式中只有和需要確定,其余的為已知條件，我們假定為（垃圾分選出口距落點(diǎn)的高度），為代入上式計(jì)算得出篩上垃圾的落點(diǎn)距離（） 塑料薄膜、紙等為： 廚余、果皮等為： （五） 根據(jù)風(fēng)速和出口尺寸即可計(jì)算出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（） ,由于風(fēng)機(jī)出口到垃圾分選出口風(fēng)速有一個(gè)衰減，所以考慮出口風(fēng)速時(shí)加大10%，也就是選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)加大10%～15%（取12%）即可。 （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(jiàn)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 4.4 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的設(shè)計(jì) 4.4.1 垃圾渣粉風(fēng)選機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(guò)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(diǎn)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(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lái)，便于回收利用。通過(guò)閘閥控制料流可調(diào)整玻璃、石子等的分選率；通過(guò)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(shí)測(cè)） （2）垃圾渣粉的粒度：。 （3）含水率：；腐蝕性：一般；溫度：常溫。 （4）風(fēng)選能力； （二） 按照能量守恒定律 ， 認(rèn)為分選時(shí)垃圾渣粉、玻璃石子和空氣的體積是相等的， 則有： 因此： —空氣的速度 —垃圾渣粉和玻璃石子的速度 —空氣的比重 —垃圾渣粉和玻璃石子的比重 —空氣的體積 —垃圾渣粉和玻璃石子的體積 （三）垃圾渣粉和玻璃石子在分選下落的過(guò)程中所需時(shí)間（） （四） 垃圾渣粉和玻璃石子從出口到落點(diǎn)的距離（） 研制中，將取為（垃圾分選出口距落點(diǎn)的高度），為，垃圾渣粉和玻璃石子的落點(diǎn)距離為。 玻璃石子為： 垃圾渣粉為： （五） 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（）的確定 ，式中 研制中取 則 由于風(fēng)機(jī)出口到垃圾分選出口風(fēng)速有一個(gè)衰減，所以考慮出口風(fēng)速時(shí)加大，也就是選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)加大（取）即可 4.4.3 垃圾渣粉風(fēng)選裝置的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)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(jì) 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(dòng)機(jī)采用變頻器控制，其余裝置的各電動(dòng)機(jī)均采用交流接觸器、熱繼電器控制。在二次回路方面，本裝置在控制系統(tǒng)上采用了西門(mén)子的可編程序控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）作為主控元件，其他的主要器件也采用了國(guó)際國(guó)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(jiǎn)化了系統(tǒng)的操作，方便了維護(hù)檢修工作，在如“自動(dòng)控制”方式下基本上可實(shí)現(xiàn)“一鍵”操作，設(shè)備故障可以從PLC的LED上大致判斷出來(lái)。 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(shí)又是性?xún)r(jià)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(diǎn)，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(chǎng)要求，同時(shí)他又是極具人性化設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，能夠讓客戶(hù)在實(shí)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(diǎn) 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、除塵、PLC等工藝技術(shù)為一體化的生活垃圾專(zhuān)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(lèi)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(lái)的生活垃圾產(chǎn)品能分別達(dá)到無(wú)害化處理?xiàng)l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(jià)為200萬(wàn)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(guó)一般中小城鎮(zhèn)財(cái)政承擔(dān)能力；處理能力A型為12-20噸/小時(shí)，B型為20-35噸/小時(shí)，適合我國(guó)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(guó)生活垃圾處理行業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 結(jié) 論 綜上所述，生活垃圾分選機(jī)是明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有生活垃圾分類(lèi)設(shè)備的產(chǎn)品。它與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，具有投資省、占地少、能耗低、處理方式簡(jiǎn)捷、分選速度快、分類(lèi)效果明顯、適用范圍廣、不造成二次污染等特點(diǎn)，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(guó)家“節(jié)能減排”政策，也適合我國(guó)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(guó)生活垃圾的處理、處置開(kāi)創(chuàng)出一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的新模式。 致 謝 行文至此，我的這篇論文已接近尾聲；歲月如梭，這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，心中難免思緒萬(wàn)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(méi)有你們就不會(huì)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(lì)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(zhuān)業(yè)性的指導(dǎo)。周老師淵博的學(xué)識(shí)、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(lì)著我。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以悉心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的感謝！ 我還要感謝在一起度過(guò)幾個(gè)月時(shí)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(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。本次論文與設(shè)計(jì)的完成對(duì)我是一個(gè)極大的激勵(lì)，使我在學(xué)術(shù)研究方面充滿(mǎn)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(yàn)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)運(yùn)用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社. [2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社. [3] 續(xù)魁昌.風(fēng)機(jī)手冊(cè).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(lèi)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(lèi)收集[J].環(huán)境保護(hù)，2008，（8）. [7] 沈穎.城市生活垃圾分類(lèi)收集的意義及實(shí)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(qián).基于MSC-51單片機(jī)垃圾分類(lèi)收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技信息，2008，（25）. [10] 城市生活垃圾分類(lèi)及評(píng)價(jià)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(lèi)收集流程研究[J].技術(shù)與方法，2009，（28） 15