垃圾转运站风选装置设计与仿真研究(16)

垃圾转运站风选装置设计与仿真研究

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图5-1 北京市生活垃圾产生量发展趋势

由于本设计是根据北京市一清集团小武基垃圾中转站的有关数据而进行的, 故就日产量可参照小武基垃圾中转站的日处理量-1000t来计算,即Gd=1000t, 该设计装置一昼夜工作时数为双班制即T=16h, 又由于待处理物在进行处理前布料, 则物料发送不均匀系数K1=1.15, 远景发展系数为K2=1.2,

∴ 日生产率Gs=

Gdk1k21000 1.15 1.2

86.25(t/h) =

16T

1.2 垃圾成分

由于卧式风选机在垃圾中转站种处于垃圾初处理阶段，故其垃圾成分与垃圾原始成分相同。如下表： 北京市各取样点生活垃圾成分比重（1995年统计数据）

表5-1 北京市生活垃圾成分表 单位：% 基准：湿

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依据上表，计算垃圾中塑料、纸类制品的比重如下：

塑料；86.25 18% 15.53 纸类：

1

2.43 33.74 27.36 26.27 12.78 6.52 18% 6

则其各自的日产量分别如下：

塑料；86.25 12% 10.35(t/d)

纸类：86.25 18% 15.53(t/d)

5.1.3 垃圾组分密度

计算时只涉及到塑料、纸类制品，因此在此只主要对它们进行统计，如下表：

表5-2 垃圾来源中各成分密度表

5.2 卧式风选机的设计计算

5.2.1 卧式风选机的原理分析

卧选时，物料是在空气中的压力及本身的重力作用下按粒度或密度进行分选的，

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如图中示，其中R为空气动压力，G为颗粒自身重力，其值分别为：

R =Фρ1dv

2

2

322

ρ2dg-Фρ1dv 6

式中：Ф——空气阻力系数, 取

16

G =mg-Фρ1dv=

2

2

ρ1——空气密度，取1.2 kg/m

d——颗粒粒度 m

图5-2空气中固体颗粒受力示意图

v——空气相对于颗粒的速度 m/s

3

据此，在空气中运动或悬浮的颗粒受到两个互相垂直的力的作用，而且在各自的方向上彼此

互不影响，在水平方向上空气动压力是由空气的流动速度决定

的；在竖直方向上，颗粒受到重力和竖直方向上空气的阻力。如果物体下降高度一定，则其在空中运动的时间也一定，那么其水平运动距离也一定。

设下降高度为H，运动时间为t，水平距离为L，其运动示意图如下：

图中H为鼓风机与传送带的距离，L1为鼓风机

图 5-3 水平风选机布局图

出风口与传送带Ⅰ左边缘的距离，L2为鼓风机出风口与传送带Ⅰ右边缘的距离，L3为鼓风机出风口到传送带Ⅱ的距离。

在竖直方向上，由于有空气阻力作用，而且其大小与下落方向面的形状有关，取此系数为0.8，则

v

2

G = mg-Фρ1dv= 2d-Фρ1d 0.8

6

2

2

32

将某些已知数据代入得竖直方向上加速度a为：

a = g-75ρ1v/（128dρ2 ）

由此可以看出，下降加速度只与颗粒粒度和下降速度有关，据高等数学和物理知识对其进行计算如下： ∵

2

dv

= a 令A = 75ρ1/（128dρ2 ） dtdvdv ∴ = g-Av² 即 Adt 令g/A = B²

dt

v^2A

∴dv/（B²-v²） = Adt 对其积分得：

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∴

dv/（B²-v²） =

Adt

v B2ABt

= -e v B

2

∴ v = B（1-）

1 e2ABt

又 H =

t0

vdt 将上式代入得：

H =

t0

B（1-

2

）dt 2ABt

1 e

设 x = e

2ABt

则2Abt =lnx , dt=

dx

2ABx2ABt2dxe ∴ H = 1B(1-)

1 x2ABx

2ABt1e

∴ H =ln(x+1)²/x|1

2A

∴ 2AH = ln(x+1)²/x – 2ln2

∴ ln(x+1)²/x = 2(AH + ln2) ∴ (x+1)²/x = 4e∴ x²-(4e

2AH

2AH

2AH

-2)x+1 = 0

令r = 4e

r-2 ，则

x = （负号省去）

2

lnx

2AB

r ye

t = 22AB

∴ t = 又令lnx = e

，

= y ，∴x =

卧式风选机是根据各垃圾颗粒不同的水平运动距离来将它们进行分离的,至此,只要算出各不同密度垃圾颗粒的水平运动距离即可. 而本设计及风选只能将塑料和纸类品从其他大密度垃圾中分离出来, 因此, 如果能计算出塑料和纸类制品同其他密度垃圾的运动距离之间的差距即可.就上图而言即为求出L1.L2.L3的距离.

通过上述计算可发现,当鼓风机喷出的气流速度一定时,水平运动距离L不但与颗粒密度有关,而且还与下落高度.颗粒粒度有关.由于这三者中都没有固定

的值,故不能直接求出水平距离L. 为了准确求出水平距离L的准确值,先将其列表如下:

表5- 3 水平距离L与d、ρ、h关系数据统计分析表