一種城市生活垃圾壓榨脫水裝置的製作方法

2023-10-10 21:33:14

專利名稱：一種城市生活垃圾壓榨脫水裝置的製作方法
一種城市生活垃圾壓榨脫水裝置
背景技術：
隨著我國城市化進程的加快，城市中城市的生活垃圾與日俱增。目前生活垃圾的處置方法有兩種一是採用衛生填埋的方法；二是將垃圾送入垃圾焚燒場進行焚燒發電。 前者不僅佔用大量的土地，而且垃圾填埋場產生的垃圾滲濾液和散發的惡臭氣體對環境造成嚴重汙染。歐洲不少國家已明令禁止採用填埋的方法處置城市生活垃圾。因此，目前垃圾焚燒發電處置法已經成為唯一可被接受的垃圾處置方法。由於城市生活垃圾中含有大量的餐廚垃圾(剩飯菜、果蔬殘渣等)、園林垃圾和糞便汙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。採用焚燒發電的處置方法雖然可以使垃圾減量， 而且還可以回收垃圾中的能源實現垃圾資源化利用。然而，由於城市生活垃圾的含水量過高時不能自持燃燒，必須外加煤炭或重油才能使垃圾燃燒。在此種情況下，垃圾焚燒電廠實質上成了變相的燃煤(油)電廠。研究表明，垃圾燃燒熱值一般較低(小於4000kJ/kg)，焚燒時大量熱能被消耗於水分蒸發，不僅降低了發電量，且增加了垃圾焚燒爐建造和維護費用。更是垃圾焚燒電廠產生二惡英的誘因之一。另外垃圾焚燒電廠產生大量難於處理的垃圾滲濾液和惡臭，也惡化了工作環境和電廠周圍的環境。本發明揭示了一種能夠使城市生活垃圾的含水量降低至25%以下的垃圾脫水裝置。該裝置藉助於液壓裝置產生的每平方釐米600至1000公斤的強大壓力將垃圾中含水量高的生物質垃圾同難於被生物降解的其它垃圾分離。這種裝置不僅大幅度地提高了垃圾的熱值，提高單位重量垃圾的發電量，而且也避免未經壓榨處理的城市生活垃圾焚燒發電時所產生的上述種種問題。經本發明揭示的垃圾壓榨裝置處理後的城市生活垃圾被分成兩部分一部分是含水量很低的、主要由難於被生物降解的垃圾成分(主要是塑料、紙張、廢棄的橡膠製品、廢棄的織物和脫水園林垃圾等)組成的幹組分；另一部分是含水量高、呈半固體狀的、由城市生活垃圾中的可生物降解的成分組成的溼組分。前者除了作為高熱值發電燃料之外，還可以被製成垃圾衍生的燃料，用於需要化石燃料的其它工業部門(如水泥廠)。後者可以作為沼氣發酵的原料生產沼氣和肥料。從而達到城市生活垃圾的完全無害化和資源化利用的目標。發明的內容本發明揭示的城市生活垃圾壓榨脫水裝置如

圖1所示，由垃圾儲存倉(1)、垃圾破碎裝置O)、垃圾進料機構(3)、垃圾壓榨缸G)、液壓壓榨機構(5)、液壓動力包(6)和自動控制系統(7)等七大部分組成。詳細結構如下1-垃圾儲倉；2-破碎機構，2a-輥軸，2b-破碎刀片；3-垃圾進料機構，3a-預壓垃圾進料倉，3b-預壓推頭，3c-固定的半園弧形垃圾預壓缸缸壁，3d-預壓液壓油缸；4-垃圾壓榨缸，4a-不鏽鋼圓筒形壓榨缸，4b-壓榨缸堵頭， 4c-堵頭電動升降機構；5-液壓壓榨機構，5a-壓榨推頭，5b-壓榨液壓油缸；6-液壓動力包；7-自動控制系統。在垃圾轉運站經過初步壓縮後的城市生活垃圾由垃圾壓縮轉運車傾倒入垃圾儲存倉(1)中。經過設置在垃圾儲存倉(1)下部的垃圾破碎裝置( 破碎後的垃圾進入垃圾進料機構(3)的預壓進料倉(3a)中。在垃圾進料機構的呈半園弧形的液壓推頭(3b)的推壓作用下，垃圾預壓進料倉(3a)中的垃圾進入由液壓推頭(3b)與固定的半園弧形垃圾預壓榨缸缸壁(3c)形成的垃圾預壓榨缸中。當液壓推頭(3b)與預壓榨缸缸壁(3c)接觸時， 自動控制系統(7)設置在預壓液壓推頭(3b)上的位置傳感器發出停止信號，後者經放大自動控制系統(7)放大後停止液壓推頭運動的同時，啟動液壓壓榨機構( 。