城市生活垃圾一体化分选处理机的研发

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探讨了将单一功能的破袋、破碎、筛分、风选设备集成在1台设备中，并分析该一体化分选处理机的工XZS系列旋转筛作原理、设计结构和工作性能。作为分选工艺的核心设备，它有效地解决了物料缠绕、堵塞、扬尘等工艺难题，简化了生活垃圾分选工艺路线，降低了能耗，节约了成本。

        固体废物的分选是把固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来，是固体废物处理工程中的重要环节和重要操作之一。分选的同时应考虑技术性、实用性和经济性，生活垃圾中可资源化回收利用的物质虽然很多，但从技术和经济角度探究，并不是每种可资源化回收利用的物质都需要实现资源化。前分选除了必须对垃圾中各类物料进行有效地分选，实现以资源化为目的的垃圾分类外，还应对气体、扬尘等收集处理，以改善工作环境，减少对环境的二次石料破碎污染。所以，实现垃圾前分选处理工厂化和尽可能的自动化是亟待解决的课题。
        考虑到我国垃圾组成的复杂性，针对我国城市生活垃圾混合包装、混合收集的现状，从综合处理的角度出发，提高城市生活垃圾分选工艺的效果和效率，简化后续处理工艺路线，降低投资和运行成本是当务之急。笔者通过对我国城市生活垃振动筛机圾的组成特点、已有垃圾处理工程项目的分析及对现有垃圾处理破袋机、破碎机、筛分机、风选机等功能的研究，研制开发出集破袋、破碎、筛分、风选于一体的分选处理机，并通过试验总结出合理的运行参数。
&nbs滚筒筛p;       1一体化分选处理机主要技术参数
        处理规模20～50t/h：外形尺寸10m×3.7m×3.7m；筛筒直径Φ2800mm；筛筒转速3～12r/min（变频控制）；筛孔直径Φ22mm（第一筛分筛分段），Φ75mm（第二筛分段）；安装倾角3°～8°；筛筒电机功率22kW；风机电机功率0.75kW；风机风量3091m3/h；气流速度12m/s；质量25t；噪声≤80dB（A）；筛分效率Φ75mm筛孔通过率≥90%（指可降解有机物），Φ22mm筛孔通过率≥85%（指无机物）；破袋效率≥85%。
 &颚式破碎nbsp;      2工作原理和结构特点
        该设备为卧式结构，倾斜安装，安装倾角和筛筒转速共同调整物料在筛筒内的停留时间。筛筒使用4个支撑轮，电机带动筛筒一侧的2个支撑轮进行摩擦传动使筛筒旋转，另外2个支撑轮起到支撑和从动的作用。筛筒的旋转使袋装垃圾在筛筒内发生翻滚、摩擦、碰撞、撕扯等运动。筛筒内设置的破袋刀、导料板、扬料板等机构使物料产生提升和抛散，物料在筛筒内前进过振动筛分机程中进行破袋、剪切、分散，使物料在筛筒内保持最大限度的筛分；同时风选气流对轻质物料（塑料、纸张等）进行分离。筛分后的物料从筛筒的不同位置分离出来，输送到后续处理单元，实现生活垃圾在同一台设备内的破袋、破碎、筛分和风选。
        筛筒由第一筛分段和第二筛分段组成，第一筛分段为Φ22mm筛孔，用来筛分无机灰土；第二筛分段为Φ75mm筛孔，用来筛分可腐有机物。原生垃破碎机器圾送入筛筒后，在导料螺旋板和安装倾角的共同作用下向筛筒内部移动，破袋和筛分随即进行，当破袋过程尚未完成、袋装垃圾尚未全部抛散完毕时，散存在垃圾中的以灰土、砂石、玻璃和瓷物碎片等为主的无机物便由第一筛分段完成其筛分过程。随着破袋过程的完成，物料便进入第二筛分段继续进行筛分，其筛下物是以厨余物为主的可腐有机物。
        风选气流管道从筛筒进料口处伸入，设置在筛筒内部上方。风速可以调整以适应不同季节垃圾组分的变化。气流出口设置在第一、第二筛分段的结合处，气流的覆盖区域只在圆锥破石机第二筛分段，避免了大量无机灰土进入风选物料的收集区。
     自定中心振动筛;   筛筒内表面在轴向和圆周方向交错地安装特制的指状破袋刀和扬料板。破袋刀和扬料板都是用强度和硬度较高的板材制成，且均为向心辐射式安装。破袋刀和扬料板结合筛筒自身旋转带动物料扬升，进而在下落过程中进行破袋和筛分。
        由于第一筛分段的筛孔直径较小，为防止筛筒第一筛分段在工作过程中发生堵塞而影响筛分效果，所以在该筛分段装有双齿辊破碎机被动旋转清堵装置。清堵装置由调整机构和清堵轮组成，清堵轮上装有抗弯强度和韧性极高的有机高分子材料制成的清堵刷。工作前调整好清堵轮与筛筒的相对位置，使清堵刷一定长度的刷毛插入筛孔内，当筛筒转动时，通过清堵刷带动清堵轮转动，从而达到对筛孔的清理效果。由于筛筒内没有主轴，加上整个设备由外罩遮挡，因此具有防堵塞、防缠绕和抑制扬尘的作用。城市生活垃圾一体化分选处理机结构见图1。

