Расчетно-графическая работа - Технологическая схема комплексной безотходной переработки ТБО с извлечением металлов, производством энергии и строительных материалов

схемы ТБО.cdw

Паровоздушный газификатор
Электродинамический сепаратор
Условное обозначение
Наименование среды в трубопроводе
текстильные компоненты(8%)
фракция ТБО размером больше 250 мм
фракция ТБО размером меньше 250 мм
легкая фракция ТБО(13-14%)
тяжелая фракция ТБО(52-55%)
измельченная фракция
фракция ТБО размером больше 60мм
фракция ТБО размером меньше 60 мм
переработанное железо
фракция ТБО размером меньше 5 мм
нейтрализованный раствор
осушенная фракция ТБО
высушенная фракция ТБО
измельченные текстильные компоненты
Технологическая схема комплексной безотходной
переработки ТБОс извлечением металлов
производством энергии и строительных материалов

РГР №1..docx

Провести расчет одного из основных аппаратов входящих в схему сортировки твердых бытовых подбор и описание оборудования входящего в схему сортировки. В качестве графического материала необходимо привести технологическую схему сортировки твердых бытовых отходов с учетом результатов подбора оборудования. Исходные данные представлены в табл. 1 приложения.
Согласно структурной схеме процесса сортировки ТБО (рис. 1) необходимо составить и описать технологическую схему процесса.
Рисунок 1 – Технологическая схема комплексной безотходной переработки ТБО с извлечением металлов производством энергии и строительных материалов
Описание технологической схемы переработки отходов5
Подбор стандартного оборудования9
Промышленный и бытовой мусор отходы – это глобальная экологическая проблема современности которая несет угрозу для здоровья людей а также загрязняет окружающую среду.
В данной работе рассмотрим проблему твердых бытовых отходов.
Комбинация технологий и мероприятий включая сокращение количества отходов вторичную переработку и компостирование захоронение на полигонах и мусоросжигание – должна использоваться для утилизации тех или иных специфических компонент ТБО. Все технологии и мероприятия разрабатываются в комплексе дополняя друг друга.
Муниципальная система утилизации ТБО должна разрабатываться с учетом конкретных местных проблем и базироваться на местных ресурсах. Местный опыт в утилизации ТБО должен постепенно приобретаться посредством разработки и осуществления небольших программ.
Комплексный подход к переработке отходов базируется на стратегическом долговременном планировании обеспечивает гибкость необходимую для того чтобы быть способным адаптироваться к будущим изменениям в составе и количестве ТБО и доступности технологий утилизации. Мониторинг и оценка результатов мероприятий должны непрерывно сопровождать разработку и осуществление программ утилизации ТБО.
Описание технологической схемы переработки отходов
ТБО поступают в магнитный сепаратор МС1 для отделения железа от общего количества ТБО. Большая часть ТБО поступает на грабли(ленточный конвейер ЛК) для выделения текстильных компонентов. Выделенные текстильные компоненты поступает в дробилку Д1. После дробилки измельченные текстильные компоненты поступают на газификацию в паровоздушный газификатор ПГ. ТБО 90 % поступает в грохот Г1 а остальная часть ТБО направляется в дробилку Д1. В грохоте ТБО разделяется на фракции размером менее 250 мм и более 250 мм. Фракция размером менее 250 мм из грохота Г1 попадают в аэросепаратор АЭ а фракции больше 250 мм отправляются в дробилку Д2. После дробилки измельченная фракция ТБО поступает на газификацию в паровоздушный газификатор ПГ. Железо 2% выделенное в магнитном сепараторе поступает в магнитный сепаратор МС3 на перечистку. После перечистки 4% железа поступает на переработку.
Тяжелая фракция из аэросепаратора АЭ подается в магнитный сепаратор МС2. В магнитном сепараторе МС2 выделяется 2-25 железа а оставшаяся часть ТБО 50-53 % поступает в электродинамический сепаратор ЭС. В электродинамическом сепараторе выделяется 06 % алюминия который поступает на дальнейшую переработку. ТБО 51 % поступает в грохот Г2 где разделяется на фракции размером менее 60 мм и более 60 мм. Фракции менее 60 мм составляющая 20-25 % от всего ТБО поступает на дробление в дробилку Д3. Фракция больше 60 мм составляющая 25-30 % ТБО поступает на паровоздушную газификацию в газификатор ПГ.
