年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计

摘要

塑料材料从20世纪初问世以来，因其具有质量轻、加工方便、产品美观、经济实用等特点，深受人们的青睐，广泛应用于各行各业，发展速度也相当惊人，换句话说，人们的日常生活到高技术领域，都离不开塑料。但是，随着塑料产量的不断增加，对地球的生态环境的危害越来越大，废弃塑料导致的环境污染，塑料废弃在环境中的危害，人们必须重视对废弃塑料的回收处理和利用，塑料工业要持续高速发展，就必须消除塑料工业在发展过程中的负面影响，对废弃塑料进行回收并加以科学、合理的利用，这样不但可做21世纪新能源，而且保护了环境。实现可持续发展战略，回收利用废弃塑料具有重要的意义。

本厂是一个小中型回收废弃塑料进行再利用造粒，主要回收PE废弃塑料挤出造粒和回收PP料挤出造粒。通过下述的方法回收废弃塑料后，把塑料进行洗涤，干燥，破碎、配料、捏合、挤出、造粒等过程，然后包装好，用作出售。

关键词：废弃塑料；环境危害；塑料再生企业；办厂；废弃塑料再生利用；造粒；

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Abstract

Plastic material from the early 20th century inception, because of its light weight, easy to process, product appearance, economic practicability, by the people of all ages, are widely used in industries, the pace of development is quite startling, in other words, people daily life to the high-tech fields, can not do without plastic. However, with increased production of plastic on the Earth's ecological environment are becoming more damaging, environmental pollution caused by waste plastic, plastic waste in the environment hazards, people must pay attention to the waste plastic recycling and use of plastic industry to sustain high growth, we must eliminate plastic industry in the development process of the negative impact of waste plastic for recycling and make scientific, rational use, so not only do the new 21st century energy, but also protect the environment. Sustainable development strategies, recycling of waste plastics is of great significance.

Our factory is a small medium of plastic waste for reuse, recycling granulator, the major waste recycling PE plastic extrusion granulation and recovery of PP extrusion granulation . By the following method after the waste plastic recycling into plastic for washing, drying, crushing, ingredients, kneading, extrusion, granulation process, and then packaged for sale. Keywords: Waste plastics; environmental hazards; plastics recycling company; and set up factories; waste plastic recycling; granulation;

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目 录

目录

摘要 ................................................................. 1 Abstract .............................................................. 2 第一章 概述 .......................................................... 6 1.1 废旧塑料回收的可行性 ........................................... 6 1.2 废旧塑料回收方法 ............................................... 7 1.2.1 填埋和焚烧 ................................................... 7 1.2.2 回收再生 ..................................................... 7 1.3 市场需求分析 ............ ...................................... 7 1.3.1 国内外市场供应现状 ........................................... 8 1.3.2 国内外市场需求预测 ........................................... 8 1.3.3 广东省废旧塑料生产供应现状 ............ .................. ... 9 1.4 再生塑料应用范围 ............................................... 9 1.4.1 聚乙烯类废旧塑料颗粒的应用范围 ............................... 10 1.4.2 聚丙烯类废旧塑料颗粒的应用范围 ............................... 10 1.5 建设规模与产品方案 ............................................. 10 第二章 配方和工艺路线的选择 .......................................... 11 2.1 主要生产线介绍 ................................................. 11 2.1.1 原料种类及收购渠道 ........................................... 11 2.1.2 对废弃塑料再生利用进行造粒 ................................... 12 2.2 产品方案 ....................................................... 12 2.2.1 产品规格 ..................................................... 13 2.2.2 产品配方 ..................................................... 13 2.2.3 配方各组分作用说明 ........................................... 13 2.3 产品质量指标 ................................................... 15 2.4 工艺流程叙述 ................................................... 15 2.4.1 成粒料的准备 ................................................. 16 2.4.2 破碎及其设备 ................................................. 16 2.4.3 预洗 ......................................................... 17 2.4.4 精洗 ......................................................... 17 2.4.5 干燥 ......................................................... 18 2.4.6 塑料泡沫的预处理 ............................................. 18

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 2.4.7 塑炼、均化与造粒 ............................................. 18 第三章 工艺计算 ...................................................... 20 3.1 生产时间计算 ................................................... 20 3.1.1 计算基准 ..................................................... 20 3.1.2 产品的合格率 ................................................ 20 3.1.3 物料损耗系数 ................................................. 20 3.1.4 生产能力计算 ................................................. 20 3.2 物料衡算 ....................................................... 20 3.3 能量衡算 ....................................................... 21 3.3.1 耗电量 ··························· 21 3.3.2 耗水量 ··························· 22 3.3.3 耗气量 ··························· 23 第四章 设备计算 ...................................................... 24 4.1 破碎机 ......................................................... 24 4.2 清洗机 ......................................................... 24 4.3 干燥机 ......................................................... 25 4.4 混合机 ......................................................... 25 4.5 挤出造粒机 ..................................................... 26 第五章 主要技术经济指标 .............................................. 28 5.1 主要经济技术指标 ............................................... 28 5.2 原料的技术参数 ................................................. 28 5.2.1 PE废弃塑料 ................................................... 28 5.2.2 防老剂 ....................................................... 29 5.2.3 碳酸钙（活化） ............................................... 29 5.2.4 硬脂酸 ....................................................... 30 5.2.5 氯化石蜡-52二级品 ............................................ 30 5.2.6 色母粒 ....................................................... 31 5.2.7 炭黑 ......................................................... 31 第六章 生产成本估算 .................................................. 32 6.1 固定成本计算 ................................................... 32 6.1.1 设备投资成本 ................................................. 32 6.1.2 车间定员及人员工资 ........................................... 32 6.1.3 车间选址及厂房投资 ........................................... 34 6.2 可变成本计算 ................................................... 34 6.2.1 制造成本 ..................................................... 34

