城市生活垃圾卧式气流分选机性能影响因素分析及结构设计

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随着经 济 和社 会 的 高速 发 展 、城 市 化 水 平 的迅速 提高 、居 民收 入与 消费水 平 的 日益增 长 ，城 市生 活垃圾的产生量迅猛增长。传统的处理方式如卫生填埋 、焚 烧 和堆肥 均存 在着 资源损 失 浪费 、严 重 污染 环境 和危 害人 民健 康等无 法 克服 的弊 病 。面对城 市生活 垃圾 污染 的严 重形 势 ，采 用无 害化 处 置 方 式势 在必行 。

完 善可 靠 的前 分选 技 术 是 实 现 垃 圾 综合 处 理 、提高资源利用率的前提和关键。典型的前分选工艺流程 为 采用 大 件 干 扰 物 分 拣 、二 级 滚 筒 筛 筛 分 、磁选 、风选等技术 ，辅以人工分选 ，对垃圾进行综合分选 ，最 终形 成厌 氧 发 酵N-、可 回收 物 、填 埋 物三 大 类别 。在前 分选 工序 中 ，金 属 物采用 磁选 技术 ，细 小 的砂石 和有 机物 采用 二 级 滚 筒 筛 筛5-)-，大 件 干扰 物 采用 人 工分 样 可获 得 较 好 的 分选 效 果 ，分选 难 度 最大、效果最差的是塑料和纸 的分选 。城 市生活垃圾中塑 料和 纸 的含量 高 ，约 占可 回收 物 体 积 的 50% ～70% ，重量的 15% ～18% ，资源化潜 力 巨大 。对 于塑料和纸的分选，最为有效的方法是气流风选 ，其工作 原理 是利 用 生活 垃圾 中 物质 密 度 的 不 同 ，通 过调节 合理 的工 艺参 数 ，在 分 选 气 流作 用 下 将 塑 料 和 纸与其 他 重物 质进 行 有效 分 离 ，达 到较 好 的纸 塑 分选效率 和纯度 · 。

国外-些 发 达 国家在城 市 生活 垃圾分 选领 域做了许 多工作 ，而且成套化 的产品也 已投入市场 (如德国和 日本 )，但 由于这些 国家生活垃圾 的源头分类工作 已十分细致，需要分选 的生活垃圾组分 比较简单 ，而 且其 含水 率很 低 ，这 就消 除 了垃圾 分选 的不利因素 ，能够获得较高的分选效率。而我国生活垃圾并 没有 实现 源头 分 类 ，需 要 分选 的 垃圾 组 分 极 为复杂 且含 水率 高 。实践 表 明 ：引进 、照搬 这些 国家 的成套 设备 往往 导致 较 低 的 分选 效 率 ，最终 造 成 设 备的 闲置和 资金 的 巨大浪 费 。

国 内 目前绝 大 多数分 选设 备 厂商提 供 的和垃 圾处 理企 业 自主研 制 的卧式 气流 分选 机普 遍存 在着 设备简陋、开放式 、结构不合理 、工艺参数不可调等弊病 ，致 使纸 塑分 选效果 差 。为此 ，笔 者通 过分 析关 键影 响 因素与 纸塑 分选 效 率 和纯 度 的 相 关性 ，设 计 合理 的城 市生 活垃 圾 卧式 气 流 分 选 机 ，探 寻 合 理 的 纸塑 分选工 艺 技术参 数 和 关 键 设 计 参 数 ，为 垃圾 处 理厂生 产 和卧式 气 流分选 机 的研 制提供 参考 和技 术支持 。

1 影 响 卧式气 流分选 机 性能 的因 素分析卧式气流分漾的主要性能指标有分选效率和纯度 ，影 响它 们 的因素 很 多 ，主要 有 以下 几个 方面 4，5。

1.1 物 料 因素 ：含水 率 、破 袋 率、缠 绕物状 况原生 垃圾 含水 率 高达 60% ，待分 选 纸 塑 粘连 渣土 、油 腻 等物 质影 响分选 效 果 。

卧式风选工艺往往 布置在滚筒筛筛 分工艺之后 ，垃圾在随滚筒筛旋转 、翻滚及移出过程中 ，塑料、纸之间及与其他垃圾成分 (如有机物等 )成团、纠缠状况 进- 步恶 化 ，不利 于 分 选 。另 外 ，破 袋 率 不 高 、缠 绕 物等 同样 影 响分选 效率 和纯 度 。

1.2 进料 因素 ：进料 方式 、物料 厚 度 、传 输 速 度 、落差1.2.1 进料 方 式 ▲ 料 方式 对 分 选 效 果 的 影 响 很大 ，其影响程度排 序为 ：混合 进料 <混合 进料 (抱团 )<混 合 进料 (抱 团且 高含水 率 )。