В газификаторе ПГ протекает процесс паровоздушной газификации в результате чего образуется синтез газ и шлак. Синтез газ поступает в паровой котел ПК на сжигание а шлак отправляется в дробилку Д3 или используется как сырье для дорожного строительства или покрывающего материала на свалках.
Отходящие от парового котла ПК газы проходят двух стадийную очистку. На первой стадии отходящие газы очищаются рукавном фильтре РФ от твердых фракций (пыль зола). На второй стадии отходящие газы очищаются в адсорберах А1 А2 от оксидов углерода азота и серы. Очищенный газ отводится в атмосферу.
Перегретый пар образующийся в котле ПК подается на турбину Т для выработки электроэнергии. Отработанный пар после турбины подвергается утилизации.
ТБО после магнитного сепаратора МС3 фракция ТБО менее 60 мм и шлак после газификатора ПГ поступают на дробление в дробилку Д3. После стадии дробления фракция ТБО размером менее 5 мм поступает на нейтрализацию раствором бишофита в аппарат с мешалкой АМ1. Из нейтрализованного раствора необходимо удалить излишнюю влагу в отжимном экструдере Э1. Удаленная влага поступает обратно на стадию нейтрализации в аппарат с мешалкой АМ1. А осушенная фракция ТБО подается барабанную сушилку СБ. Высушенная фракция ТБО подается в аппарат с мешалкой АМ2 для смешивания с раствором бишофита и каустическим магнезитом. Полученная пресс-масса в аппарате с мешалкой АМ2 поступает на термопрессование в экструдер Э2. В экструдере Э2 процесс протекает при температуре 120 . После экструдера готовая продукция поступает на склад.
Рассчитать плоский качающийся наклонный грохот с эксцентриковым приводом длиной 45 м и шириной 12 м имеющим массу колеблющихся частей 185 кг угол наклона 18 . Эксцентриковый привод при эксцентриситете 30 мм совершает 13 оборота в секунду. Диаметр эксцентрика 100 мм. Рассчитать мощность электропривода грохота если его производительность 2 кгсек при плотности материала 1600 кгм3 и высоте слоя 80 мм [].
Масса материала находящаяся в грохоте:
где -коэффициент разрыхления принимаем равным 05
Кинетическая энергия сообщаемая колеблющимся массам:
Работа затрачиваемая на преодоление трения в эксцентрике при коэффициенте трения fэ=0.06:
Скорость движения материала по грохоту:
Мощность затрачиваемая на преодоление трения материала о решето при коэффициенте трения fм=04:
Мощность электропривода грохота:
Подбор стандартного оборудования
Магнитный сепаратор У1-БММ представлен на рисунке 2.
Предназначен для выделения металломагнитных примесей. Блок магнитов — основной рабочий орган сепаратора. Сепаратор состоит из корпуса и магнитной колонки установленной на крышке корпуса.
Корпус представляет собой сварной полый цилиндр заканчивающийся в верхней части конусным патрубком в нижней - фланцем с отверстиями к которому подсоединен выпускной конусный патрубок.
Внутри корпуса в два ряда в шахматном порядке приварены лепестки для направления потока продуктов на поверхность магнитной колонки.
В корпусе имеется люк служащий для вывода колонки из корпуса и очистки магнитных блоков от задержанных примесей. Во время работы люк корпуса герметично закрывается дверью с помощью двух регулируемых замков. На внутренней стороне двери так же как и на корпусе приварены лепестки.
Магнитная колонка состоит из корпуса двух магнитных блоков перегородки из диамагнитного материала и основания с шариковыми опорами на которых колонка может проворачиваться для удобства очистки магнитов.
Продукт по конусу магнитной колонки попадает в кольцевой канал сепараторов где с помощью лепестков направляется на магнитные блоки. Металломагнитные примеси притягиваются к магнитам а очищенный продукт выводится через выпускной патрубок [2].
Рис. 2. Магнитный сепаратор
Ленточный конвейер представлен на рисунке 3. Предназначен для работы сотрудника по сортировке мусора. На движущейся ленте расположены твердые бытовые отходы которые в зависимости от материала сортируются мастером вручную. Модульная конструкция такого конвейера такова что его можно разбирать и транспортировать на производство без особых сложностей. Стойкое к коррозии покрытие конвейерной ленты обеспечивает долгую беспроблемную работу оборудования [3].