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目录 6.2.2 销售费用 ..................................................... 34 6.2.3 不可预见费用与其他费用 ....................................... 34 6.2.4 工厂全年的生产成本 ........................................... 34 6.3 产品销售收入与税金 ............................................. 35 6.3.1 产值 ......................................................... 35 6.3.2 销售收入 ..................................................... 35 6.3.3 税金 ......................................................... 35 6.3.4 销售利润与静态评价 ........................................... 35 第七章 厂址选择、工业安全和卫生 ..................................... 37 7.1 厂址选定 ....................................................... 37 7.2 项目相关的政策 ................................................. 37 第八章 安全防范与环境保护 ......... ............................... 38 8.1 安全方面 ....................................................... 38 8.1.1 安全生产岗位责任制 ........................................... 40 8.2 环保方面 ....................................................... 41 致谢 ................................................................. 42 参考文献 ............................................................. 43

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计

第一章 概述

资源综合利用是我国经济和社会发展中一项长远的战略方针，也是一项重大的技术经济政策，对提高资源利用效率，发展循环经济，建设节约型社会具有十分重要的意义。资源消耗殆尽只是时间问题，资源必须反复循环利用，塑料再生就是石油再生。废旧塑料回收利用是保持塑料行业持续发展后劲的必由之路，也是目前最经济有效的方法。这是一项既有意义又有前途的绿色产业。废旧塑料再生原料，应用领域广泛，市场前景巨大。针对本行业而言，没有无用的垃圾，只有等待开发的资源，需要解决的问题只是如何提高回收技术和行业管理水平，实现物尽其用，发展循环经济。

随着我国塑料工业的迅速发展，塑料制品的广泛使用，废弃塑料制品对环境造成的污染也日益严重，每年数千万吨的塑料垃圾给生态环境及经济发展带来的破坏和损失已成为亟待解决的社会问题。

据有关部门统计，一个中等城市每年产生的塑料废弃物，可满足二十家中、小型塑料企业的原料需求，废旧塑料资源被现代经济学家称之为“人类的第二矿藏”、“城市里的宝藏”！开发利用废旧塑料资源，即可有效治理污染，又可创造巨大的经济效益，可谓利国利民的绿色环保产业。为此，国家出台了一系列倾斜政策，各地环保部门也不断加大支持力度，废旧塑料的再生利用面临一次历史性的大发展机遇，其意义深远，前景广阔！我国为贯彻联合国环发大会通过的“21世纪议程”提出的经济社会可持续发展方针，促使人口、资源、环境协调发展，推动废旧塑料污染问题的解决，国家环保局已将废旧塑料列为21世纪环保领域要控制的三大重点之一。

1.1 废旧塑料回收的可行性

目前，废塑料交易场所已遍布全国各地，形成了一批规模较大的废塑料回收交易集散地和加工聚集区。其主要分布在广东、浙江、江苏、山东、河北、辽宁等塑料加工业相对发达的省份。其中，浙江台州、东阳、慈溪，广东南海、东范、汕头，江苏连云港、徐州、兴化，河北文安、望都、霸州，山东临沂、莱州、淄博、东营，河南安阳、长葛、捷河，安徽五河等地的废弃塑料回收、加工、经营市场规模越来越大，年交易额大多在几亿元到十几亿元。

废旧塑料加工作为新兴产业，其行业规模正在不断发展壮大，品种和产量不断增多。目前，全国各大中心城市周边，如北京、上海、天津、重庆、广州、武汉、南京、西安、太原、成都、沈阳等周边地区也有大量类似的加工地和交易场所。总体看，国内从事废弃塑料回收及加工的企业越来越多，不过仍以个体企业为主。

本文设计的内容为年产2000吨废旧塑料回收生产车间。根据国家和行业有关规定

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第一章 概述 和要求，以降低资源消耗，减少污染、资源再生为主要内容，发展循环经济，从当地自然环境和建设场地的建厂条件出发，对有关内容，包括建设规模、销售前景、工艺路线、设备选型、动力供应、附属设施、环境保护、投资估算及技术经济等进行全面考察、分析、研究，对其可行性做出分析和评价。

1.2 废旧塑料回收方法

目前,消费后塑料的处理有下述几种途径:填埋;焚烧;堆肥化;回收再生;采用降解塑料。塑料回收再生方法塑料回收后再生方法有：熔融再生，热裂解，能量回收，回收化工原料及其他等方法。 1.2.1填埋和焚烧

废旧塑料通常以填埋或焚烧的方式处理。焚烧会产生大量有毒气体造成二次污染。填埋会占用较大空间塑料自然降解需要百年以上析出添加剂污染土壤和地下水等。因此废塑料处理技术的发展趋势是回收利用但目前废塑料的回收和再生利用率低。究其原因有管理、政策、回收环节方面的问题但更重要的是回收利用技术还不够完善。 1.2.2回收再生

全球原油价格的升高，作为石油衍生物之一的塑料制品价格自然也水涨船高，废塑料的再生利用也被提到了首要的位置。废弃塑料的回收再利用已经被现代化工企业普遍采用。废塑料经过人工筛检分类后，还要经过破碎，造粒，改性等流程，变成各种透明不透明塑料颗粒，再按照品相进行分类，最后成为可以再次利用的再生料。

本次设计主要采取回收下脚料再生的方法。从满足多数客户的需求，最好地控制和降低生产成本，减少项目初期投资额的角度，项目选择以生产通用型PE，PP产品为主，主要原材料为塑料厂的下脚料。

