一种城市生活垃圾压榨脱水装置的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  2

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专利名称:一种城市生活垃圾压榨脱水装置的制作方法
一种城市生活垃圾压榨脱水装置
背景技术
随着我国城市化进程的加快,城市中城市的生活垃圾与日俱增。目前生活垃圾的处置方法有两种一是采用卫生填埋的方法;二是将垃圾送入垃圾焚烧场进行焚烧发电。 前者不仅占用大量的土地,而且垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液和散发的恶臭气体对环境造成严重污染。欧洲不少国家已明令禁止采用填埋的方法处置城市生活垃圾。因此,目前垃圾焚烧发电处置法已经成为唯一可被接受的垃圾处置方法。由于城市生活垃圾中含有大量的餐厨垃圾(剩饭菜、果蔬残渣等)、园林垃圾和粪便污泥等可被生物降解的垃圾,使城市生活垃圾的含水量大多在百分之五十以上。采用焚烧发电的处置方法虽然可以使垃圾减量, 而且还可以回收垃圾中的能源实现垃圾资源化利用。然而,由于城市生活垃圾的含水量过高时不能自持燃烧,必须外加煤炭或重油才能使垃圾燃烧。在此种情况下,垃圾焚烧电厂实质上成了变相的燃煤(油)电厂。研究表明,垃圾燃烧热值一般较低(小于4000kJ/kg),焚烧时大量热能被消耗于水分蒸发,不仅降低了发电量,且增加了垃圾焚烧炉建造和维护费用。更是垃圾焚烧电厂产生二恶英的诱因之一。另外垃圾焚烧电厂产生大量难于处理的垃圾渗滤液和恶臭,也恶化了工作环境和电厂周围的环境。本发明揭示了一种能够使城市生活垃圾的含水量降低至25%以下的垃圾脱水装置。该装置借助于液压装置产生的每平方厘米600至1000公斤的强大压力将垃圾中含水量高的生物质垃圾同难于被生物降解的其它垃圾分离。这种装置不仅大幅度地提高了垃圾的热值,提高单位重量垃圾的发电量,而且也避免未经压榨处理的城市生活垃圾焚烧发电时所产生的上述种种问题。经本发明揭示的垃圾压榨装置处理后的城市生活垃圾被分成两部分一部分是含水量很低的、主要由难于被生物降解的垃圾成分(主要是塑料、纸张、废弃的橡胶制品、废弃的织物和脱水园林垃圾等)组成的干组分;另一部分是含水量高、呈半固体状的、由城市生活垃圾中的可生物降解的成分组成的湿组分。前者除了作为高热值发电燃料之外,还可以被制成垃圾衍生的燃料,用于需要化石燃料的其它工业部门(如水泥厂)。后者可以作为沼气发酵的原料生产沼气和肥料。从而达到城市生活垃圾的完全无害化和资源化利用的目标。发明的内容本发明揭示的城市生活垃圾压榨脱水装置如

图1所示,由垃圾储存仓(1)、垃圾破碎装置O)、垃圾进料机构(3)、垃圾压榨缸G)、液压压榨机构(5)、液压动力包(6)和自动控制系统(7)等七大部分组成。详细结构如下1-垃圾储仓;2-破碎机构,2a-辊轴,2b-破碎刀片;3-垃圾进料机构,3a-预压垃圾进料仓,3b-预压推头,3c-固定的半园弧形垃圾预压缸缸壁,3d-预压液压油缸;4-垃圾压榨缸,4a-不锈钢圆筒形压榨缸,4b-压榨缸堵头, 4c-堵头电动升降机构;5-液压压榨机构,5a-压榨推头,5b-压榨液压油缸;6-液压动力包;7-自动控制系统。在垃圾转运站经过初步压缩后的城市生活垃圾由垃圾压缩转运车倾倒入垃圾储存仓(1)中。经过设置在垃圾储存仓(1)下部的垃圾破碎装置( 破碎后的垃圾进入垃圾进料机构(3)的预压进料仓(3a)中。在垃圾进料机构的呈半园弧形的液压推头(3b)的推压作用下,垃圾预压进料仓(3a)中的垃圾进入由液压推头(3b)与固定的半园弧形垃圾预压榨缸缸壁(3c)形成的垃圾预压榨缸中。当液压推头(3b)与预压榨缸缸壁(3c)接触时, 自动控制系统(7)设置在预压液压推头(3b)上的位置传感器发出停止信号,后者经放大自动控制系统(7)放大后停止液压推头运动的同时,启动液压压榨机构( 。