旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)及桁車式翻堆機(jī)的研制
一、研究課題的提出
遵照天津市科委關(guān)于我市環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的統(tǒng)一計劃布置，天津市水工業(yè)工程設(shè)備有限公司主持并有天津甘泉集團(tuán)共同參加的《城市生活垃圾減量化技術(shù)研究》課題，在各級領(lǐng)導(dǎo)及專家的大力支持下順利完成。旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)及桁車式翻堆機(jī)研制成功,并于2002年9月29日通過專家驗收。
1、環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀
近年來,中國把環(huán)境保護(hù)確立為一項長期堅持的基本國策，確立了環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)和持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。隨著環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平已有了較大的提高，在個別領(lǐng)域已躋身于國際先進(jìn)的行列，特別是城市污水治理使城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等方面取得了明顯的效果。但是就總體水平而言，我國的環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平有待提高，與國際先進(jìn)技術(shù)相比有著較大的差距。目前天津市每年需處理的垃圾約240萬噸，但垃圾處理滯后、處理技術(shù)落后、設(shè)備老化且處理能力不足。落后的傳統(tǒng)的處理觀念和處理模式已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們新的生活方式的需要。因此對固體廢棄物的處理要實現(xiàn)無害化、減量化、資源化的專用設(shè)備，已到了刻不容緩的地步。天津作為北方的環(huán)保產(chǎn)業(yè)基地，卻環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，其技術(shù)水平遠(yuǎn)不及南方環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展地區(qū)。因此我們應(yīng)抓住機(jī)遇急起直追，去開發(fā)研制科技含量高的固體廢棄物處理的專用設(shè)備是十分必要的。
2、針對存在問題制定開發(fā)研制目標(biāo)
針對現(xiàn)有垃圾環(huán)保專用設(shè)備發(fā)展中，存在垃圾處理、污泥堆肥技術(shù)落后、性能單一、缺乏市場占有率、與國際上先進(jìn)技術(shù)水平相比，差距較大等問題，加大了對固體廢棄物專用設(shè)備的研制開發(fā)力度。在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的具體國情，沿著技術(shù)性能先進(jìn)、設(shè)備性能可靠、管理運行方便、經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)路線，開發(fā)研制出了新一代固體廢棄物處理與處置專用設(shè)備成果。力求加速轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)力，以盡快實現(xiàn)固體廢棄物專用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化。重點研制的設(shè)備“旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)及桁車式翻堆機(jī)”，這兩項產(chǎn)品為固體廢棄物處理及處置過程中的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備。研制中，力求做到“高起步、高新技術(shù)、高效率、低能耗”，并達(dá)國內(nèi)先進(jìn)水平。
二、研制過程中重點解決的問題
1、旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)
該機(jī)是垃圾綜合處理，“予處理階段”的關(guān)鍵專用機(jī)械設(shè)備。它可實現(xiàn)對混合垃圾進(jìn)行破碎和篩分兩種功能，使處理效果更加理想。原始垃圾經(jīng)篩選后，可將不參加堆肥的部分垃圾作為篩上物分類選出。將參加堆肥部分的垃圾按要求的粒徑，送入下一道工序。
由于我國城市垃圾構(gòu)成復(fù)雜，居民生活垃圾、商業(yè)垃圾、工業(yè)垃圾、部分建筑垃圾，混合源頭清運，未經(jīng)分類。這給予處理帶來很大困難，無法進(jìn)行資源利用。特別是垃圾中含有大量的長纖維物質(zhì)及廢棄塑料袋等雜物，難以降解和堆肥，分選十分困難。還有像建筑垃圾中，夾雜著一些堅硬物質(zhì)等。以往使用的篩分機(jī)通常只具備篩分功能。對長纖維物及堅硬物，須依靠專門的工序解決，勞動強(qiáng)度大、篩分效率低。為解決這些問題，在旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)的研制中，特別設(shè)計了螺旋式推進(jìn)導(dǎo)葉裝置。該裝置成功實現(xiàn)了破碎、篩分融為一體的功能，為垃圾破碎、篩分設(shè)備的發(fā)展邁出了可喜的一步。
2、桁車式翻堆機(jī)
城市垃圾、污泥堆肥的高溫發(fā)酵過程是垃圾、污泥制肥過程中的一個重要環(huán)節(jié)。在此過程中新鮮的城市垃圾、污泥堆體通過注入空氣，使垃圾、污泥中的微生物與空氣中的氧充分接觸，實現(xiàn)生化反應(yīng)，可使堆體迅速升溫，實現(xiàn)垃圾、污泥中有機(jī)物質(zhì)迅速降解，同時將病源菌類充分殺死，達(dá)到無害化、減量化、資源化的處理目的。