1.3市场需求分析

废旧塑料再生粒子在国内需求量很大，如一家中型农膜厂，年需用再生粒子1000吨以上，一家中型鞋厂年需用再生粒子2000吨以上，小型私营塑料企业，年需用再生颗粒也在几百吨以上。而供给方面，以苏州为例，据权威人士估计，苏州市全年的废旧塑料总量在350吨左右，可制造塑料粒子约300吨。实际上，苏州一家公司每年的需求量就有3000吨左右，供给根本满足不了需求。

目前，全国各地塑料市场高压聚乙烯原料的平均价格为7000元/吨，而再生颗粒平均价格为3800元/吨，每吨相差3200元，导致许多塑料加工制品厂都选用再生粒子作为低成本加工的原料首选，明显的成本优势使其投资机会显现。 1.3.1国内外市场供应现状

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 国外随着塑料工业的迅猛发展，废旧塑料的回收利用作为一项节约能源，保护环境的措施，普遍受到重视。尤其是发达国家，这方面的工作起步早，已经收到了明显的效益。美国是世界塑料生产大国，早在20世纪60年代就已开展废旧塑料回收利用的广泛研究。日本是世界塑料生产第二大国，20世纪80年代，年均废旧塑料的排放量占生产量的46%。90年代初，回收利用废旧塑料率为7%，燃烧利用热能率为35%。日本在混合废旧塑料的开发应用方面也处于世界领先地位，如三菱株式会社研制的REVERZER设备可以将含有非塑料成分达2%的混合热塑料制成各种再生制品，如栅栓、排水管、货架、电缆盘等。意大利是目前欧洲回收利用废旧塑料工作做的最好的国家之一。意大利的废旧塑料约占城市固体废弃物的4%，其回收利用废旧塑料率可达28%。意大利还研制出从城市固体废弃物中分离废旧塑料的机械装置。德国更是注重废旧塑料的回收利用，塑料再生产品已普遍受到欢迎。面对塑料废弃物对环境的污染，造成的社会公害日益严重，各国政府和组织都采取了一定的措施，包括制定法律、法规和约定，以促进高分子材料的合理循环利用。德国在1991年公布的“包装材料法规”中规定，使用后的塑料包装，包括运输、销售包装必须回收，塑料回收率在1993年1月1日后达到30%以上，在1995年7月后，达到80%以上。目前在欧洲塑料原料的回收和再循环使用是塑料行业最重要的发展趋势之一。

近几十年来，我国的塑料加工工业得到迅猛发展，尤其是改革开放三十年来，塑料行业年平均增长速度达到10%以上，在塑料加工技术与装备、塑料产品的种类及应用领域都已步入世界先进行列。在经济全球化高速发展和我国加入WTO后的新形势下，我国的塑料制品加工业面临着前所未有的机遇和挑战的局面。

据国家经贸委资源节约与综合利用司提供的数据表明：“九五”期间，我国累计回收利用废旧塑料1000多万吨，每年大约还有1400万吨废旧塑料没有得到回收利用，回收利用率只有25%，直接资源浪费高达280亿元/年。在国家经贸委《再生资源回收利用“十一五”规划》中明确提出，到2010年，我国每年回收利用废旧塑料要达到800-1000万吨。

1.3.2 国内外市场需求预测

据报道，全世界塑料总量已超过12000万吨。随着塑料产量的增加，废弃塑料数量也在不断增加，全球废弃塑料量也已达到4000多万吨。塑料废弃物的回收利用已成为世界各国环境保护工作中要加以认真解决的重要课题之一。各国根据自己的国情在不同程度上研究对策和制定有关的安全卫生及环境保护法律、法规和相关政策积极鼓励企业提高塑料回收和利用率。

塑料由于具有优异的化学稳定性，耐腐蚀性，电绝缘性，绝热性，重量轻、强度高，优良的吸震和消声隔音作用，并具有良好的弹性，能很好地与金属、玻璃、木材和其它材料粘接等特点，越来越多地取代了其它多种材料，成为具有重要地位和广阔发展前景的重要原材料。因此，科学家们曾豪言宣布：“人类已经进入高分子合成材料时代”随

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第一章 概述 着现代工业的不断发展和人民生活水平的不断提高，对塑料产品的需求量也越来越大。我国塑料制品行业以年均13%的增长速度高速发展。尽管塑料的产量在不断剧增，但依然无法满足日益增长的市场需求。目前，国内还有很大部分塑料原料依赖进口，而且货紧价高。废旧塑料的回收利用，在一定程度上可以缓解塑料原料紧缺的现状，对节约能源、控制污染、降低下游产品的生产成本等都十分有利。

来自中国塑料加工工业协会的一项统计数据表明，2007年国内再生回收塑料占塑料消耗量的比重已达24%以上，再生回收塑料成为重要的塑料原料来源。另一方面，国家对电、油价格的调控，直接导致石油及其相关的化工、塑料企业的成本大幅度增加。国家发改委近日宣布上调油电价格，这对化工行业经济运行影响较大：行业利润空间缩小，全面步入高成本时代；油电价格上调，推动生产成本提高，有利于通过宏观调控手段来遏制高耗能产业的盲目扩张。促进化工行业结构和产品结构调整的同时，对再生回收利用的化工资源行业也将起到一定的推动作用。 1.3.3广东省废旧塑料生产供应现状

根据生产企业实际调查提供的数据，目前广东省全省共有规模较大的PP包装袋生产企业37家，每年需要消耗PP新料约11万吨，即这37家PP包装袋生产企业每年可产生废旧塑料约10万吨；加上省内其它PP、PE类使用企业每年产生各类废旧塑料，省内各类废旧塑料的产生量每年大约在20多万吨以上，并在每年不断的增加。

