Обоснование конструктивных параметров технологической линии утилизации твердо-бытовых (ТБО) и жидких промышленных отходов

 

Существует достаточно много видов технологических линий по утилизации различных видов отходов. Однако стоит отметить, что все они узко ограничены в своих возможностях и не позволяют обеспечивать полный цикл от сортировки до получения новых изделий. В связи с этим остро стоит вопрос по созданию новых типов технологических линий по утилизации отходов, соответствующих современным требованиям и обеспечивающих полный цикл от сортировки до получения новых изделий.

Прежде чем определять тип технологической линии, необходимо выполнить предварительные расчеты основных ожидаемых параметров. К основным видам необходимых расчетов можно отнести следующие виды расчетов.

1) Выбор и расчет параметров оборудования для промывки и сушки ТБО.

Барабанная сушилка отличается большой производительностью, малым потреблением энергии, низкими эксплуатационными расходами и надежностью в работе.

Длина барабана определяется по формуле:

(1.1)

где W– количество испаряемой влаги из ТБО, кг/ч;

А – напряжение барабана по влаге, кг/м³· ч.

Для шлама А = 120 кг/м³· ч

При влажности 6%, W= 600 кг/час, тогда V_б= 600/120 = 50 м³

При диаметре барабана Д = 2 м.

Выбор оборудования для дробления и измельчения ТБО.

Зубчатые двухвалковые дробилки предназначены для крупного и среднего дробления ТБО.

Производительность двухвалковых зубчатых дробилок берётся из каталога. Её также можно подсчитать по формуле:

Q= 188·D·n·L·S·δ·μ, т/ч (1.2)

где Q– производительность зубчатых дробилок, т/ч;

D– диаметр валков

n– скорость вращения валков, об/мин;

L– длина валков, м

S– ширина щели между валками, м

d– плотность материала, т/м3

m= 0,25+0,58 – коэффициент разрыхления материала;

Диаметр валков находят по формуле D=(2+4)d_max, где d_max– крупность подавляемого материала. Исходя из крупности материала выбираем дробилку (d_max= 200 мм), выбираем диаметр валов D=(2-4)d_max= =400-800 мм.

Из приложений выбираем зубчатую дробилку. Поставленным задачам подходят дробилки ДРО-577 и ДРО-579. Их технические характеристики указаны в таблице 1.9.

Таблица 1.9 – Технические характеристики дробилки ДРО-577 и ДРО-579

Показатели	ДРО-577	ДРО-579
Производительность,т/ч	125-180
Максимальный размер куска дробимого материала, мм
Крупность дробленого продукта, мм	0-150	0-125
Размеры валков, мм:
Диаметр
Длина
Скорость вращения валков, об/мин
Мощность электродвигателя, кВт	25,0
Масса дробилки, кг
Основные размеры, мм
Длина
Ширина
Высота

Выбор и расчет бункеров и различных емкостей технологической линии утилизации отходов.

Погрузочный бункер, емкость его суточной нормы, при работе в две смены - 1600 тонн из мусоровозов:

(1.3)

где Q– вместимость бункера, т.;

δ– насыпная масса материала, т/м³;

φ– коэффициент заполнения бункера (0,8-0,85).

Высота пирамидальной части бункера:

(1.4)

где L– шаг колонн здания, м;

В – ширина загрузочного отверстия бункера, м (в = 300 + 600 мм);

α– угол наклона днища бункера, градус (α= 50+60)

(1.5)

Высота призматической части бункера

Н₂ = V-V₁/φ₁·L², м (1.6)

где φ₁– коэффициент заполненной призматической части бункера

φ₁= 0,4+0,7

Измельчитель электрический – ЭКС 125 (СМ-493Б) «Дробмаш», Россия. Техническая характеристика показана на таблице 1.10.

Таблица 1.10 – Техническая характеристика ЭКС 125 (СМ-493Б) «Дробмаш»

Производительность, кг/ч
Габаритные размеры
Длина
Ширина
Высота
Высота
Вес сепаратора
Цена с учетом реставрации, тенге	32600,0

Расчет аэродинамических сопротивлений снегозадерживающих заборов для железных и автомобильных дорог изготовляемых из отходов.

Расчёт производится на базе снегозадерживающего забора сборной конструкции согласно инструкции по снегоборьбе на железных дорогах ЦП/4390.

С аэродинамической точки зрения решетку противоснегового щита можно рассматривать, как цельный забор, то есть без зазоров при её низменной толщине.

Расчёт производится для доски удвоенной ширины с учетом вихревых зон давления воздуха при скорости движения.

При единичной доске с размерами 40х160х3000 площадь сопротив­ления спаренных досок воздушному потоку определяется:

S_{доп.доски} = 2 · 0,32 · 3 = 1,92м²

Динамическое давление воздушного потока при скорости v= 30м/с,

(1.7)

где: ρ_nb – плотность воздуха в нормальных условиях.