Рис. 3. Ленточный конвейер
Основными элементами конструкции вибрационного грохота представленного на рисунке 4. являются: привод короб и сита. Работа такого оборудования невозможна без привода. Он передает коробу частые вибрационные движения под воздействием которых решета закрепленные в нем просеивают материал
Рис. 4. Вибрационный грохот
Роторная дробилка представлена на рисунке 5.Механическая дробильная машина с жестко закреплёнными рабочими деталями — билами (лопатками) предназначенная для дробления материалов малой крепкости путём массивного быстрого вращенияроторас жёстко закреплёнными рабочими органами — молотками (билами) и многократными ударами кусков по отбойным плитам или решёткам.
Рис. 5. Роторная дробилка
Аэросепаратор (пневмосепаратор) представленный на рисунке 6 предназначен для обеспыливания и сухого разделения материалов на лёгкую и тяжелую фракции одновременно по размеру плотности и форме с эффективностью до 99%.
Подлежащий сепарации материал подается загрузочным устройством в зону минимальной скорости образуемую основаниями элементов усеченной конической формы где из него вертикальным потоком воздуха выдуваются вещества низкой плотности (преимущественно макулатура полимерная пленка текстиль). Тяжелая фракция выводится из сепаратора снизу цилиндрической части камеры разделения [5].
Рис. 6. Вертикальный аэродинамический сепаратор
Для равномерной и монослойной подачи материала в процесс сепарации электродинамический сепаратор представленный на рисунке 7 может быть установлен на вибрирующую деку (разработка Японии). Как видно дека сконструирована в виде лестницы образованной последовательно расположенными ступенями. Вибрирующая дека 3 поддерживается опорами 6 с пружинами 1 поглощающими вибрации. Опоры снабжены механизмами 5 регулирующими высоту и угол наклона деки на которой установлены линейные двигатели 2 (по одному на каждой ступени деки) [6].
Рис. 7. Электродинамический сепаратор
Аппаратcмешалкойпредставленныйнарисунке8длянейтрализацииисмешивания.Основнымиэлементами аппарата является корпус и механическое перемешивающее устройство.Вобщемслучаеоболочкакорпусасостоитизцилиндрическойчастисоединеннойскрышкойиднищемкоторыеимеютэллиптическуюконическуюполусферическуюилиплоскуюформу[7].
Рис. 8. Аппарат с мешалкой
Барабанная сушка представленна на рисунке 9 представляет собой сварной цилиндр – барабан на наружной поверхности которого укреплены бандажные опоры кольца жесткости и приводной зубчатый венец. Ось барабана может быть наклонена к горизонту. Принципработыбарабана довольно прост. На высушиваемую францию воздействуют топочные газы из горелки или горячий воздух. При этом происходит испарение влаги и обезвоживание фракции до необходимой влажности [8].
Рис. 9. Барабанная сушка
Конструкция одношнекового экструдера представлена на рисунке 10. Основными конструктивными элементами одношнекового экструдера являютсяприводсостоящийизэлектродвигателя14иредуктора1связанногомуфтой2сошнеком6бункера4подшипников3материального цилиндра8и формующего инструмента11.Все конструктивные элементы экструдера смонтированы на станине12 [9].
Рис. 10. Одношнековый экструдер
Экструдер для термопрессования представлен на рисунке 11. Пресс - экструдер содержащий полый корпус содержащий две зоны смешивания и уплотнения материала шнек установленный в корпусе с возможностью вращения на конусообразном валу при этом намотка шнека в зоне уплотнения материала имеет уменьшающийся шаг.
Рис. 11. Пресс - экструдер
После включения привода (условно не показанного на фиг.) из загрузочного бункера 19 обрабатываемая смесь поступает в зону смешения 2 полого корпуса 1 на винт 12 намотанный на коническую валовую часть 10 который захватывает ее своими витками и перемещается в осевом направлении к неподвижно установленному сепарационному диску 4 посредством пазов 6 в пазах 7 имеющихся на внутренней поверхности полого корпуса 1 при этом осуществляя наряду со смешиванием интенсивное извлечение жидкости из экструдируемой смеси.Жидкость выдавленная из смеси в зоне 2 через отверстие 8 отсасывается из корпуса пресс-экструдера 1 а оставшаяся смесь через пазы 5 в разделительном диске 4 поступает в зону уплотнения 3 и подхватывается соответствующими витками винта 13 конического вала установленного на детали 11 и подвергается окончательной герметизации путем перемещения смеси в осевом направлении до смещения сопла 14 установленного на выходном конце полого корпуса 1.Жидкость выделяющуюся из экструдируемой массы в процессе ее уплотнения в зоне 3 отсасывают из полости корпуса 1 через отверстие 9 а герметизируемую смесь выдавливают через отверстия 15 сменного сопла 14 [10].