在非振动给料方式下 ，传输带上 的生活垃圾厚薄不 匀 、各成 分 相互 叠 加 、淤积 严 重 ，不 利 于 垃圾 的分选 。

在 振动 式 给料 方式 下 ，在- 定 程 度 上 可 改善 垃圾 的厚 冰 匀程 度 、淤积 和相互 纠缠 ，更 为主要 的是可改善各成分相互叠加状况 ，使纸塑等轻物质浮于垃圾 表 层 ，避 免相 互扰 动 而受到 的不 利影 响 ，利 于分选 。

当振动频率较低时，筛面上生活垃圾淤积严重 ；当振动频率较高时，淤积率有所下降 ，但仍有淤积现象存在 ；当振动频率很高、淤积率 已较低时 ，由于振动筛没有起到让生活垃圾翻滚的作用 ，生活垃圾 中大物料包裹小物料 ，致使振动筛的分选效率较低。

1.2.2 物料厚度。物料厚度较薄 时，分选效果好 ，但 厚度 过 小 ，分 选效 率低 ；物料 厚 度 较 厚 时 ，垃 圾 叠加 程度 大 、厚 冰匀 性差 、相互 纠缠 ，分 选效果 差 。

1.2.3 传输速度 。传输速度高 ，垃圾与气流的有效接 触 时间短 ，分选 效 果 差 ；速度 低 ，垃 圾 与 气 流 的 有效 接触 时 间长 ，分选效 果好 ，但 分选 效率 低 。

1.2.4 落差 。落 差小 ，则垃 圾受 气 流的有 效作 用 时间短 ，分 选效 果 差 ；落 差 大 ，虽 然垃 圾 受 气 流 的有 效作用 时间长 ，改 善 了分 选效 果 ，但设 备 占用空 间大 。

1.3 进 风 气流 因素 ：风速 、进风 角度1.3.1 风 速 。风速 较小 时 ，卧式 风漾 内的物料 所受到的向前的风力也较小 ，不足 以将生活垃圾 中相收稿 日期：2013-02-16作者简介：王霞(1965～)，副教授，高级工程师，安全评价员，硕士，在内蒙古机电职力技术学院机电工程 .4t，tt。

- -- - - 103 .---总第 283期 内 蒙 古 科 技 与 经 济对较 轻 的塑料 、纸 吹入轻 物质 槽 ，分 选效 果差 。

随着 风 速的 增 大 ，纸 塑分 选 效 果 逐 渐 变好 。但当风速 达到 -定值 时 ，该 风 速 应 已足够 将 所 有 的 纸塑吹进轻物质槽。且 当风力达到-定值之后 ，即使垃圾 物 质有- 定 的含 水 率 ，依 然 可 获得 较 佳 的分选效 率 。

继 续增 大速 度 ，对 纸塑 的分选 效率 有不 利影 响 ，- 方 面会将 中重 物质 吹入轻 物质槽 ，另 -方 面 ，气 流运 行极 不稳 定 ，在 靠 近 中重 物 质 槽 上 方会 产 生 -个 向下 的漩涡气 流 ，影 响纸塑 等轻 物质进 入轻 物质槽 。

导致分 选效 率 和纯 度 降 低 。同 时 ，相关 实 验 过 程 中还 发现 ，这种 漩 涡流 易将 已落 人 中重 物 质槽 的物 质重新带 起来 ，使得 这些 物质 或进 入轻 物质槽 ，或 返 回到重物质槽 ，或又落人中重物质槽。

经理论 分析 和 参 照 国 内相 关 研究 实 验 结 果 ，合理 的风速 范 围应 在 lOm/s～16m/s之间 。

1.3.2 进风 角度 。当进风 气流有 -定 角度 时 ，会 产生上 升气 流 ，垃 圾 沿 抛 物线 轨 迹 运 动 。随 着 风速 的增大 ，纸塑的升力增大 ，其在水平方 向能行进得更远 ，分选效果好 ，同时获得较高分选效率所需的风速也逐 步减 小 。

当气 流角度 增 加 到 -定 值 之 后 ，上 升 的 气 流易将 重物质 槽 出料 口附近 的 空气 吸 附进 来 ，使 槽 的上方 出现漩 涡气 流 ，易使 落 入 槽 中较轻 物 质 再 次 悬浮上来 ，- 些本 应 落 入 重 物质 槽 中 的 物 质 (如破 旧衣物 等 )则进 入 了轻物 质槽 内。