后者的轴线与垃圾进料机构(3)的预压榨油缸(3d)的轴线相互垂直。储存在预压压榨缸中的垃圾在液压压榨机构(5)的厚圆饼形垃圾压榨推头(5a)的推压作用下,进入垃圾压榨缸0)。后者由缸壁上布满孔径为8-20毫米圆孔的,用耐锈蚀的材料制成的圆筒形压榨缸Ga)和其端部的堵头Gb)组成。后者在电动升降机构Ge)的推拉作用下,可以上、下移动,控制垃圾压榨缸的开放和关闭。圆筒形压榨缸缸壁上众多的圆形孔作为可被生物降解的垃圾成分在压榨过程中形成的半固体状湿组分的排出口。进入垃圾压榨缸中的垃圾,在垃圾压榨推头(5a)的强大压榨力作用下,垃圾湿组分排出压榨缸,不易被生物降解的垃圾干组分则滞留在压榨缸中。从而实现垃圾干、湿组分的分离。当压榨推头(5a)到达预先设定的行程和压强值(每平方厘米600-1000公斤)时,向自动控制系统(7)发送信号。后者经放大后终止压榨推头(5a)施压作用的同时,启动压榨缸堵头Gb)的电动升降机构Ge),向上升起压榨缸堵头。压榨推头将干组分推出压榨缸(4)后,自动控制系统(7)指挥压榨缸堵头Gb) 的电动升降机构Ge)将堵头下降,使之恢复至关闭状态。垃圾压榨推头(5a)回复到它的原始位置。从而完成从垃圾进料到垃圾干、湿组分的压榨分离的全过程。本发明揭示的城市生活垃圾压榨脱水装置的各机械结构部件的尺寸和力学计算由单位时间要求的垃圾处理量和要达到的垃圾脱水程度决定。各关键部件的相关计算方法陈述如下1.计算所需的参数的收集和计算(一 )城市生活垃圾干、湿组分的重量和体积的计算方法采集100公斤具有代表性的城市生活垃圾,人工分拣出难以被生物降解的垃圾成分(塑料制品、废弃的纺织物、园林垃圾、橡胶制品和动物骨头等)。晾干后,称重,得垃圾干组分重量(设定为Gtty)。湿组分重量(设定为Gwrt)为100-Gtoy。干组分在城市生活垃圾中所占的比例为Gdry/100。( 二)未经压榨处理的城市生活垃圾容重的测定方法将未经压榨处理的城市生活垃圾装入一已知体积为ν和重量为g的容器中,称重的得垃圾和容器的总重为gt,按下式计算未经压榨处理的垃圾的容重Pmix Pmix = (gt-g) /ν (公斤 / 升)(三)在设定的压榨压力状态下垃圾干组分容重Pdry的测定方法用6-8毫米厚钢板焊一个底部封闭的长宽高各为50厘米的正方体形容器。将后者放置在坚固的地面上。将分拣出的垃圾干组分用垃圾破碎装置破碎后称取重量(假设为 Wtty),装入该容器中。将一块边长为49. 5厘米、厚度为1厘米的正方形钢板水平地压在容器中垃圾干组分的表面。向上述厚钢板上叠加钢块直至容器中的垃圾干组分不能再被压缩为止。量取垃圾于组分表面距容器上沿的距离并计算出容器中压缩后的垃圾干组分的厚度 d。称取正方形钢板和叠加的钢块的总重量Ww按下式计算垃圾干组分承受的压强1 Fa = ffw/50 X 50 (kg/cm2)4
若!^在数值上等于要求的压强时,按下式计算在设定的压榨压力状态下垃圾干组分的容重Ptoy Pdry = Wdry/ (d X 50 X 50) (kg/cm3)(四)计算园弧形预压榨推头(3a)的宽度B和高度(与预压榨缸的内径相等)D当要求设计的垃圾压榨脱水装置的垃圾处理能力为G吨/小时,完成一个压榨循环的时间为H分钟时,则该垃圾压榨脱水装置的每一次压榨循环的垃圾处理量(设定为W) 为W = HXG/60(吨)其体积为;Vfflix = ff/Pfflix这些参数也是垃圾破碎装置的选型依据。垃圾破碎装置可以是市售的单转子或双转子型破碎机。其作用是破碎包装垃圾的塑料袋子和粗大的垃圾。若垃圾进料机构(3)中的垃圾预压进料仓(3a)设计为长方形。则其在预压榨推头的液压油缸(3c)的轴线垂直方向上的尺寸与预压榨推头(3b)的宽度(BJ相等。