而省内规模以上废旧塑料加工企业为数不多，仅有的几家规模不大，大都在千吨左右，设备落后，技术能力低下。

1.4 再生塑料应用范围

日常生活中，再生塑料颗粒可用来制造各种塑料袋、桶、盆、玩具、家具、文具等生活用具及各种塑料制品。服装工业方面，可用来制造服装、领带、纽扣、拉链。建筑材料方面，可用来制造各种建筑构件、建筑工具、塑料门窗、泥灰桶。农业方面，可用来制农膜、抽水管、农机具、肥料包装袋、水泥包装袋。机械工业方面，再生颗粒经特殊配方后，可用于制造机器零部件，各种形式的轴承、齿轮、凸轮、异轮、密封环、各种叶片、各种水泵叶轮。化学工业方面，可用来应作反应釜、管道、容器、泵、阀门等，应用在解决腐蚀磨损的化工生产场所。另外，再生颗粒还大量应用在电器工业和电讯工业中。

1.4.1聚乙烯类废旧塑料颗粒的应用范围

聚乙烯类塑料主要用于制造地膜、棚膜、各类普通塑料管材、普通电缆、光缆外套、各类普通民用塑料制品，如塑料桶、塑料盆、小型农业生产资料，如农用喷雾器，新型环保塑料井盖、小型渠道闸口、U型水槽、新型环保地板、环保型运动场地等。 1.4.2聚丙烯类废旧塑料颗粒应用范围

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 聚丙烯类废旧塑料主要用于制造各类包装用塑料制品，如各种水泥包装袋、化工包装袋、粮食包装袋、果蔬包装袋等。另有部分聚丙烯类废旧塑料添加特殊化学物质后用于生产各种复合包装、装饰材料。

1.5 建设规模与产品方案

建设规模：年处理PP、PE废旧塑料共2000吨，日处理PP、PE废旧塑料原料约7吨。

产品方案：

表1-1 产品包装规格

产品名称 再生PP颗粒 再生PE颗粒 合计

规格及包装形式

50Kg 50Kg 100Kg

年产量(T) 1000 1000 2000

备注

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第二章 配方和工艺路线的选择

第二章 配方和工艺路线的选择

2.1主要生产线介绍

2.1.1原料种类及收购渠道

废弃塑料主要有五种树脂：PE、PP、PVC、PS、ABS。其中，PE、PP是最好回收

的，这两者的利润是最高的。

PE是聚乙烯，大量用于制造塑料袋、塑料薄膜、牛奶桶的产品等。它能抵抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸。

PP是聚丙烯，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，康多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业上有广泛的应用。

PVC是聚氯乙烯，具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点，是塑料类材料中应用最为广泛的装饰材料之一。江苏有很多人造革厂，专门大量回收PVC的回收料。

PS是聚苯乙烯，具有高于100℃的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。

ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，是目前产量最大、应用最广泛的聚合物，它兼有韧、硬、刚相均衡的优良力学性能，成型加工和机械加工较好，广泛应用于汽车、家电、日用品等领域。

初步了解废弃塑料的种类，有助于探索回收途径的方法。本厂的回收渠道主要有：1.成立回收站点，从千家万户和单位回收；2.可从国外进口废弃塑料。国内废弃塑料主要分布在广东、河北、浙江、福建四省，全国废旧塑料基地主要集中在河北的文安、霸县，浙江的东阳、台州，江苏的南通以及广东南海一代；废弃塑料进口主要集中于广州、宁波、天津等港口。

本厂主要是收集软PP、PE料进行挤出造粒。 （一）PP的物理和化学性能指标

PP塑料，化学名称：聚丙烯 英文名称：Polypropylene(简称PP)

比重：0.9-0.91克/立方厘米 成型收缩率：1.0-2.5% 成型温度：160-220℃ 特点： 密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化. 适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。

成型特性：

a. 结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 b. 流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔.凹痕，变形。

c. 冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。

d. 塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。 （二）PE的物理和化学性能指标

PE塑料，化学名称：聚乙烯 英文名称：Polyethylene(简称PE)

比重：0.94-0.96克/立方厘米 成型收缩率：1.5-3.6% 成型温度：140-220℃。 特点：耐腐蚀性，电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，可以氯化，化学交联、辐照交联改性，可用玻璃纤维增强低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好；超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；高压聚乙烯适于制作薄膜等。 成型特性：

a. 结晶料，吸湿小，不须充分干燥，流动性极好流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分，不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大.注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。

b. 收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲，冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并有冷却系统。

c. 加热时间不宜过长，否则会发生分解。 d. 软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模。

e. 可能发生融体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。

2.1.2 对废弃塑料再生利用进行造粒

本厂是废旧塑料回收造粒2000吨/年的中小型生产线，是一个中型的工厂，利润中等。

本厂是一家废弃塑料回收加工厂，设备有成套挤出造粒设备，包括主机、切粒机、破碎机、清洗机各一台。

首先，对废弃塑料进行预处理，即进行洗涤、脱泡、干燥、配料、捏合等；然后，通过成套挤出造粒设备造粒。

2.2 产品方案

2.2.1 产品规格

通过对市场的了解，该规格也符合企业把再生料制造成所需制品的规定。

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第二章 配方和工艺路线的选择 本厂生产的粒子是本色、圆柱状或扁圆状颗粒，颗粒光洁，粒子的尺寸在任意方向上应为2mm～5mm，无机械杂质，具热塑性，粉料为本白色粉末，合格品允许有微黄色。

2.2.2 产品配方

本厂主要回收两种废弃塑料，其中一种是回收PE制品包括塑料桶、洗发水瓶、沐浴露瓶、牛奶瓶及洗洁精瓶、电线缆绝缘材料等等，无论回收的是何种PE制品，除必须的前处理外，必须造粒以备注塑机使用。生产塑料粒子配方大致如下。通过查询资料比较，采用如下的生产配方。