经理论分析和参照 国内相关研究实验结果 ，卧式 气流 分 选 机 不 适 合 利 用 水 平 气 流 (风 机 角 度 为0。)进 行塑 料和 纸 的分 选 。风 机 角度 在 10。～30。的范围时 ，都存在-个较宽的风速范围，使得纸塑的分选 纯度 和分 选效 率较 高 。

进风气流角度的增大、风速的提高，有利于轻物质进入 轻物 质槽 中 ，而 且抵 御 高 持 水 率 的 能力 tE逐步加强 。轻物质槽 和重物质槽的最佳长度 比值大约为 5：1。

2 城 市生 活垃 圾 卧式气流 分选 机结 构设 计提高卧式气流分漾纸塑分选效率和纯度应从设 备及 工 艺角度 整 体综合 考虑 。通 过影 响卧式 气流分选性 能 的 因素分 析及对 某垃 圾处 理厂 的实地 调研得 出 ，从 卧式气 流分 选设 备角 度考 虑 ，影 响纸 塑分选效率 和纯 度 的因素 主 要 有 物料 落 差 、进 风 气 流 角 度和风 速 。为此 ，合理 的卧式气 流分 漾 的物料 落差 、进风气流角度 、风速、总长度、中重物质槽和轻物质槽 的长度 比应在- 定 范 围 内可调 ，以便 根 据 不 同地区 、不 同季节 生活 垃 圾组 分 的特 征 相应 调 整 工 艺 参数 ，以满 足处 理 的需求 j。

拼接 可 调式 卧式 气 流 分 漾 由分 选 系 统 、进 风系 统 、集 料 系统 和循环 系统 4部 分组成 ，其 总体装 配结 构 见图 1。

图 1 可调拼接式卧式气流分漾结构2.1 分 选 系统分 选 系统是 对 卧式气流 分选 系统 与外 界环境 进行 隔绝 ，并完 成城 市生 活垃 圾纸 塑分选 的 主要部 分 。

- -.- - 104 - --采用 焊接 框架 外包 镀 锌 钢板 的封 闭 式箱 体 结 构 ，整个分选系统 由进风箱体段 、有窗箱体段 、无窗箱体段 、带门箱体段 、短箱体段和出风箱体段组成。另设若干的独立段箱体 ，总体长度可根据实际情况进行拼接 调整 ，以实现 不 同垃 圾处 理的要 求 。

箱 体左上 部设 置 落 料 斗 ，左侧 板 设 置 若 干 有 机玻 璃观察 窗 和 1个 门 ，前 侧板设 置进 风 口，后 侧板设置 出风 口。

2.2 进 风 系统进 风 系统 由轴流 风 机 、过渡 段 、气 流 加速 段 、软连接 段 、支架 、调 节手轮 等组成 。气 流角度 通 过旋转手 轮改 变气 流 加 速段倾 角 在 0。-40。的范 围 内可连续调 节 ，气 流风速 可 以通 过 调 节 风 机 的 叶片 角 度使风 速在 8m/s～30rn/s的范围 内可连续 调节 。

2.3 集料 系统集 料 系统 由轻 物 质槽 和 重 物 质槽 两 部 分 组 成 ，分 别用 于 收集纸 塑 和其 他 垃圾成 分 。采用 上 下两段式 结 构 ，通 过螺 栓将 两部分 连接 为- 体 ，其 内部结构可调 ，外部 由钢板 焊接 而成 ，中间集 料斜 面为 弹性材料 ，通 过调 节辊 调节 中重 物质槽 和轻 物质槽 的长度 。

为保 证分 选系统 中的 气 流流 动 状 态稳 定 ，防止 外 部气流 由出料 口进 入 箱体 扰 乱 内部 流场 ，将 出料 口设 计成 柱状 ，中间加 装 三个 低 速 旋 转 叶 片。重 物 质 槽和轻 物 质 槽 的 总 长 8 500mm，重 物 质 槽 的 长 度 在1 O00mm ～3 O00mm，轻 物 质 槽 长 度 5 500ram ～7 500ram范 围 内可 连续 调节 。见 图 2。

图 2 集料系统3 结论通 过理论分析 和实验测试 ，得 出影 响纸 塑气 流分选 纯度 和效率 的主要 因素有物 料落差 、进 风气 流角度和风速 。通过 箱体段 的拼接调 节总长 ，调 节辊 调节 中重物质槽 和轻 物质槽 的长度 ，气 流角度 和风速 分别通过旋-：y-轮改 变 气流加 速 段倾 角和 调节 风 机 的 叶片角度在-定 范围 内连续 调节 ，所设 计 卧式气 流分选 机的工艺参数可根据不同地区、不同季节生活垃圾组分的特征 进行相应调整 ，满 足处理 的需求 。