後者的軸線與垃圾進料機構(3)的預壓榨油缸(3d)的軸線相互垂直。儲存在預壓壓榨缸中的垃圾在液壓壓榨機構(5)的厚圓餅形垃圾壓榨推頭(5a)的推壓作用下，進入垃圾壓榨缸0)。後者由缸壁上布滿孔徑為8-20毫米圓孔的，用耐鏽蝕的材料製成的圓筒形壓榨缸Ga)和其端部的堵頭Gb)組成。後者在電動升降機構Ge)的推拉作用下，可以上、下移動，控制垃圾壓榨缸的開放和關閉。圓筒形壓榨缸缸壁上眾多的圓形孔作為可被生物降解的垃圾成分在壓榨過程中形成的半固體狀溼組分的排出口。進入垃圾壓榨缸中的垃圾，在垃圾壓榨推頭(5a)的強大壓榨力作用下，垃圾溼組分排出壓榨缸，不易被生物降解的垃圾幹組分則滯留在壓榨缸中。從而實現垃圾幹、溼組分的分離。當壓榨推頭(5a)到達預先設定的行程和壓強值(每平方釐米600-1000公斤)時，向自動控制系統(7)發送信號。後者經放大後終止壓榨推頭(5a)施壓作用的同時，啟動壓榨缸堵頭Gb)的電動升降機構Ge)，向上升起壓榨缸堵頭。壓榨推頭將幹組分推出壓榨缸(4)後，自動控制系統(7)指揮壓榨缸堵頭Gb) 的電動升降機構Ge)將堵頭下降，使之恢復至關閉狀態。垃圾壓榨推頭(5a)回復到它的原始位置。從而完成從垃圾進料到垃圾幹、溼組分的壓榨分離的全過程。本發明揭示的城市生活垃圾壓榨脫水裝置的各機械結構部件的尺寸和力學計算由單位時間要求的垃圾處理量和要達到的垃圾脫水程度決定。各關鍵部件的相關計算方法陳述如下1.計算所需的參數的收集和計算(一 )城市生活垃圾幹、溼組分的重量和體積的計算方法採集100公斤具有代表性的城市生活垃圾，人工分揀出難以被生物降解的垃圾成分(塑料製品、廢棄的紡織物、園林垃圾、橡膠製品和動物骨頭等)。晾乾後，稱重，得垃圾幹組分重量(設定為Gtty)。溼組分重量(設定為Gwrt)為100-Gtoy。幹組分在城市生活垃圾中所佔的比例為Gdry/100。( 二)未經壓榨處理的城市生活垃圾容重的測定方法將未經壓榨處理的城市生活垃圾裝入一已知體積為ν和重量為g的容器中，稱重的得垃圾和容器的總重為gt，按下式計算未經壓榨處理的垃圾的容重Pmix Pmix = (gt-g) /ν (公斤 / 升)(三)在設定的壓榨壓力狀態下垃圾幹組分容重Pdry的測定方法用6-8毫米厚鋼板焊一個底部封閉的長寬高各為50釐米的正方體形容器。將後者放置在堅固的地面上。將分揀出的垃圾幹組分用垃圾破碎裝置破碎後稱取重量(假設為 Wtty)，裝入該容器中。將一塊邊長為49. 5釐米、厚度為1釐米的正方形鋼板水平地壓在容器中垃圾幹組分的表面。向上述厚鋼板上疊加鋼塊直至容器中的垃圾幹組分不能再被壓縮為止。量取垃圾於組分表面距容器上沿的距離並計算出容器中壓縮後的垃圾幹組分的厚度 d。稱取正方形鋼板和疊加的鋼塊的總重量Ww按下式計算垃圾幹組分承受的壓強1 Fa = ffw/50 X 50 (kg/cm2)4
若！^在數值上等於要求的壓強時，按下式計算在設定的壓榨壓力狀態下垃圾幹組分的容重Ptoy Pdry = Wdry/ (d X 50 X 50) (kg/cm3)(四)計算園弧形預壓榨推頭(3a)的寬度B和高度(與預壓榨缸的內徑相等)D當要求設計的垃圾壓榨脫水裝置的垃圾處理能力為G噸/小時，完成一個壓榨循環的時間為H分鐘時，則該垃圾壓榨脫水裝置的每一次壓榨循環的垃圾處理量(設定為W) 為W = HXG/60(噸)其體積為；Vfflix = ff/Pfflix這些參數也是垃圾破碎裝置的選型依據。垃圾破碎裝置可以是市售的單轉子或雙轉子型破碎機。其作用是破碎包裝垃圾的塑膠袋子和粗大的垃圾。若垃圾進料機構(3)中的垃圾預壓進料倉(3a)設計為長方形。則其在預壓榨推頭的液壓油缸(3c)的軸線垂直方向上的尺寸與預壓榨推頭(3b)的寬度(BJ相等。