图1城市生活破碎机垃圾一体化分选处理机结构

        该设备主要由机座、筛筒、破袋装置、电机、传动装置、支撑装置、清堵装置、止推机构、外罩、风机、风管、电控装置等部分组成。机座采用槽钢焊接，筛筒用板材组焊，筒体上有2种不同直径的筛孔，筒体内部设有导料螺旋板、破袋和破碎刀、扬料板，筒体外壁焊有轴向力口强箍和径向加强箍；筛筒后下部安置有止推机构，以阻止筛筒轴向移动；筛筒两端均连接支撑轮轨道，轨道采用铸钢材料，由2个主动支撑轮和2个从动支撑轮共同支撑；支撑轮采用铸钢材料，表面浇铸尼龙，用来减小噪音和轨道的磨损；轨道和支撑轮组成摩擦传动副。设备固体物料输送机械动力由电机提供，整个传动系统由联轴器、传动轴、支撑座、主动支撑轮座组成；减速机、支撑轮座、支撑座及止推机构均连接在机座上；在第一筛分段装有清堵装置，筛筒整体由外罩遮挡保护；出料系统包括第一筛分段无机物出料口、第二筛分段可降解物出料口、筛上物出料口和风选出料口。
      &n多层直线振动筛bsp; 3 试验验证
        为了验证设备性能，对不同季节生活垃圾进行了分选试验，试验数据见表1。试验所用的城市装车输送机生活垃圾均来自西安市高新区垃圾转运站，该转运站大部分是居民生活区的垃圾，也包含了部分商业区的垃圾。由于春冬两季的降水量较少，垃圾相对干燥，果皮的含量相当低甚至没有，导致塑料含量提高，而且这一部分生活垃圾中纸类物质相对较干净且面积较大，资源化利用价值较高，可通过筛分和气流分选实现基本分离。试验的进行是在夏秋两季，主要集中在8～10月，该时间段降水量大，加上瓜果大量上市，垃圾含水率较高，属于极端情况，测试垃圾含水率对设备的影响比较准确。第1、2、3次试验垃圾的含水率为46.8%，第4、5、6次试验垃圾的含水率为54.2%，第7、8、9次试验垃圾的含水率为63.5%。
表1生活垃圾一体化分选处理机试验结果
4试验结果及分析
从表1看，第一筛分段的物料占物料总质量的6.3%～9.6％，第二筛分段的物料占24.76％～37.58%，筛上物的物料占45.65%～65.38%，风选的物料占2.1%～6.3%，总体与垃圾组分接
近。西安高新区的生活水平高于城区其它地方，气化率较高，垃圾中可腐有机物和可燃物的含量较高，无机灰土的含量较少。从垃圾实际组分含量与试验数据的比较来看，试验中的第一筛分段数据偏高，这是由于垃圾中可腐有机物和水分含量的影响造成的。另外，风选工序提前从筛上物中分离出部分轻质物料，减轻了人工分拣筛上物的劳动强度。可以根据垃圾中轻质物料的含量调整风机风量，提高物料的回收效率。
垃圾成分复杂，而且随季节变化，因此，试验只能是进行较粗的定量分析。进入设备的原生垃圾质量由电子地磅称量，分选后的第一筛分段筛下物、第二筛分段筛下物、筛上物和风选物料的质量测定是通过分别取样检测其密度再换算得出，加上水分的蒸发和传送带的散漏，数据存在一定的误差。
通过对一体化机试验运转情况分析，该机在3r/min的运转状态下，处理量分别为24.5、22.0、21.5t/h；在9r/min的运转状态下，处理量分别为40.6、44.0、41.8t/h，换算为满负荷时的处理量约为54.1、58.7、55.7t/h，符合设计处理量20～50t/h；试验结果表明一体化机的处理量符合设计要求。
从一体化机试验运转情况来看，该机筛筒中的垃圾没有发生缠绕现象，分选完成后筛孔基本保持通畅，垃圾含水率对设备的运行影响不大，防止缠绕和筛孔清堵机构满足设计要求。
目前大部分城市生活垃圾是混装，在检测中发现，可腐有机物中含有一定量的无机垃圾，无机垃圾中也含有一定量的可腐有机物，但是含量都在5%以下，说明一体化机的筛分效果较好，筛分效率较高，满足设计要求。
5存在问题
在试验过程中，存在部分垃圾的小包装塑料袋没有破开的现象，这主要是由于体积和质量较大的垃圾袋在破袋刀的作用下破袋效果比较明显，但一部分袋中袋由于体积和质量相对较小，夹杂在已经破袋分选后的可燃物垃圾中，破袋刀不容易接触到垃圾包装袋，因此影响破袋效果。
6结论
1）一体化分选设备结构简单，制造维修方便，调节能力强，适合不同的处理规模，利于推广应用。
2）筛筒直径大、转速低、运转平稳、噪声小。
3）集破袋、破碎、筛分、风选为一体，适应高含水率垃圾，有效地解决了缠绕、堵塞和扬尘等难点。
4）筛分效率高、筛分效果明显，简化预处理工艺路线。
参考文献略