Величину 590 Н/м² можно считать максимальным напряжением потока воздуха по поверхности доски прямоугольного сечения.

Рисунок 1.4 – Схема напряжения на доску противосилового забора

где f – максимальный прогиб;

q– интенсивность равномерной поперечной нагрузки;

А и В – места заделки доски в заборе, которые являются опасным сечением , где или .

Максимальный момент:

(1.8)

Допустимая нагрузка:

(1.9)

Максимальный прогиб:

(1.10)

Для досок размерами h=40 мм, в=320 мм (из 2-х полос по 160 мм) согласно схем нагрузок момент сопротивлении по осям:

(1.11)

J

Рисунок 1.5 – Схем нагрузок момент сопротивлении по осям

Так как доски перпендикулярны воздушному потоку своей широкой частью, их размер находят по формуле:

Для полиэтиленов предел прочности при статическом изгибе после переработки при температуре 160-180 градусов ПВД (полиэтилен высокого давления) ПНД (полиэтилен низкого давления) имеет следующие значения:

G_н(ПВД) = 12-14МПа, G_н(ПНД) =20-38МПа.

Принимаем наименьшее значения: G_н = 12МПа.

Расчёт допустимых нагрузок воспринимаемое доской из отходов полимеров:

 

Истинная нагрузка при скорости ветра 30 м/с,

F = ρ·S =590 · 2 · 0,16 · 3 =566,4 @567Н

Запас прочности при изгибе:

Вес доски из отходов полимера:

Р =ρ· v· q = 0,16 - 0,04 · 3 · 10⁸ · 10 @192Н

Допустимая нагрузка от собственного веса для досок из отходов полимера с размерами 40х160х3000 мм:

(1.12)

 

Собственная нагрузка из полиэтилена Р_с= 192 Н.

Запас прочности:

Вес полиэтиленовой доски в 2,2 раза меньше, чем железобетон­ной доски.

Выбор и расчет оборудования для горохочения.

Выбираем для расчёта двухситый грохот, считая эффективную рабочую площадь нижнего сита 0,7. Проведем расчет для каждого сита как расчет гидрационного или вибрационного грохотов последовательного расположения.

Производительность вибрационных грохотов определяется по эмпирической формуле:

Q= F·q·б·l·m·n·o·k (1.13)

где F – рабочая площадь сита, м²;

q – удельная производительность, их 1 м² поверхности сита, м³/ч;

б – насыпная плотность материала ТБО, т/м³;

l,m,n,o,p,k - поправочные коэффициенты.

Определим рабочую площадь сита первой ступени:

F= Q/(Q·б·l·m·n·o·p·k), м² (1.14)

для отверстия сита диаметром 50 мм: q=42 м²/ч, б=0,3 т/м³, к=0,5, l=2,0, m=2,1, n=1, o=0,3, p=1

F= 100/(42·0.3·0.5·2·2.1·1·0.3·1)=8 м²

Рабочая площадь сита грохота должна быть не менее 8 м².

Выбор типа магнитного сепаратора.

Поскольку хозяйственно бытовые отходы имеют жиросодержащие предметы и представляются в концентрированном виде, процесс сепарации можно рассматривать как сепарацию сильномагнитных руд.

Для сухой сепарации сильномагнитных руд производительность рассчитывается по формуле:

Q=0,82n (L·0,1) v·б (lg(d₂/d₁))a·b (1.15)

где Q – производительность, т/ч;

n – число барабанов для основной сепарации;

L – длина барабана;

v – скорость перемещения (принимается 1м/с);

б – плотность ТБО, т/м³;

d₂,d₁ – наименьший диаметр зерен ТБО, мм (для неквалифицированного материала = 0,01);

а – эмпирический коэффициент

в – эмпирический коэффициент

Имеем:

Q = 100т/ч

L =1,2м (для электромагнитного барабана БМ 12/10)

Б = 7,8 т/м³ (для железа);

d₁ =150 мм (размер консервной банки)

d₂ = 0,01 d₁₌1,5 мм

Из таблиц: а = 1, в = 1

Находим число барабанов для основной сепарации:

n=Q/ (0,82 (L-0,1) v(d₁-d₂/ lg d₁/d₂) a·b) (1.16)
Для L= 2,5м (сепаратор магнитных барабанов БМ/250, производительностью 180 т/ч).

n=100/0,82*(2,5-0,1)*1*7,8 (150-1,5/ lg (150/1,5)*1*1<<1

Таблица 1.11 – Технические характеристики электромагнитного барабана БМ12/10

Показатель	БМ 12/10
Длина барабанов, мм Внутренний диаметр, мм Длина активной части барабана, мм Скорость вращения барабана, об/мин Габаритные размеры, мм Длина Ширина Вес барабана, кг Цена с учетом реставрации	5640,0

 

Таблица 1.12 – Техническая характеристика сепаратора (магнитного барабана) ПБМ 90/250

Показатель	ПБМ 90/25
Размеры барабана, мм Длина Диаметр Производительность, т/ч Мощность привода, кВат Масса сепаратора, кг Цена с учетом реставрации, тенге	74,60

 

Выбор оборудования для обогащения.