其另一方向的尺寸(也就是預壓榨推頭的衝程)(Bb)按下式計算確定Bb = Vmix/(DBl) (釐米)(五)要進行壓榨處理的城市生活垃圾在一個壓榨循環中，從預壓榨缸進入壓榨缸的垃圾經壓榨後得到的幹組分的體積(Vtoy)也就是壓榨缸的容積可由下式求得Vdry = WX Gdry/(100 X Pdry)(升)壓榨缸的長度可由下式求得L = Vdry/(1/4 Π D2)(六)半園弧形的液壓推頭(3b)與固定的半園弧形垃圾預壓榨缸缸壁(3c)形成的垃圾預壓榨缸的體積(Vpm)由下式計算求得Vpre = 1/4 Π D2Bl (立方釐米)(七)預壓榨推頭(3a)所需的推力可以利用下述實驗確定將有代表性的城市生活垃圾裝入到一個體積為Vtest的方形容器中，裝滿後，在垃圾的表面放置一塊重量已知的、 尺寸與方形容器相配的鐵板。向鐵板上面添加重物，直至容器中的垃圾體積縮小^乂㈣倍為止。稱取鐵板和添加的重物的重量(公斤)，利用鐵板的面積計算將垃圾壓縮
時所需的壓強⑴公斤/平方釐米)。則所需的垃圾進料機構(3)中預壓榨推頭(3a)的推力為Q R &公斤。(八)若通過小型壓榨實驗證明將城市生活垃圾中，可被生物降解的組分(溼組分)被壓榨成為半固體狀的膠體物質與不可生物降解的組分(幹組分)相互分離時，需要向單位面積上施加的壓力為％公斤時，則為實現城市生活垃圾壓榨脫水的目的，液壓壓榨機構(5)需向垃圾壓榨推頭(5a)提供的推力(F)由下式求得F = l/4Qp Π D2 (公斤)發明實施例本發明揭示的城市生活垃圾壓榨脫水裝置的工作原理和各個部件的設計計算方法，可以藉助於下述實施例得到更加明確的說明。但是，這並不意味著本發明揭示的城市生活垃圾壓榨脫水裝置的工作原理和各個部件的設計計算方法僅限於這些實施例。
根據該區垃圾的產量，決定採用每小時處理量G為25噸的城市生活垃圾壓榨脫水裝置。根據為該垃圾壓榨脫水裝置配套的其他設備的工況，決定將裝置完成一次壓榨脫水循環的時間H定為0. 5分鐘。則一個壓榨循環處理的垃圾重量W為W = HXG/60 = 0. 5X25/60 = 0. 21(噸)通過實驗測得深圳市南山區未經壓榨處理的城市生活垃圾的容重為每立方米 0. 25噸。一次壓榨循環處理的城市生活垃圾的的體積Vmix為Vmix = W/0. 25 = 0. 21/0. 25 = 0. 84 (立方米)若將圓弧形預壓榨推頭的寬度&設計為1500毫米，推頭的壓榨衝程 設計為 1500毫米，則推頭的高度(即圓弧形預壓榨推頭的直徑D)為D = O. 84/ (1. 5X1.5) = 0. 373 (米)在預壓榨推頭的作用下，進入預壓榨缸內的垃圾體積為Vpre = V4 Π D2XBl = V4 X 3. 142X0. 3732 XL 5 = 0. 165(立方米)由上述數據可以得出，經過預壓榨後垃圾體積縮小的倍數為VmlxZVpre = 0. 84/0. 165 = 5. 1 倍採用本發明揭示的預壓榨推頭所需的推力的實驗測定方法可以求出所需配置的預壓油缸的工藝參數。採用本發明揭示的確定城市生活垃圾中可被生物降解的垃圾成分(溼組分)和難以被生物降解的垃圾成分(幹組分)的測定方法，測得100公斤深圳市南山區的城市生活垃圾中含有約60公斤(Gwet)的溼組分和40公斤(Gtoy)的幹組分。則一個壓榨循環處理的垃圾中的幹組分的重量為Gdry = WX40/100 = 0. 21 X0. 4 = 0. 084 (噸)通過本發明揭示的測定方法，測得垃圾幹組分在設定的壓榨推頭的壓榨力作用下的容重為每立方米0.8噸，則幹組分在壓榨缸中的體積為Vdry = Gdry/0. 8 = 0. 084/0. 8 = 0. 105 (立方米)則多孔圓筒狀壓榨缸的長度L應該為L = Vdry/ (1/4 Π X D2) = 0. 105/ (0. 25 X 3. 142 X 0. 3732) = 0. 96 (米)所需壓榨油缸的活塞杆衝程T為T = L+B = 0. 96+1. 5 = 2. 45 (米)已知壓榨所需壓強90MPa，液壓壓榨機構(5)需向垃圾壓榨推頭(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 (噸)