表2.1回收PE料挤出造粒生产配方表

原辅材料 回收PE料(破碎)

PE树脂 防老剂 活化CaCO3 硬脂酸 石蜡 炭黑

作用 回收利用料

树脂 防老剂 填充剂 润滑剂 阻燃增塑剂 着色剂、防紫外线老化剂和抗静电剂

单位（质量份）

100 5 0.2 6 0.8 0.5 1

2.2.3 配方各组分作用说明

塑料粒子的生产过程中必须加入各种助剂,加入各种助剂的目的是：改善加工性能；提高制品的力学、物理、光、热、电等性能；降低制品的成本。

加入的助剂要与树脂的相容性好，助剂就分布均匀，所起的作用就可持久。但必须是对树脂的分子结构无明显影响的物质。助剂按其功能大致可分为：稳定剂、增塑剂、着色剂、润滑剂、填充剂等。针对不同的塑料，加的助剂也不同，其回收利用途径也不一样。

(1)稳定剂

当高聚物暴露在热、光、空气以及微生物的环境中，能够发生降解作用。不同种类的高聚物其破坏类型也不相同，而且阻止降解作用也是完全不相同的。降解后可以看到，颜色变化，物理性能变化，表面出现裂纹，失去良好的机械性能和电性能。

大多数塑料在成型加工时需要加热，而且与空气中的氧接触。这样会引起高聚物化学结构的变化，发生链的断裂，交联或者不稳定基团的离析。用现代加工装置，随着成型温度的升高，会引起高聚物降解作用增加，由于降解作用的产生，会使高聚物主要性质改变，另外，若能迅速找到延缓高聚物降解的方法，可以延长塑料的使用寿命。

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 塑料在建筑业应用时，一定要增加使用寿命，作为典型应用的建筑物如房顶，沟槽，地下管，前两种要求耐氧化，耐紫外线照射，反之地下管则要求能够抵抗微生物的腐蚀。

(2)润滑剂

塑料在加工过程中，由于导热性能差，会在加工机械的高温表面上，产生粘附现象，导致加工设备载荷增加及熔体缺陷和熔体破裂；另外在树脂内部分子间相互摩擦产生过热会导致树脂分解。为防止上述倾向，降低树脂混合熔体温度和降低摩擦热，保持制品表面光滑，减少加工能耗，提高提高加工速度，需要加入的一种助剂为润滑剂。常用的内润滑剂是脂肪酸及其酯类，如硬脂酸、硬脂醇、硬脂酸丁酯等。外润滑剂通常为低分子蜡如石蜡、PE蜡等。润滑剂的加入数量要适当，否则会产生一系列质量问题。加入量少能引起粘附现象，加入过量会出现“喷霜”现象，损害制品的外观及二次加工性能，或在加工中引起出料不正常，难以塑化，这都能影响PE树脂的加工性能和制品的质量。

(3)填充料

填充料是一种能赋予塑料某些优良性能，而不影响其质量，并能降低塑料成本的一种助剂,主要的填充剂是碳酸钙。碳酸钙是无机化合物，它的表面是亲水疏油，在聚合物内部分散性极差，也不能与聚合物产生化学结合。要成为优良的填充剂，必须对其表面进行活性改性。填料的主要指标为：白度、粒径、颗粒形状和颗粒表面活性。碳酸钙加入对PE制品热变形温度上升影响不大，但会PE热膨胀系数减小，因而成型收缩率降低，提高了PE制品尺寸精密度。加入碳酸钙能使PE制品热导率提高，有利于其加热熔融及冷却固化。碳酸钙加入可产生消光现象，影响PE制品的光泽度和透明性，增加相对密度和吸油性，降低耐化学腐蚀性能。大量加入碳酸钙还会影响PE制品的加工性能。 (4)着色剂

着色剂不仅可以美化塑料管材的外观，而且兼有抗氧、耐热、耐光和稳定作用。PE制品常用的着色剂是颜料。主要品种有：钛白粉、炭黑、酞青蓝等。钛白粉是常用的色料，它一种无机颜料，在日光下非常稳定，不溶于稀硫酸，耐热性良好，着色盖底力强，是白色颜料中最优良的品种。钛白粉通常有锐钛型和金红石型两种。锐钛型质较软，带蓝白色，其特点是：白度高、着色力强、价格低，但耐候差。金红石型的特点是：白色较高、着色力强、耐候性好，但价格高。钛白粉颜料中通常含TiO2越少，其遮盖力越小。

(5)增塑剂

增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子之间的次价健，即范德华力，从而增加了聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子链的结晶性，即增加了聚合物的塑性，表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。

（6）着色剂

着色剂主要分颜料和染料两种。颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得理想的着色性能，需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。按结构可分为有机颜料和无机颜料。无机颜料热稳定性、光稳定性优良，价格低，但着色力相对差，相对密度大；有

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第二章 配方和工艺路线的选择 机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小，缺点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。染料是可用于大多数溶剂和被染色塑料的有机化合物、优点为密度小、着色力高、透明度好，但其一般分子结构小，着色时易发生迁移。

白色颜料主要有钛白粉、氧化锌、锌钡白三种。钛白粉分金红石型和锐钛型两种结构，金红石型钛白粉折射率高、遮盖力高、稳定、耐候性好。

炭黑是常用黑色颜料，价格便宜，另外还具有对塑料的紫外线保护（抗老化）作用和导电作用，不同生产工艺可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑，性质差别也很大。炭黑按用途分有色素炭黑和橡胶补强用炭黑，色素炭黑按其着色能力又分为高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。炭黑粒子易发生聚集，要提高炭黑的着色力，要解决炭黑的分散性。