在傳統(tǒng)的垃圾靜態(tài)好氧堆放過程中，需要通過配置的鼓風(fēng)機(jī)及送風(fēng)系統(tǒng)向垃圾、污泥堆體內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制注入大量的空氣，實現(xiàn)好氧處理的目的。此種工藝方法需配置大量的專用機(jī)械設(shè)備，而且空氣進(jìn)入堆體內(nèi)部阻力較大，可能導(dǎo)致垃圾、污泥的腐熟性程度不均勻，因次存在著發(fā)酵周期長、能耗高、運行成本高的問題。
桁車式翻堆機(jī)是一種通過對垃圾、污泥堆體進(jìn)行強(qiáng)制翻倒而實現(xiàn)垃圾、污泥靜態(tài)好氧發(fā)酵的專用機(jī)械設(shè)備。通過對堆體定時進(jìn)行翻倒，既可實現(xiàn)堆體與空氣充分接觸。該機(jī)可取代復(fù)雜的強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)，降低運行成本，而且使垃圾、污泥的腐熟性更加均勻。
三、研制成果
1、旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)（見圖1）
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（1）結(jié)構(gòu)型式及工作原理
該機(jī)設(shè)有一個進(jìn)料口和兩個出料口。新鮮城市垃圾，經(jīng)皮帶運輸機(jī)送至旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)進(jìn)料口，經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入予攪拌破碎段。設(shè)計中把該機(jī)分為“予攪拌破碎段”和“篩分段”兩部分，予攪拌段可對新鮮垃圾中的粘團(tuán)、長纖維物進(jìn)行打碎及撕裂處理，破壞垃圾粘團(tuán)現(xiàn)象。經(jīng)予處理后的垃圾，均勻的進(jìn)入篩分筒（篩分段）內(nèi)。在篩分滾筒中央部位，沿軸向設(shè)有螺旋式推進(jìn)導(dǎo)葉裝置，它與篩分滾筒為同軸差速同向轉(zhuǎn)動，并將篩分滾筒內(nèi)腔，軸向分割成四部分。這樣可有效避免垃圾在滾筒篩分過程中，由于過于集中，在此形成垃圾粘團(tuán)，影響篩分效果。同時螺旋式推進(jìn)導(dǎo)葉片與篩分滾筒內(nèi)壁之間形成楔型間隙，在滾動篩分過程中，可不斷的將混合垃圾中的堅硬物、長纖維物，進(jìn)一步碾碎、撕裂并可隨時刮掉粘在篩分滾筒內(nèi)壁上的垃圾粘結(jié)物。以保證篩分質(zhì)量，并保證機(jī)組正常運轉(zhuǎn)。篩下物經(jīng)Ф40mm的篩孔分離后從主出料口流出，篩上物（塑料袋）等經(jīng)副出料口分離出。關(guān)于隨季節(jié)、地域不同、成分差異較大的垃圾可通過適當(dāng)延長篩分時間來保證篩分效果。試驗中發(fā)現(xiàn)，該機(jī)處理規(guī)模隨上料的多少而變化，當(dāng)連續(xù)勻足量供料時，其日處理規(guī)模達(dá)到130 t/d。
該機(jī)將破碎及篩分功能融為一體，既提高了篩分效果、保證篩分質(zhì)量，又提高了篩分效率。
（2）設(shè)備的機(jī)械性能及主要技術(shù)參數(shù)
外形尺寸：（長×寬×高）6×4.2×4.08 m
處理規(guī)模：130 t/d
電機(jī)功率：7.5 kw
篩分孔徑：Ф40 mm
篩分效率：>85%
主軸轉(zhuǎn)數(shù)：12 r/min
滾筒轉(zhuǎn)數(shù)：8 r/min
滾筒直徑：1.5 m
滾筒長度：3.4 m
篩分進(jìn)料口：800×960 mm
篩下物料口：800×800 mm
篩上物料口：500×800 mm
2、桁車式翻堆機(jī)
⑴結(jié)構(gòu)形式及工作原理
該設(shè)備由桁車、翻倒小車、翻倒輪、驅(qū)動裝置等主要部件組成。桁車作為承重梁，承擔(dān)著整個翻堆機(jī)的全部的靜載荷及工作中動載荷，并帶動整機(jī)沿固定在倉體側(cè)墻上的軌道實現(xiàn)縱向往復(fù)移動。翻倒小車懸掛在桁車下面，可沿固定在桁車上的軌道，做橫向往復(fù)移動。翻倒輪安裝在翻倒小車的下部，隨翻倒小車橫向行進(jìn)的同時，自身定向旋轉(zhuǎn)吃進(jìn)料堆，實現(xiàn)翻倒垃圾、污泥堆體的目的。翻倒輪吃進(jìn)量可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。在實驗中，當(dāng)堆高0.7m,翻倒輪吃進(jìn)0.55m時,產(chǎn)量可達(dá)119 t/d。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、安裝靈活。
⑵結(jié)構(gòu)尺寸及主要技術(shù)指標(biāo)
處理規(guī)模：>100 t/d
機(jī)組電機(jī)功率：5.12kw
桁車寬度：1 m
桁車跨度: 5 m
桁車行進(jìn)速度：6.04 m/min
翻倒小車行進(jìn)速度：0.918 m/min
翻倒輪轉(zhuǎn)速：140 r/min
翻倒輪吃進(jìn)深度：0～0.55m
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四、經(jīng)濟(jì)效益分析
初步估計，按全國（不包括小城鎮(zhèn)）每年平均產(chǎn)垃圾1.9億噸計算。如果十分之一用于堆肥，則每年需要旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)640臺，假如我們能占六分之一的市場，則每年需108臺，可實現(xiàn)年產(chǎn)值1620萬元，毛利潤500余萬元，翻堆機(jī)若按篩分機(jī)的二分之一銷售，則可實現(xiàn)年產(chǎn)值410萬元，實現(xiàn)利潤140萬元。旋轉(zhuǎn)式垃圾破碎篩分機(jī)及桁車式翻堆機(jī)的試驗成功，即將用于示范工程，接受工程實踐的檢驗，進(jìn)一步完善其使用功能，更好的為生產(chǎn)服務(wù)。
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