權利要求
1.本發明揭示的一種城市生活垃圾壓榨脫水裝置的特徵在於，所述的城市生活垃圾壓榨脫水裝置由垃圾儲倉、垃圾破碎裝置、垃圾進料機構、垃圾壓榨缸、液壓壓榨機構、液壓動力包和自動控制系統等七大部分組成。
2.權利要求書1所述的垃圾進料機構的垃圾預壓榨進料倉的特徵在於，所述的垃圾預壓榨進料倉為長方形。其長邊與進料機構中的預壓榨推頭的寬度(BJ相等，其另一邊的尺寸(Bb)與壓榨推頭的衝程相等，由下式計算求得Bb = Vfflix/(D Bl)(釐米)式中的Vmix為每次進入預壓榨缸的垃圾體積；D為垃圾預壓榨缸的直徑。
3.權利要求書1所述的垃圾進料機構的特徵在於，其由半圓弧形預壓榨缸缸壁和半圓弧形預推頭所形成的預壓榨缸的體積(VpJ由下式決定Vpre = 1/4 Π D2Bl
4.權利要求書1所述的垃圾進料機構的特徵還在於，其預壓榨推頭所需的推力由下述實驗取得的數據確定將有代表性的城市生活垃圾裝入到一個體積為Vtest的底部有多個直徑為12毫米的方形容器中，裝滿後，在垃圾的表面放置一塊重量已知的、尺寸與方形容器相配的鐵板。向鐵板上面添加重物，直至容器中的垃圾體積縮小至乂唚/^^倍為止。稱取鐵板和添加的重物的重量(公斤)，利用鐵板的面積計算將垃圾壓縮Vmix/VPM倍時所需的壓強 (Q公斤/平方釐米)。則所需的垃圾進料機構中預壓榨油缸的推力為QRB^公斤。
5.權利要求書1所述的垃圾壓榨缸的特徵在於，其外形為多孔的長圓筒狀結構。它的內徑與預壓榨缸的內徑相等。它的一端與預壓榨缸相對接，另一端設置有一個由電動升降機構控制其開、關的堵頭。其容積(Vtoy)由下式確定Vdry = WxGdry/(IOOxPdry)式中，W為壓榨脫水裝置每一個壓榨循環的垃圾處理量(公斤)；Gdry為要進行壓榨處理的城市生活垃圾中去掉溼組分以後的幹組分的重量；Pdry為垃圾幹組分在壓榨狀態下的容重。垃圾壓榨缸的內徑(D)與垃圾預壓榨缸的內徑相等，其長度(L)由下式確定L = 4V/ ( Π D2)式中，V為垃圾壓榨缸的容積；Π為圓周率。
6.權利要求書1所述的自動控制系統的特徵在於，垃圾預壓榨推頭運動受位置傳感器控制；垃圾壓榨程度受設置在壓榨缸堵頭上的壓力傳感器控制。
7.本發明揭示的一種城市生活垃圾壓榨脫水裝置的特徵在於，其設計參數由實驗取得。即，從已知重量的有代表性的城市生活垃圾中，人工分揀出難以被微生物降解的垃圾成分，晾乾後稱重得垃圾中幹組分的含量；通過本發明揭示的重物壓榨實驗測定分揀出的幹組分的容重；利用容器測定法測定未經壓榨處理的城市生活垃圾的容重。
全文摘要
本發明揭示了一種能夠使城市生活垃圾的含水量降低至25％以下的垃圾壓榨脫水裝置。該裝置由垃圾儲存倉、垃圾破碎裝置、垃圾進料機構、垃圾壓榨缸、液壓壓榨機構、液壓動力包和自動控制系統等七大部分組成。藉助於裝置中的液壓裝置產生的每平方釐米600至1000公斤的強大壓力將垃圾中含水量較高的生物質垃圾成分同難於被生物降解的其它垃圾成分分離。
文檔編號B30B9/06GK102442010SQ20111004907
公開日2012年5月9日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者張涉, 袁承啟, 袁藝東, 陸曉春, 馬輝文 申請人:深圳市龍澄高科技環保有限公司