其另一方向的尺寸(也就是预压榨推头的冲程)(Bb)按下式计算确定Bb = Vmix/(DBl) (厘米)(五)要进行压榨处理的城市生活垃圾在一个压榨循环中,从预压榨缸进入压榨缸的垃圾经压榨后得到的干组分的体积(Vtoy)也就是压榨缸的容积可由下式求得Vdry = WX Gdry/(100 X Pdry)(升)压榨缸的长度可由下式求得L = Vdry/(1/4 Π D2)(六)半园弧形的液压推头(3b)与固定的半园弧形垃圾预压榨缸缸壁(3c)形成的垃圾预压榨缸的体积(Vpm)由下式计算求得Vpre = 1/4 Π D2Bl (立方厘米)(七)预压榨推头(3a)所需的推力可以利用下述实验确定将有代表性的城市生活垃圾装入到一个体积为Vtest的方形容器中,装满后,在垃圾的表面放置一块重量已知的、 尺寸与方形容器相配的铁板。向铁板上面添加重物,直至容器中的垃圾体积缩小^乂㈣倍为止。称取铁板和添加的重物的重量(公斤),利用铁板的面积计算将垃圾压缩
时所需的压强⑴公斤/平方厘米)。则所需的垃圾进料机构(3)中预压榨推头(3a)的推力为Q R &公斤。(八)若通过小型压榨实验证明将城市生活垃圾中,可被生物降解的组分(湿组分)被压榨成为半固体状的胶体物质与不可生物降解的组分(干组分)相互分离时,需要向单位面积上施加的压力为%公斤时,则为实现城市生活垃圾压榨脱水的目的,液压压榨机构(5)需向垃圾压榨推头(5a)提供的推力(F)由下式求得F = l/4Qp Π D2 (公斤)发明实施例本发明揭示的城市生活垃圾压榨脱水装置的工作原理和各个部件的设计计算方法,可以借助于下述实施例得到更加明确的说明。但是,这并不意味着本发明揭示的城市生活垃圾压榨脱水装置的工作原理和各个部件的设计计算方法仅限于这些实施例。
根据该区垃圾的产量,决定采用每小时处理量G为25吨的城市生活垃圾压榨脱水装置。根据为该垃圾压榨脱水装置配套的其他设备的工况,决定将装置完成一次压榨脱水循环的时间H定为0. 5分钟。则一个压榨循环处理的垃圾重量W为W = HXG/60 = 0. 5X25/60 = 0. 21(吨)通过实验测得深圳市南山区未经压榨处理的城市生活垃圾的容重为每立方米 0. 25吨。一次压榨循环处理的城市生活垃圾的的体积Vmix为Vmix = W/0. 25 = 0. 21/0. 25 = 0. 84 (立方米)若将圆弧形预压榨推头的宽度&设计为1500毫米,推头的压榨冲程 设计为 1500毫米,则推头的高度(即圆弧形预压榨推头的直径D)为D = O. 84/ (1. 5X1.5) = 0. 373 (米)在预压榨推头的作用下,进入预压榨缸内的垃圾体积为Vpre = V4 Π D2XBl = V4 X 3. 142X0. 3732 XL 5 = 0. 165(立方米)由上述数据可以得出,经过预压榨后垃圾体积缩小的倍数为VmlxZVpre = 0. 84/0. 165 = 5. 1 倍采用本发明揭示的预压榨推头所需的推力的实验测定方法可以求出所需配置的预压油缸的工艺参数。采用本发明揭示的确定城市生活垃圾中可被生物降解的垃圾成分(湿组分)和难以被生物降解的垃圾成分(干组分)的测定方法,测得100公斤深圳市南山区的城市生活垃圾中含有约60公斤(Gwet)的湿组分和40公斤(Gtoy)的干组分。则一个压榨循环处理的垃圾中的干组分的重量为Gdry = WX40/100 = 0. 21 X0. 4 = 0. 084 (吨)通过本发明揭示的测定方法,测得垃圾干组分在设定的压榨推头的压榨力作用下的容重为每立方米0.8吨,则干组分在压榨缸中的体积为Vdry = Gdry/0. 8 = 0. 084/0. 8 = 0. 105 (立方米)则多孔圆筒状压榨缸的长度L应该为L = Vdry/ (1/4 Π X D2) = 0. 105/ (0. 25 X 3. 142 X 0. 3732) = 0. 96 (米)所需压榨油缸的活塞杆冲程T为T = L+B = 0. 96+1. 5 = 2. 45 (米)已知压榨所需压强90MPa,液压压榨机构(5)需向垃圾压榨推头(5a)提供的推力 (F)由下式求得F = 90X IO2X 1/4 Π D2 = 2250 X Π XO. 3732 = 983 (吨)
