Помощь студентам в учебе
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ТВЁРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА .
|
РЕФЕРАТ 3
ОГЛАВЛЕНИЕ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТХОДОВ И МЕТОДЫ ИХ УТИЛИЗАЦИИ 9
1.1 Общие сведения об отходах 9
1.2.Контроль и правовые основы обращения с отходами 15
1.3.Основные методы переработки твердых отходов 19
1.4 Проблемы утилизации ТБО на полигонах 40
1.5 Выводы по главе 1 42
2. ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ
ТВЁРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ (ТБО) 44
2.2 Вертикальные прессы для мусора 45
2.3 Горизонтальные пресса для ТБО 47
2.4 Стационарные прессы 50
2.5 Компакторы 51
2.6 Шнековые пресса 52
2.7 Компактор для сбора отходов 54
2.8 Биокомпакторы 55
2.9 Брикетный пресс 56
2.10 Вальцовой пресс 57
2.11 Штемпельные прессы 58
2.12 Выводы по главе 2 60
3. РЕЖИМЫ ПРЕССОВАНИЯ ТБО 61
3.1 Подпрессовка и выдержка ТБО 61
3.2 Подогрев 62
3.3 Выводы по главе 3 65
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ТБО 67
4.1 Влияние давления и плотности на процесс прессования 67
4.2 Энергозатраты при прессовании ТБО 73
4.3 Выводы по главе 4 77
5. ПРИМЕНЕНИЕ КОНТРОЛЛЕРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРЕССОВАНИЯ ТБО 78
5.1 Электрическая схема управления прессом 81
5.2 Выводы по главе 5 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
ОГЛАВЛЕНИЕ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТХОДОВ И МЕТОДЫ ИХ УТИЛИЗАЦИИ 9
1.1 Общие сведения об отходах 9
1.2.Контроль и правовые основы обращения с отходами 15
1.3.Основные методы переработки твердых отходов 19
1.4 Проблемы утилизации ТБО на полигонах 40
1.5 Выводы по главе 1 42
2. ПРЕССОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ
ТВЁРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ (ТБО) 44
2.2 Вертикальные прессы для мусора 45
2.3 Горизонтальные пресса для ТБО 47
2.4 Стационарные прессы 50
2.5 Компакторы 51
2.6 Шнековые пресса 52
2.7 Компактор для сбора отходов 54
2.8 Биокомпакторы 55
2.9 Брикетный пресс 56
2.10 Вальцовой пресс 57
2.11 Штемпельные прессы 58
2.12 Выводы по главе 2 60
3. РЕЖИМЫ ПРЕССОВАНИЯ ТБО 61
3.1 Подпрессовка и выдержка ТБО 61
3.2 Подогрев 62
3.3 Выводы по главе 3 65
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ТБО 67
4.1 Влияние давления и плотности на процесс прессования 67
4.2 Энергозатраты при прессовании ТБО 73
4.3 Выводы по главе 4 77
5. ПРИМЕНЕНИЕ КОНТРОЛЛЕРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРЕССОВАНИЯ ТБО 78
5.1 Электрическая схема управления прессом 81
5.2 Выводы по главе 5 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
Актуальность темы
В современном мире скопление отходов, хранение и вывоз их на полигоны является очень острой проблемой, которая с течением времени становится все острее. Обычно отходы вывозятся на свалки, которые расположены недалеко от населенных пунктов. При этом размеры свалок увеличиваются с громадной скоростью, и нередко достигают близ лежащих населенных пунктов. На очень больших расстояниях размещение свалок требует громадных экономических затрат, так как тратятся огромные средства на бензин, и уходит много времени на транспортировку отходов.
Из-за близкого соседства свалок с населенными пунктами, они негативно влияют на здоровье людей и животных, и приводят ко многим заболеваниям, даже с летальным исходом. Также разлагающийся мусор отравляет почву и водоемы вблизи населенных пунктов.
В глубинах мусорных свалок происходит процесс разложения, в котором участвуют анаэробные бактерии. Вследствие этих процессов выделяются токсичные биологические газы, одним из компонентов которых является метан. На месте свалок и на прилегающих территориях происходит заражение грунтов, неприятный запах разносится ветром на большое расстояние, который очень часто достигает близлежащих населенных пунктов. Жители, которые живут неподалеку от свалок, жалуются на плохое самочувствие, а у некоторых от ядовитых испарений развиваются раковые опухоли.