珠光颜料又叫云母钛珠光颜料，是一种二氧化钛涂覆的云母晶片。根据色相不同，可分为银白类珠光颜料、彩虹类珠光颜料、彩色类珠光颜料三类。

2.3产品质量指标

通过取样调查粒子的质量基本达到优良，主要看颗粒表面光泽度和密实度。 粒料要求颗粒大小均匀，色泽一致，外形尺寸不超过4mm，颗粒过大会给成型带来困难，颗粒形状以球形和药片形较好。

2.4 工艺流程叙述

PP和PE回收料造粒生产工艺流程相同，现以PE回收料造粒工艺流程为例，如下图所示:

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 回收PE制品 前处理 混合、 捏合 破碎 清洗 挤出机挤出 塑炼 计量 配料 干燥 经过60~80目的滤网 模 模头挤出呈条条 状 水槽冷却固化 造粒机造粒

图2.1废弃塑料造粒生产流程图

2.4.1成粒料的准备

造粒所用的料并不是单一的PE回收料，为了粒料的性能，改善粒料的使用性能和降低成本，需要加入稳定剂、润滑剂、填充剂、加工改性剂等助剂。

所以造粒料是以PE回收料为主的混合料（一般称之为干混料）。

造粒料的准备过程是根据已选定的配方，还原、辅料进行必要的预处理、计量、输送及混合。

混合是将原辅料各组分相互分散以获得均匀物料的过程。原辅料相互间混合后的均匀程度将直接影响粒子质量，因此混合造粒过程中的一个关键环节。

(1) 原料的预处理

由于原辅料在生产和装运过程中可能混入一些机械杂质，为了粒子生产安全，保证产品质量，需要除去杂质。

(2) 原辅料的计量

按照确定的配方将原辅料精确计量。虽然原料是袋装或桶装，一般有规定的重量，也必须复称。并保证各组分的称量误差应控制在1%以内。

(3) 原辅料的混合

目前绝大部分企业都是采用高速混合机将原辅料进行混合。

2.4.2破碎及其设备

通过相对运动队物体进行剪切、冲压、压缩、撕裂、摩擦而达到使物体破裂的目的，这是破碎设备的原理。破碎分粗破碎（讲物料破碎到10mm以上），中破碎（破碎至10-50mm）以及细破碎（即研磨至细度5μm以下）。粗破碎也就是对大型废旧塑料制品（如汽车保险杆、板材、周转箱、船只等）利用切割机切割成可以放入破碎机进料口的过程。细破碎还可以进一步划分为微破碎、超微破碎、特超微破碎。

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 废旧塑料的破碎按功能大致可以分为剪切破碎和冲击破碎。当物块太大时，不能直

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第二章 配方路线和工艺的选择 接使用破碎机，需先利用切割机把物料切割成可以装入破碎机进料口的程度。切割有射流切割法、气割法、等离子切割法、激光束切割法等。新型破碎机往往兼有剪切和冲击破碎的功能，可将主要功能为剪切作用的称作剪切破碎机，而将主要功能为冲击作用的称作冲击破碎机。相比之下，剪切破碎处理速度慢，容易受到混入的杂质的影响，但它具有破碎后物料粒度均匀的优点。破碎机的大小、破碎条件不同会产生粒度不同的破碎品。

2.4.3预洗

也称粗洗，目的是出去砂土、石块和金属等异物，以防止其损坏破碎机。废旧塑料制品预洗后要离心脱水。

2.4.4精洗

废旧塑料通常在不同程度上沾染有有无、垃圾、泥砂等，这些杂质会严重影响再生塑料制品的质量，因此，必须对废旧塑料进行精洗、精洗的原理是将被清洗的废旧塑料制品放入加入洗涤剂的热水先浸泡数小时，再用机械搅拌，通过彼此摩擦和撞击，一遍粉碎一边洗涤，除去杂质和污物，洗涤剂的加入量、水温、洗涤时间等试洗涤效果而定。清洗的方法有手工清洗和机械清洗。

1. 手工清洗及干燥

手工清洗要根据制品的品种和污染程度决定具体清洗方法。一般农用薄膜及包装薄膜清洗过程如下：温碱水清洗（去油污）→刷洗→冷清水漂洗→晒干。包装有毒药品的薄膜和容器的清洗过程如下：石灰水清洗（中和去毒）→刷洗→冷清水漂洗→晒干。

2. 机械清洗和干燥

机械清洗有间歇式和连续式两种，间歇式是先将废旧塑料放在装有热的碱水溶液的容器中浸泡一定时间，然后通过机械搅拌使薄膜彼此摩擦和撞击，以达到出去沾染的污物的目的。

回收的产品往往存在黑斑问题，难以简单用水清洗干净，所以，适当地加入清洗液有助于产品的清洗。本设计采用乙二醇丁醚和乙醇两种物质作为清洗剂。

无论回收的是何种制品，除必须的前处理外，必须对回收产品进行清洗，清洗时候所用的清洗液均不同。清洗液配方大致如下。

表2.2 ABS清洗液配方表

材料 废旧ABS 乙二醇丁醚 乙醇

作用 回收料 清洗液 清洗液

单位（质量份）

100 5 5

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 2.4.5干燥

干燥是将材料中的所含水分、溶剂等可挥发成分气化除去的操作，它在塑料加工过程中是很重要的环节，很多树脂在常温下容易吸收水分，使其含水率较高，如ABS树脂、PA树脂，在成型加工前必须干燥，否则成型的制品会产生气泡、材料强度下降等质量问题，成为不合格品。干燥类型很多，可根据材料的特性、形态、干燥过程中材料变化、干燥机理等情况选择合适的干燥装置和干燥条件。