权利要求
1.本发明揭示的一种城市生活垃圾压榨脱水装置的特征在于,所述的城市生活垃圾压榨脱水装置由垃圾储仓、垃圾破碎装置、垃圾进料机构、垃圾压榨缸、液压压榨机构、液压动力包和自动控制系统等七大部分组成。
2.权利要求书1所述的垃圾进料机构的垃圾预压榨进料仓的特征在于,所述的垃圾预压榨进料仓为长方形。其长边与进料机构中的预压榨推头的宽度(BJ相等,其另一边的尺寸(Bb)与压榨推头的冲程相等,由下式计算求得Bb = Vfflix/(D Bl)(厘米)式中的Vmix为每次进入预压榨缸的垃圾体积;D为垃圾预压榨缸的直径。
3.权利要求书1所述的垃圾进料机构的特征在于,其由半圆弧形预压榨缸缸壁和半圆弧形预推头所形成的预压榨缸的体积(VpJ由下式决定Vpre = 1/4 Π D2Bl
4.权利要求书1所述的垃圾进料机构的特征还在于,其预压榨推头所需的推力由下述实验取得的数据确定将有代表性的城市生活垃圾装入到一个体积为Vtest的底部有多个直径为12毫米的方形容器中,装满后,在垃圾的表面放置一块重量已知的、尺寸与方形容器相配的铁板。向铁板上面添加重物,直至容器中的垃圾体积缩小至乂吣/^^倍为止。称取铁板和添加的重物的重量(公斤),利用铁板的面积计算将垃圾压缩Vmix/VPM倍时所需的压强 (Q公斤/平方厘米)。则所需的垃圾进料机构中预压榨油缸的推力为QRB^公斤。
5.权利要求书1所述的垃圾压榨缸的特征在于,其外形为多孔的长圆筒状结构。它的内径与预压榨缸的内径相等。它的一端与预压榨缸相对接,另一端设置有一个由电动升降机构控制其开、关的堵头。其容积(Vtoy)由下式确定Vdry = WxGdry/(IOOxPdry)式中,W为压榨脱水装置每一个压榨循环的垃圾处理量(公斤);Gdry为要进行压榨处理的城市生活垃圾中去掉湿组分以后的干组分的重量;Pdry为垃圾干组分在压榨状态下的容重。垃圾压榨缸的内径(D)与垃圾预压榨缸的内径相等,其长度(L)由下式确定L = 4V/ ( Π D2)式中,V为垃圾压榨缸的容积;Π为圆周率。
6.权利要求书1所述的自动控制系统的特征在于,垃圾预压榨推头运动受位置传感器控制;垃圾压榨程度受设置在压榨缸堵头上的压力传感器控制。
7.本发明揭示的一种城市生活垃圾压榨脱水装置的特征在于,其设计参数由实验取得。即,从已知重量的有代表性的城市生活垃圾中,人工分拣出难以被微生物降解的垃圾成分,晾干后称重得垃圾中干组分的含量;通过本发明揭示的重物压榨实验测定分拣出的干组分的容重;利用容器测定法测定未经压榨处理的城市生活垃圾的容重。
全文摘要
本发明揭示了一种能够使城市生活垃圾的含水量降低至25%以下的垃圾压榨脱水装置。该装置由垃圾储存仓、垃圾破碎装置、垃圾进料机构、垃圾压榨缸、液压压榨机构、液压动力包和自动控制系统等七大部分组成。借助于装置中的液压装置产生的每平方厘米600至1000公斤的强大压力将垃圾中含水量较高的生物质垃圾成分同难于被生物降解的其它垃圾成分分离。
文档编号B30B9/06GK102442010SQ20111004907
公开日2012年5月9日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者张涉, 袁承启, 袁艺东, 陆晓春, 马辉文 申请人:深圳市龙澄高科技环保有限公司

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