Паровоздушныйгазификаторпредставленнарисунке12.Несортированные твердые бытовые отходы загружают в реактор шахтного типа (термореактор). ТБО проходят процесс сушки в зоне подсушки 2 где температура ТБО достигает 120-350°С производят нагрев и сушку слоя ТБО за счет теплообмена с фильтрацией потока газа подаваемого из зоны пиролиза 3. Удаляемую из ТБО влагу в виде водяного пара и легких летучих соединений с температурой не менее 120°С собирают в коллектор и направляют в теплообменник 6 для подогрева до температуры в пределах 500-700°С за счет теплоты термогаза. Подогретую смесь водяного пара и легких летучих вместе с горячим воздухом подают под слой твердого углеродистого остатка (ТУО) для организации процесса газификации [11].
Рис.12. Паровоздушный газификатор
Паровой котел с топкой представлена на рисунке 13. В исходный состав загрузки печи входят песок обеспечивающий дегазацию и сгорание горючих веществ ТБО а так же известняк и доломит связывающие значительные количества SO2 HCl и HF.В качестве остаточного продукта из печи выводится шлак а из системы пылеулавливания сыпучая зола с малым содержанием углерода сухая но содержащая токсичные вещества. Само по себе применение метода кипящего слоя не увеличивает скорость теплообмена между одиночным куском шихты и окружающим его газовым потоком [12].
Рис. 13. Паровой котел
Турбина для выработки электроэнергии представлена на рисунке 14. Отработавшие газы направляются в корпус турбокомпрессора где воздействуют на лопатки турбинного колеса. Колесотурбиныначинает вращаться и разгоняться преобразуя механическую энергию в электрическую [13].
Рукавныйфильтрпредставленнарисунке15.Принципдействиярукавногофильтраоснован на прохождении газообразного вещества через ткань накоторойосаживаютсявсемелкодисперсныепримесиипыль.
Конструктивно устройство рукавного фильтра включает несколько главных составляющих:
корпус для размещения в нем других конструктивных элементов;
фильтрующие элементы.
Рукава в большинстве устройств подвешивают внутри каркаса а для регулирования производительности очистки используют специальные клапаны. Главной отличительной особенностью у каждого производителя является устройство фильтрующих каналов (рукавов). В качестве материала для их изготовления используют полотно из хлопка шерсти стеклоткани или синтетических волокон. Подобное конструктивное решение позволяет минимизировать стоимость фильтрующих элементов [14].
Рис. 15. Рукавный фильтр
Адсорбцию газовых примесей обычно ведут в полочных реакторах периодического действия без теплообменных устройств; адсорбент расположен на полках реактора. Когда необходим теплообмен (например требуется получить при регенерации десорбат в концентрированном виде) используют адсорберы с встроенными теплообменными элементами или выполняют реактор в виде трубчатых теплообменников; адсорбент засыпан в трубки а в межтрубном пространстве циркулирует теплоноситель.
Очищаемый газ проходит адсорбер представленный на рисунке 16 со скоростью от 005 до 03 мс. После очистки адсорбер переключается на регенерацию. Адсорбционная установка состоящая из нескольких реакторов работает в целом непрерывно так как одновременно одни реакторы находятся на стадии очистки а другие — на стадиях регенерации охлаждения и прочее [15].
В ходе выполненной расчетно-графической работы провели расчет одного из основных аппаратов а именно плоский качающийся наклонный грохот с эксцентриковым приводом который входит в схему сортировки твердых бытовых отходов. Подобрали и описали оборудование входящее в схему сортировки. В качестве графического материала привели технологическую схему сортировки твердых бытовых отходов с учетом результатов подбора оборудования и ее описание.
Примеры и задачи по курсу оборудования заводов химической промышленности [Текст] Н. А. Козулин В. Н. Соколов А. Я. Шапиро ; ред. Н. А. Козулин. - М. ; Л. : Машиностроение 1966. - 491 с.