Целью работы является оценка и анализ характеристики отходов и их утилизации. Анализ существующего прессового оборудования для переработки отходов, исследование режимов прессования и процесса прессования, а также применение контроллеров для управления процессом прессования.
Для достижения поставленной цели решались следующий задачи:
1. Проанализировать виды отходов и способы их утилизации.
2. Сделать исследование применяемого прессового оборудования при переработке отходов.
3. Изучить режимы прессования.
4. Провести исследование процесса прессования ТБО.
5. Исследовать применяемость контроллеров для управления процессом прессования ТБО.
Объект исследования - прессовое оборудование перерабатываемые отходы, контролеры и электронные схемы, устанавливаемые на пресса.
Предмет исследования - технология и режимы прессования, переработанные отходы, работа контроллеров.
Новизна исследования:
1) Анализ и оценка режимов прессования ТБО.
2) Исследование влияния давления и плотности на процесс прессования.
3) Исследование энергозатрат при прессовании.
4) Совершенствование процесса прессования.
По результатам настоящей работы были сделаны публикации на различных научных конференциях разного уровня.
Название тезисов статьи Место публикации Дата публикации
Сравнение вертикальных и горизонтальных прессов для ТБО Кемерово, 1Х Международная научно-практическая конференция «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» 26 ноября 2015 года
Основные виды переработки твёрдых бытовых отходов Махачкала, Материалы Х1 международной научно-практиче
ской конференции «Актуальные проблемы обеспечения устойчивого экономического и социального развития регионов» 20 марта 2016 года
Моделирование процесса прессования отходов из древесины Тюмень, VIII Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные проблемы науки» 15 мая 2016 года
Структура и объём диссертации: работа состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка, включающего 29 наименования. Работа изложена на 90 страницах, включает 32 илюстрации и 6 таблиц
В современном мире скопление отходов, хранение и вывоз их на полигоны является очень острой проблемой, которая с течением времени становится все острее. Обычно отходы вывозятся на свалки, которые расположены недалеко от населенных пунктов. При этом размеры свалок увеличиваются с громадной скоростью, и нередко достигают близ лежащих населенных пунктов. На очень больших расстояниях размещение свалок требует громадных экономических затрат, так как тратятся огромные средства на бензин, и уходит много времени на транспортировку отходов.
Из-за близкого соседства свалок с населенными пунктами, они негативно влияют на здоровье людей и животных, и приводят ко многим заболеваниям, даже с летальным исходом. Также разлагающийся мусор отравляет почву и водоемы вблизи населенных пунктов.
В глубинах мусорных свалок происходит процесс разложения, в котором участвуют анаэробные бактерии. Вследствие этих процессов выделяются токсичные биологические газы, одним из компонентов которых является метан. На месте свалок и на прилегающих территориях происходит заражение грунтов, неприятный запах разносится ветром на большое расстояние, который очень часто достигает близлежащих населенных пунктов. Жители, которые живут неподалеку от свалок, жалуются на плохое самочувствие, а у некоторых от ядовитых испарений развиваются раковые опухоли.
Целью работы является оценка и анализ характеристики отходов и их утилизации. Анализ существующего прессового оборудования для переработки отходов, исследование режимов прессования и процесса прессования, а также применение контроллеров для управления процессом прессования.
Для достижения поставленной цели решались следующий задачи:
1. Проанализировать виды отходов и способы их утилизации.
2. Сделать исследование применяемого прессового оборудования при переработке отходов.
3. Изучить режимы прессования.
4. Провести исследование процесса прессования ТБО.
5. Исследовать применяемость контроллеров для управления процессом прессования ТБО.
Объект исследования - прессовое оборудование перерабатываемые отходы, контролеры и электронные схемы, устанавливаемые на пресса.
Предмет исследования - технология и режимы прессования, переработанные отходы, работа контроллеров.
Новизна исследования:
1) Анализ и оценка режимов прессования ТБО.
2) Исследование влияния давления и плотности на процесс прессования.
3) Исследование энергозатрат при прессовании.
4) Совершенствование процесса прессования.
По результатам настоящей работы были сделаны публикации на различных научных конференциях разного уровня.