干燥设备一般采用热风、红外线、氮气等惰性气体为干燥介质，而常采用电加热空气法，下面主要介绍热风干燥机。

热风干燥机的一种—料斗式热风塑料干燥机。

料斗式塑料干燥机的工作方式是：当开动风机后，风机把经过电阻加热的空气由料斗下部送入干燥室，热风由下往下吹，热风在原料中通过时，把原料中的水分加热蒸发并带走潮湿的热气流由干燥室顶部排出。这种热风连续进出，把原料中的水分一点点蒸发带走，达到干燥原料的目的。不同塑料干燥处理温度如表：

表2.3 不同原料干燥条件

原料名称 干燥温度/℃ 原料名称 干燥温度/℃

聚乙烯、聚丙烯

65～80 纤维素塑料 65～75

聚苯乙烯 70～80

聚碳酸酯 100～120

丙烯酸树脂、ABS 70～90

尼龙 70～75

2.4.6塑料泡沫的预处理

作为防震包装材料的泡沫塑料，使用量也较大，在废弃物中占的体积大，但质量比例小，收集和运输过程中如果不进行处理就向运输空气一样效果极差，一般把废弃的泡沫塑料进行脱泡处理，压缩体积，常使用旋转式脱泡机进行脱泡。

该机的两个轧辊平行排行，轧辊内用丙烯气加热至表面温度约为220℃，两辊表面温差约为30℃，将泡沫PS放入两辊之间加热并挤压，不断地将粘附辊上的PS用刮取机刮出，由于温差使附于两辊中的PS熔体向高温一棍集中，从而易于刮取，机器处理能力80～100kg/h，也可将泡沫塑料进行粉碎成粒子直径为1～2cm，在100～120℃条件，烘30min，粒子直径缩小到2～5mm，体积可缩小50%以上。

2.4.7塑炼、均化与造粒

废旧塑料经过分选、破碎、清洗、干燥等一系列预处理之后，有的可直接塑化成型，有的就需进行塑化、造粒，有的要经过均化工艺。废弃塑料，为了改进粒子的加工性能，改善粒子的使用性能和降低成本，需要加入稳定剂、润滑剂、填充剂、加工改性剂等助剂。所以，成粒料是以废弃塑料为主的混合料。

成粒料的准备过程是根据已选定的配方，还原、辅料进行必要的预处理、计量、输送及混合。

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第二章 配方路线和工艺的选择 混合是将原辅料各组分相互分散以获得均匀物料的过程。原辅料相互间混合后的均匀程度将直接影响粒子质量，因此混合是粒子制造过程中的一个关键环节。

（一）塑化

将固态的粉料或颗粒转变为具有一定流动性的均匀连续熔体的过程。 （二）均化

将废旧塑料及其助剂或改性剂实施混炼使其均匀混合的一种塑化过程。它分为两种方式，一种是混炼与塑化一步完成，即将破碎的废旧塑料与各类助剂（稳定剂、润滑剂、增塑剂、改性剂等）经捏合、均化后直接成型加工成制品；另一种为均化后造粒制成半成品再生粒料。

（三）回收废旧塑料的塑化与熔混设备

塑炼、塑化是指热塑性塑料与各种助剂在高于热塑性塑料流动温度下的混合与均化，也是指热塑性塑料自身再塑化的过程；而熔混则仅指热塑性塑料及各类助剂在热塑性塑料的熔融温度下混合和均化的过程。当然，在热塑性塑料流动温度下的混炼也包括不同高聚物之间的共混性均化。总之，塑化混合都是通过加热和剪切力的作用，使热塑性塑料熔化、剪切、混合（有时也逸出物料中的挥发分），最后使物料各组分充分均化。

混合设备根据其操作方式，一般可分为间歇式和连续式两大类；根据混合过程中特征，可分为分布式和分散式两类；根据混合物强度大小，又可分为高强度、中强度和低强度混合设备。根据废弃塑料种类的不同，其混合或捏合可通过不同的混炼设备进行，例如开炼机、密炼机、螺带式混合机、转鼓式混合机、捏合机等等。

（四）塑料挤出机造粒

粒料的成型方法很多，按成型方法分为冷却法和热切法两大类。冷却法又分为拉片冷却、挤片冷却、挤条冷却，热切法也可分为干热切、水下热切、空中热切。粒料要求颗粒大小均匀、色泽一致，外形尺寸不超过3～4mm，颗粒过大会给成型带来困难，颗粒形状以球形和药片形较好。

除拉片冷却法用双辊塑炼机切片然后用切粒机切粒，其余造粒大多用挤出法，挤出法造粒可利用普通单螺杆挤出机进行挤出造粒，具有连续、密闭、机械杂质混入少、劳动强度小、噪音小等优点，但产量不如用塑炼机高。

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计

第三章 工艺计算

3.1 生产时间计算

3.1.1 计算基准

年工作日的确定（年工作小时）

（1）年工作日 365-25（法定节假日）=340天 （2）设备大修 25天/年=600小时 （3）特殊情况停车 15天/年=360小时

（4）机头清洗 换过滤网 1次/6天 8小时/次

[340天-（25天+15天）]×1/6次/天×8小时/次=400小时=16.6天 （5）实际开车时间

365天-25天-25天-15天-16.6天=283.4天≈283天 283天×24=6792小时 设备利用系数:

K=实际开车时间/年工作时间=6792/8160=0.83

3.1.2产品的合格率

产品的合格率为98%.

3.1.3物料损耗系数

各工段物料损耗系数如表3.1所示.