Посредством горохочения все сырьё ТБО было разделено на мелкое и крупное, то и другое содержит тяжелые и легкие компоненты. Чтобы отделить легкие и тяжелые компоненты ТБО оба потока сырья подвергаются пневматическому обогащению. Для пневматического обогащения применяются сепараторы и пневматические отсадочные машины. Производительность пневматических сепараторов зависит от крупности обогащаемого ТБО. Так как, количество лёгких компонентов составляет 80% от общего количества, то при производительности 100т/ч нужно взять пневматические сепараторы (отсадочные машины) с производительностью не ниже 100т/ч.

 

Таблица 1.13 – Технические характеристики пневматических сепараторов типа СП и СПБ

 

Показатель	СП-12	СПБ-100
Производительность, т/ч		100-140
Максимальная крупность обогащаемого концентрата, мм		6-50 (0-10)
Дека:
Рабочая площадь,м^2	12,0	-
Число качания в минуту	310-400	-
Мощность электродвигателя, кВт	19,8	24,0
Масса сепаратора, кг
Габаритные размеры, мм
Длина
Ширина
Высота
Цена с учетом реставрации, тенге	19260,0	21760,0

 

Таблица 1.14 – Техническая характеристика пневматической осадочной машины ПОМ-2А

Показатель	ПОМ-2А
Производительность, т/ч
Площадки деки, м	4,5
Число пульсирующего воздуха	200-420
Расход воздуха, м^3/ч	15000-20000
Напор воздуха, кн/м	3,6
Мощность электродвигателя, кВт	4,5
Масса машины, кг
Габаритные размеры, мм
Длина
Ширина
Высота
Цена с учетом реставрации, тенге	12960,0

Расчет вспомогательного оборудования.

Выбор и расчет оборудования для пылеулавливания.

Рукавные фильтры РФГ-У применяют для очистки воздуха после пневматических обогатительных машин.

Производительность рукавного фильтра определяется по формуле:

V=F₀ ×q, м³/ч (1.17)

где F₀ – фильтрация поверхности фильтра,м²;

q – удельная производительность (180-200м³/ч, м²).

Таблица 1.15 – Техническая характеристика вспомогательного оборудования

Показатель	ШЭ-80	ШЭ-100-80	ШЭ-120-10	ШЭ-140-100
Ширина конвейера ленты, мм
Толщина слоя породы не менее мм	До 250	До 250
Потребление мощности, кВт	4,8	4,8	6,4	8,65
Шкив
Диаметр, мм
Масса, кг
Цена с учетом реставрации, тенге	6890,0		7460,0	9880,0

 

Выбор и расчет бункеров и различных емкостей

Погрузочный бункер, емкость которого при суточной норме работы в две смены 1600т:

V = j, м³ (1.18)

где Q – вместимость бункера, т;

б – насыпная масса материала, т/м³;

j – коэффициент заполнения бункера (0,8-0,85).

Высота пирамидальной части бункера:

Н₁ = tga, м (1.19)

где L – шаг колонн здания, м;

В – ширина загрузочного отверстия бункера, м (в=300+600мм);

a – угол наклона днища бункера, градус (a = 50+60).

V= , м³ (1.20)

Высота призматической части бункера

H₂ =V-V₁/j₁×L², м (1.21)

где j₁ – коэффициент заполненной призматической части бункера.

Технические характеристики сепаратора электрического ЭКС 125 представлены в таблице 1.16.

Таблица 1.16 – Техническая характеристика сепаратора электрический ЭКС 125

Производительность, кг/ч
Габаритные размеры
Длина
Ширина
Высота
Высота
Вес сепаратора
Цена с учетом реставрации, тенге	32600,0

 

Надо либо увеличить качество электрических сепараторов до необходимого уровня, либо модернизировать сепаратор, увеличив его производительность.

Количественные показатели по сырью и извлекаемой продукции (усредненные значения):

Поступления сырья – 100 тонн/час;

Извлеченное (разделенное первичное сырьё для вторичного использования – 78-87 тонн/час;

Бумага – 18-20 тонн/час;

Полимеры – 5-12 тонн /час;

Пищевые отходы – 35-45 тонн/час;

Стекло – 7-9 тонн/час;

Кости – 6-8 тонн/час;

Металл – черный – 5-12 тонн/час;

цветной – 2-3 тонн/час.

В зависимости от морфологического состава ТБО поступающего на линии сортировки, с учетом переменного состава ТБО, на захоронение поступает от 6 до 18-20% обходимого количества ТБО.