Название тезисов статьи Место публикации Дата публикации
Сравнение вертикальных и горизонтальных прессов для ТБО Кемерово, 1Х Международная научно-практическая конференция «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» 26 ноября 2015 года
Основные виды переработки твёрдых бытовых отходов Махачкала, Материалы Х1 международной научно-практиче
ской конференции «Актуальные проблемы обеспечения устойчивого экономического и социального развития регионов» 20 марта 2016 года
Моделирование процесса прессования отходов из древесины Тюмень, VIII Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные проблемы науки» 15 мая 2016 года
Структура и объём диссертации: работа состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка, включающего 29 наименования. Работа изложена на 90 страницах, включает 32 илюстрации и 6 таблиц
Хранение отходов и их переработка - это огромная проблема, которая становится все актуальней для всего населения земного шара.
В ходе выполнения работы анализ литературы и различных источников показал, что основной состав ТБО на сегодняшний момент, это: бумага и картон — 35%, пищевые отходы — 41%, пластмассы — 3%, стекло — 8%, металлы — 4%, текстиль и другое — 9%. В среднем перерабатывается 10 % — 15 % мусора. Твёрдые бытовые отходы подвергаются переработке только на 3 % — 4 %, промышленные на 35 %. К данным видам отходов применяются различные технологии переработки и утилизации, берется во внимание также стоимость первичного и вторичного сырья, топлива, техники, трудоемкости, капитала и прочих ресурсов.
В данной работе рассмотрены основные режимы и процессы, которые используются при прессовании отходов.
• Режим подпрессовки - в данном режиме происходит удаление газов, выделяющихся из отходов во время прессования под воздействием тепла и давления. Осуществляется он путем дополнительного воздействия плиты пресса на прессуемый материал.
• Предварительный подогрев прессуемых отходов - подогрев увеличивает диэлектрические показатели прессуемых отходов, уменьшает пористость, увеличивает влагостойкость, повышает твердость, снижает удельное давление прессования, снижает износ камеры пресса и самого пресса в целом, уменьшает опасность поломки арматуры. Производится он путем нагрева отходов в предварительной камере, либо продувкой горячим воздухом
• Величина давление прессования - зависит от размеров брикета, его габаритов и прессуемого материала.
• Выдержка прессуемого материала - обеспечивает переход связующего компонента в неплавкое состояние в такой степени, которая требуется по условиям хранения брикета, и условиям, при которых брикет будет иметь приданную ему форму определенное время, и не разрушатся.
При наличии и соблюдении данных технологий в процессе прессования можно добиться улучшения качество прессования на 20-40%.
На качество прессования отходов большое влияние оказывает влажность. Если придерживаться определенного процента содержания влажности от прессуемого материала. При ряде проведенных экспериментов был получен оптимальный показатель влажности 10-12%. Если прессуемый материал имеет влажность менее 5%, тогда рекомендуется добавить специальное связующее вещество для повышения влажности. В эксперименте было использовано такое связующее вещество, как: глина, нефтебитуум и пескобетон.
Второй метод оптимизации дает не только более точные результаты, но возможность исследовать оптимизируемую функцию. Первый же метод тоже дал положительный результат. Было выявлено, что эмпирический коэффициент, а, отражающей форму кривой прессования, не влияет на результаты оптимизации.
При энергетическом анализе технологического процесса прессования отходов обязательно должен быть учтен возврат отхода на повторное прессование. Это дает более объективное представление о резервах снижения энерго-затрат и возможность оптимизировать данный процесс. При этом предоставляется возможность пользователю решать сложные инженерные задач экспериментальным путем, что продемонстрировано на примере численной оптимизации трансцендентной функции цели, отражающей энергозатраты с учетом возврата отходов на повторное прессование.
Проведено исследование возможности применения электрических схем и микроконтроллеров для управления процессом прессования. Данное исследование показало, что использование контроллеров при проектировании прессовых аппаратов значительно увеличит эффективность работы, а также значительно упростит выполнение таких операций как подпрессовка и выдержка отходов. При помощи контроллеров обеспечивается автоматическое выполнение всех операций прессования, за исключением загрузки отходов в пресс и съема отпрессованных отходов, а также осуществляется постоянное наблюдение за показаниями датчиков давления, температуры и перегрузки, осуществляется коррекция усилия прессования. Применение контроллеров в прессах носит рекомендуемый характер. Была построена электрическая схема управления работы прессом и разработан алгоритм ее проектировки с последовательностью выполнения операций прессования.
