天津水工業(yè)工程設備有限公司
張大群 金宏 曹鐸

一、研究課題的提出

　　遵照天津市科委關于我市環(huán)保產業(yè)發(fā)展的統(tǒng)一計劃布置，天津市水工業(yè)工程設備有限公司主持并有天津甘泉集團共同參加的《城市生活垃圾減量化技術研究》課題，在各級領導及專家的大力支持下順利完成。旋轉式垃圾破碎篩分機及桁車式翻堆機研制成功,并于2002年9月29日通過專家驗收。

　　1、環(huán)保產業(yè)發(fā)展的現狀
　　近年來,中國把環(huán)境保護確立為一項長期堅持的基本國策，確立了環(huán)境保護與經濟社會協(xié)調和持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。隨著環(huán)境保護產業(yè)的深入發(fā)展，我國環(huán)保產業(yè)的技術水平已有了較大的提高，在個別領域已躋身于國際先進的行列，特別是城市污水治理使城市建設、環(huán)境保護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)保產業(yè)技術水平有待提高，與國際先進技術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、處理技術落后、設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不能滿足現代城市經濟發(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無害化、減量化、資源化的專用設備，已到了刻不容緩的地步。天津作為北方的環(huán)保產業(yè)基地，卻環(huán)保產業(yè)發(fā)展起步較晚，其技術水平遠不及南方環(huán)保產業(yè)發(fā)展地區(qū)。因此我們應抓住機遇急起直追，去開發(fā)研制科技含量高的固體廢棄物處理的專用設備是十分必要的。

　　2、針對存在問題制定開發(fā)研制目標
　　針對現有垃圾環(huán)保專用設備發(fā)展中，存在垃圾處理、污泥堆肥技術落后、性能單一、缺乏市場占有率、與國際上先進技術水平相比，差距較大等問題，加大了對固體廢棄物專用設備的研制開發(fā)力度。在消化吸收國外先進技術和經驗的基礎上，結合我國的具體國情，沿著技術性能先進、設備性能可靠、管理運行方便、經濟合理的技術路線，開發(fā)研制出了新一代固體廢棄物處理與處置專用設備成果。力求加速轉換成生產力，以盡快實現固體廢棄物專用設備的產業(yè)化。重點研制的設備“旋轉式垃圾破碎篩分機及桁車式翻堆機”，這兩項產品為固體廢棄物處理及處置過程中的關鍵機械設備。研制中，力求做到“高起步、高新技術、高效率、低能耗”，并達國內先進水平。

二、研制過程中重點解決的問題

　　1、旋轉式垃圾破碎篩分機
　　該機是垃圾綜合處理，“予處理階段”的關鍵專用機械設備。它可實現對混合垃圾進行破碎和篩分兩種功能，使處理效果更加理想。原始垃圾經篩選后，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成復雜，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，未經分類。這給予處理帶來很大困難，無法進行資源利用。特別是垃圾中含有大量的長纖維物質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等。以往使用的篩分機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，勞動強度大、篩分效率低。為解決這些問題，在旋轉式垃圾破碎篩分機的研制中，特別設計了螺旋式推進導葉裝置。該裝置成功實現了破碎、篩分融為一體的功能，為垃圾破碎、篩分設備的發(fā)展邁出了可喜的一步。

　　2、桁車式翻堆機
　　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，實現生化反應，可使堆體迅速升溫，實現垃圾、污泥中有機物質迅速降解，同時將病源菌類充分殺死，達到無害化、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機及送風系統(tǒng)向垃圾、污泥堆體內部進行強制注入大量的空氣，實現好氧處理的目的。此種工藝方法需配置大量的專用機械設備，而且空氣進入堆體內部阻力較大，可能導致垃圾、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。
　　桁車式翻堆機是一種通過對垃圾、污泥堆體進行強制翻倒而實現垃圾、污泥靜態(tài)好氧發(fā)酵的專用機械設備。通過對堆體定時進行翻倒，既可實現堆體與空氣充分接觸。該機可取代復雜的強制通風系統(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、旋轉式垃圾破碎篩分機（見圖1）