表3.1 各工段物料损耗系数（%）

工艺工段 损耗率

配料 0.2

捏合 0.4

挤出 0.3

造粒后处理

0.3

3.1.4生产能力计算

每小时设计产量=装置产量（公称产量）/（年生产时数×合格率） =2000*1000/（6792×0.98）=300 (kg)

每天设计产量=300×24=7200（kg） 年设计产量=300×6792=2037600(kg)

因为本厂要生产两种产品粒子，所以各产品年设计量平均分成两份。 则可知，使用SJ-120型的生产能力100kg/h单螺杆挤出造粒机3台。

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第三章 工艺计算

3.2物料衡算

按每天物料在各工序中进出料量进行计算。 进入工序物料量=出料量/（1-该工序的损耗率）

日进入造粒后处理的物料量=7200/（1-0.3%）=7221.66（Kg） 日进入挤出的物料量=7221.66/（1-0.3%）=7243.39（Kg） 日进入捏合的物料量=7243.39/（1-0.4%）=7272.49（Kg） 日进入配料的物料量=7272.49/（1-0.2%）=7287.06（Kg）

表3.2日生产物料衡算

工序

物料

配料 混合 挤出 造粒后处理 日输入输出物料

7287.06 7272.49 7243.39 7221.66

输入

小计 7287.06 7272.49 7243.39 7221.66

物料 7272.49 7243.39 7221.66 7200.00

输出 损耗 14.57 29.10 21.73 21.66 7200.00

小计 7287.06 7272.49 7243.39 7221.66

7287.06

3.3能量衡算

3.3.1 耗电量

两种废弃塑料的车间的总年耗电量:

表3.3 主要设备消耗电量

序号 1 2 3 4 5

设备

破碎机及其设备700（kg/h） 清洗机 干燥机 混合机 挤出造粒机

台数 1 1 1 1 3

单台电机功率(KW)

15

总电机功率(KW) 15

22 22 40 18 11 37

11

111

（1）破碎机及其设备350（kg/h）

全年需要破碎废弃塑料为2000吨,选用SWP600B反击式破碎机,破碎量为350kg/h,功率为15kw,则全年的使用时间为: 2000*1000/350=5714h

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广东石油化工学院本科毕业设计论文：年产2000吨废旧塑料回收生产车间的设计 消耗功率: 5714×15=85710kwh (2) 废旧塑料清洗机

全年需要清洗破碎的废弃塑料为2000吨,选用400清洗机,清洗量为400kg/h,功率为22kw,则全年的使用时间为: 2000*1000/400=5000h 消耗功率: 5000×22=110000kwh (3) 干燥机

全年需干燥破碎废品量2000吨,每小时干燥量为300kg/h,功率18 kw,全年的使用时间: 2000×1000/300=6666.6h 消耗功率: 6666.6×18=119998.8kwh (4)混合机

全年需要把废弃塑料挤出造粒大约为2000吨（其他剂量相对少，可忽略计算）,选用SHJ4000型机,生产能力为400kg/h,功率为11kw,则需要1台才能满足生产需要，则全年的使用时间为: 2000*1000/400=5000h 消耗功率: 5000×11=55000kwh (5)挤出造粒机

全年需要把废弃塑料挤出造粒大约为2000吨（其他剂量相对少，可忽略计算）,选用SJP120型机,造粒能力为100kg/h,功率为37kw,则需要3台才能满足生产需要，则全年的使用时间为: 2000*1000/（100*3）=6666.6h 消耗功率: 6666.6×37=246664kwh 因此，车间的总的年耗电量:

表3.4耗电量综合计算表

设备名称 破碎机 清洗机 干燥机

混合机 挤出造粒机

合计

数量/台 1 1 1 1 3

功率/kw 15 22 18 11 37

总功率/kw

15 22 18 11 111 177

年使用时间/h

5714 5000 6666.6 5000 6666.6

耗电量/kwh 85710 110000 119998.8 55000 246664 617372.8

取损耗系数为80%，取实际耗电量为: 617372.8/80%=771716kwh。

车间其他设备、办公室、饭堂等其他用电设备1年大概消耗电量估算为：300000kwh。

企业一年需要消耗的总电量=771716+300000=1071716kwh。

3.3.2 耗水量

在本设计的工厂中水的消耗包括生活用水和生产用水两部分，生活用水主要是用于

工厂工人的洗漱以及日常生活设备用水。而生产用水主要是用于真空冷却定型装置对制

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第三章 工艺计算 品的冷却。这两部分都是工厂用水的主要部分。在本设计中水是采用循环利用，每年更 换一次水。水资源主要来源于城镇的自来水供应。在后边的人员安排中我们可以看出工 厂一共拥有60人。按每人每天1.5kg计算。全年共工作283天。则生活年用水量为：

1.5×283×60﹦25470kg≈26吨，也就是需水26m3。

生产过程中需要用清洗机对物料进行清洗，需要消耗部分的水。另外，生产过程中一些主要设备用水作冷却水，如清洗机、混合机、挤出造粒机。

根据设备的技术参数： 清洗机：6 m3/h 混合机组：5 m3/h 挤出造粒生产线：4 m3/h

年总耗水量：5000×6×1+5000×5×1+6666.6×4×3+26=135025.2m3 考虑到一定的损耗量，取系数：冷却水1.20，则实际为： 135025.2×1.2=162030.24m3

3.3.3 耗气量

混合机：0.4 m3/min

挤出造粒生产线：0.3 m3/min

总耗气量：3838×2×0.4×60+5102×0.3×60×3=459732m3 考虑到到一定的损耗量，压缩空气1.30。 则实际耗气量：459732×1.30=597651.6 m3 将能量消耗统计如下表：

表3.5能量消耗综合表

序号 1 2 3

名称 电能 冷却水 气

单位 kWh m m

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消耗量

每时 157.79 23.85 70.42

每天 3786.98 572.55 1689.98

每年 1071716 162030.24 597651.6

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8sg7.html