Если в прессе использовать контроллеры с встроенной флэш-памятью, то при помощи загрузки в него определенной программы с сохранёнными режимами прессования, это быстро поможет менять количество подпрессовок, время выдержки и другие операции, выполняемые прессом в процессе прессования. При помощи готового набора управляющих программ можно будет очень быстро перенастраивать пресс под определенный вид отходов, а также очень быстро менять режимы прессования.
В ходе выполнения работы анализ литературы и различных источников показал, что основной состав ТБО на сегодняшний момент, это: бумага и картон — 35%, пищевые отходы — 41%, пластмассы — 3%, стекло — 8%, металлы — 4%, текстиль и другое — 9%. В среднем перерабатывается 10 % — 15 % мусора. Твёрдые бытовые отходы подвергаются переработке только на 3 % — 4 %, промышленные на 35 %. К данным видам отходов применяются различные технологии переработки и утилизации, берется во внимание также стоимость первичного и вторичного сырья, топлива, техники, трудоемкости, капитала и прочих ресурсов.
В данной работе рассмотрены основные режимы и процессы, которые используются при прессовании отходов.
• Режим подпрессовки - в данном режиме происходит удаление газов, выделяющихся из отходов во время прессования под воздействием тепла и давления. Осуществляется он путем дополнительного воздействия плиты пресса на прессуемый материал.
• Предварительный подогрев прессуемых отходов - подогрев увеличивает диэлектрические показатели прессуемых отходов, уменьшает пористость, увеличивает влагостойкость, повышает твердость, снижает удельное давление прессования, снижает износ камеры пресса и самого пресса в целом, уменьшает опасность поломки арматуры. Производится он путем нагрева отходов в предварительной камере, либо продувкой горячим воздухом
• Величина давление прессования - зависит от размеров брикета, его габаритов и прессуемого материала.
• Выдержка прессуемого материала - обеспечивает переход связующего компонента в неплавкое состояние в такой степени, которая требуется по условиям хранения брикета, и условиям, при которых брикет будет иметь приданную ему форму определенное время, и не разрушатся.
При наличии и соблюдении данных технологий в процессе прессования можно добиться улучшения качество прессования на 20-40%.
На качество прессования отходов большое влияние оказывает влажность. Если придерживаться определенного процента содержания влажности от прессуемого материала. При ряде проведенных экспериментов был получен оптимальный показатель влажности 10-12%. Если прессуемый материал имеет влажность менее 5%, тогда рекомендуется добавить специальное связующее вещество для повышения влажности. В эксперименте было использовано такое связующее вещество, как: глина, нефтебитуум и пескобетон.
Второй метод оптимизации дает не только более точные результаты, но возможность исследовать оптимизируемую функцию. Первый же метод тоже дал положительный результат. Было выявлено, что эмпирический коэффициент, а, отражающей форму кривой прессования, не влияет на результаты оптимизации.
При энергетическом анализе технологического процесса прессования отходов обязательно должен быть учтен возврат отхода на повторное прессование. Это дает более объективное представление о резервах снижения энерго-затрат и возможность оптимизировать данный процесс. При этом предоставляется возможность пользователю решать сложные инженерные задач экспериментальным путем, что продемонстрировано на примере численной оптимизации трансцендентной функции цели, отражающей энергозатраты с учетом возврата отходов на повторное прессование.
Проведено исследование возможности применения электрических схем и микроконтроллеров для управления процессом прессования. Данное исследование показало, что использование контроллеров при проектировании прессовых аппаратов значительно увеличит эффективность работы, а также значительно упростит выполнение таких операций как подпрессовка и выдержка отходов. При помощи контроллеров обеспечивается автоматическое выполнение всех операций прессования, за исключением загрузки отходов в пресс и съема отпрессованных отходов, а также осуществляется постоянное наблюдение за показаниями датчиков давления, температуры и перегрузки, осуществляется коррекция усилия прессования. Применение контроллеров в прессах носит рекомендуемый характер. Была построена электрическая схема управления работы прессом и разработан алгоритм ее проектировки с последовательностью выполнения операций прессования.
Если в прессе использовать контроллеры с встроенной флэш-памятью, то при помощи загрузки в него определенной программы с сохранёнными режимами прессования, это быстро поможет менять количество подпрессовок, время выдержки и другие операции, выполняемые прессом в процессе прессования. При помощи готового набора управляющих программ можно будет очень быстро перенастраивать пресс под определенный вид отходов, а также очень быстро менять режимы прессования.