　?。?）結構型式及工作原理
　　該機設有一個進料口和兩個出料口。新鮮城市垃圾，經皮帶運輸機送至旋轉式垃圾破碎篩分機進料口，經進料口進入予攪拌破碎段。設計中把該機分為“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、長纖維物進行打碎及撕裂處理，破壞垃圾粘團現象。經予處理后的垃圾，均勻的進入篩分筒（篩分段）內。在篩分滾筒中央部位，沿軸向設有螺旋式推進導葉裝置，它與篩分滾筒為同軸差速同向轉動，并將篩分滾筒內腔，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，影響篩分效果。同時螺旋式推進導葉片與篩分滾筒內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，進一步碾碎、撕裂并可隨時刮掉粘在篩分滾筒內壁上的垃圾粘結物。以保證篩分質量，并保證機組正常運轉。篩下物經Ф40mm的篩孔分離后從主出料口流出，篩上物（塑料袋）等經副出料口分離出。關于隨季節(jié)、地域不同、成分差異較大的垃圾可通過適當延長篩分時間來保證篩分效果。試驗中發(fā)現，該機處理規(guī)模隨上料的多少而變化，當連續(xù)勻足量供料時，其日處理規(guī)模達到130 t/d。
　　該機將破碎及篩分功能融為一體，既提高了篩分效果、保證篩分質量，又提高了篩分效率。
　　（2）設備的機械性能及主要技術參數
　　外形尺寸：（長×寬×高）6×4.2×4.08 m
　　處理規(guī)模：130 t/d
　　電機功率：7.5 kw
　　篩分孔徑：Ф40 mm
　　篩分效率：>85%
　　主軸轉數：12 r/min
　　滾筒轉數：8 r/min
　　滾筒直徑：1.5 m
　　滾筒長度：3.4 m
　　篩分進料口：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
　　⑴結構形式及工作原理
　　該設備由桁車、翻倒小車、翻倒輪、驅動裝置等主要部件組成。桁車作為承重梁，承擔著整個翻堆機的全部的靜載荷及工作中動載荷，并帶動整機沿固定在倉體側墻上的軌道實現縱向往復移動。翻倒小車懸掛在桁車下面，可沿固定在桁車上的軌道，做橫向往復移動。翻倒輪安裝在翻倒小車的下部，隨翻倒小車橫向行進的同時，自身定向旋轉吃進料堆，實現翻倒垃圾、污泥堆體的目的。翻倒輪吃進量可根據需要進行調整。在實驗中，當堆高0.7m,翻倒輪吃進0.55m時,產量可達119 t/d。該設備結構簡單、安裝靈活。
　?、平Y構尺寸及主要技術指標
　　處理規(guī)模：>100 t/d
　　機組電機功率：5.12kw
　　桁車寬度：1 m
　　桁車跨度: 5 m
　　桁車行進速度：6.04 m/min
　　翻倒小車行進速度：0.918 m/min
　　翻倒輪轉速：140 r/min
　　翻倒輪吃進深度：0～0.55m

四、經濟效益分析

　　初步估計，按全國（不包括小城鎮(zhèn)）每年平均產垃圾1.9億噸計算。如果十分之一用于堆肥，則每年需要旋轉式垃圾破碎篩分機640臺，假如我們能占六分之一的市場，則每年需108臺，可實現年產值1620萬元，毛利潤500余萬元，翻堆機若按篩分機的二分之一銷售，則可實現年產值410萬元，實現利潤140萬元。旋轉式垃圾破碎篩分機及桁車式翻堆機的試驗成功，即將用于示范工程，接受工程實踐的檢驗，進一步完善其使用功能，更好的為生產服務。