家具類大件垃圾處理破碎-磁選工藝經(jīng)濟分析

林文琪，郭子成，王亞琢

（1. 環(huán)創(chuàng)（廈門）科技股份有限公司，福建 廈門361008；2. 中國科學(xué)院廣州能源研究所，廣東 廣州510650）

家具類大件垃圾是干垃圾的一種，指的是質(zhì)量超過5 kg 或體積超過0.2 m3或長度超過1 m，且整體性強需要單獨分類收集處理的廢家具[1-3]。家具類大件垃圾一般由政府有關(guān)部門或是專業(yè)的第三方清運公司負(fù)責(zé)收運，并交由專門的單位進行拆解、處理，分選出可回收物質(zhì)進行再生利用，是改善生活環(huán)境、提高資源利用率的有效途徑[4，5]。目前，負(fù)責(zé)家具類大件垃圾拆解、處理的單位一般是政府環(huán)衛(wèi)部門、國企或是民企，從行業(yè)發(fā)展的趨勢看，家具類大件垃圾的處理將逐漸從以政府為主導(dǎo)向市場化、企業(yè)化的經(jīng)營方向轉(zhuǎn)變。為了適應(yīng)現(xiàn)行的市場機制，家具類大件垃圾處理廠需要建立科學(xué)、高效的運行管理機制和投入產(chǎn)出機制，以降低家具類大件垃圾處理的成本，使行業(yè)的發(fā)展逐漸減輕政府財政壓力，實現(xiàn)獨立健康長足的發(fā)展。

隨著垃圾分類工作的開展，家具類大件垃圾的減量化（體積減小）和資源化越來越受到關(guān)注[6-8]。目前的處理技術(shù)是在破碎的基礎(chǔ)上，對破碎后的物料進行分選，以實現(xiàn)后續(xù)的資源化利用。由于分選設(shè)備成本較高等原因，北京、杭州、廈門、泉州等地在運行的家具類大件垃圾處理廠的分選主要是采用磁選技術(shù)，即將破碎后的物料分選出鐵質(zhì)金屬，其他物料經(jīng)壓縮后運往焚燒發(fā)電廠焚燒或填埋處理。

研究了廈門市某家具類大件垃圾處理廠破碎-磁選工藝的實際設(shè)備投資和運行費用情況，分析了家具類大件垃圾處理的成本，包括設(shè)備折舊費及日常的運行成本，以期為破碎-磁選工藝的運行優(yōu)化及節(jié)能降耗提供參考。

1 大件垃圾處理成本概算

1.1 規(guī)模和總投資

該家具類大件垃圾處理廠的服務(wù)人口約100 萬人，采用破碎-磁選工藝，工藝流程圖如圖1所示。該廠設(shè)計處理家具類大件垃圾30.00 t/d(3.75 t/h)，工程總投資約600.00 萬元，于2017年9月正式投產(chǎn)，處理后分選出的鐵質(zhì)金屬提供給下游企業(yè)做再生金屬，其他物料則經(jīng)過壓縮后輸送到焚燒發(fā)電廠進行焚燒處理。2018年，該廠總計處理大件垃圾1 555.82 t，約4.30 t/d，其中鐵質(zhì)金屬質(zhì)量占比約5.50%，即0.24 t/d，其他物料占比94.50%，即4.06 t/d。

圖1 家具類大件垃圾處理工藝流程圖

1.2 設(shè)備投資

該廠家具類大件垃圾處理設(shè)備總投資約400 萬元，主要包括物料傳輸系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、磁選系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。

破碎系統(tǒng)是處理系統(tǒng)最重要的組成部分，包括破碎機、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，總費用約296.00 萬元，是設(shè)備投資中主要的費用支出，占比74.00%，其中，破碎機系統(tǒng)170.00 萬元，液壓系統(tǒng)115.00 萬元。磁選系統(tǒng)包括磁選機和玻璃房，總費用約17.00 萬元，系統(tǒng)中配套建設(shè)玻璃房的目的主要是為了隔離作業(yè)區(qū)域，既可以起到隔塵降噪的作用，又能實現(xiàn)設(shè)備工作狀態(tài)的可視化。

該處理廠的各項設(shè)備按10年使用年限折算為設(shè)備折舊費。由于設(shè)備總投資為400.00 萬元，按10年折算，并以該廠設(shè)計的處理家具類大件垃圾的能力進行計算，即處理能力為30.00 t/d，計算得設(shè)備折舊費為36.50 元/t。目前，該廠實際處理量為4.30 t/d，攤銷后的設(shè)備折舊費約為294.50 元/t。

1.3 運行費用

該處理廠的運行費用主要由水電費、檢修費用、易損易耗件費用（破碎機刀頭、潤滑油和液壓油等）、人工費用和其他費用等組成，其中檢修費用包括大修費用、日常維修費、計量儀表校驗費等。

該大件垃圾處理廠運行成本組成如圖2所示（以2018年實際處理規(guī)模4.30 t/d 計算）。由圖2可知，該廠總運行成本為252.34 元/t，其中人工費為183.50 元/t，占比72.72%，是運行成本中最主要的費用組成。實際運行的電費和檢修費分別為55.81 元/t 和8.37 元/t，占比分別為22.12%和3.32%。運行成本中人工費用計算以4 名工人計（兩名工人負(fù)責(zé)上料，一名工人負(fù)責(zé)控制設(shè)備運行，一名工人負(fù)責(zé)監(jiān)督管理），在滿足處理廠正常運行的前提下，已經(jīng)實現(xiàn)了人員的精簡，難以通過降低人數(shù)來降低運行成本。

圖2 廈門某家具類大件垃圾處理廠運行成本組成

1.4 經(jīng)濟效益分析

該處理廠在處理家具類大件垃圾過程中分選出來的鐵質(zhì)金屬可以賣給金屬回收企業(yè)進行再生利用，按現(xiàn)行鐵質(zhì)金屬1 600.00 元/t 的回收價格，該處理廠每天可以創(chuàng)造經(jīng)濟效益384.00 元。鐵質(zhì)金屬以外的其他物料可以進一步通過風(fēng)選設(shè)備和光電分選設(shè)備等分選分出木材和塑料等，用以制木塑復(fù)合材料的原料或是制備RDF 燃料，但是在現(xiàn)行處理廠中，由于相關(guān)的分選設(shè)備投資較大等原因，廠區(qū)內(nèi)未增加相關(guān)的分選設(shè)備以延伸工藝流程，而是將其他物料經(jīng)壓縮后免費轉(zhuǎn)運至附近焚燒發(fā)電廠進行焚燒發(fā)電。

根據(jù)該處理廠運行過程的設(shè)備折舊費和運行成本，該處理廠處理家具類大件垃圾的成本為507.20 元/t，在現(xiàn)有處理量下，每天的處理成本為2 180.92 元，遠(yuǎn)高于物料資源化利用的產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。因此，要維持處理廠的正常運行仍需要政府財政的大力支持。

2 不同運行負(fù)荷率時的大件垃圾處理成本

家具類大件垃圾處理廠的運行負(fù)荷率是指實際處理量與設(shè)計處理量的比值，以百分比計。運行負(fù)荷率不同，家具類大件垃圾處理的成本（含設(shè)備折舊費和運行費用）也不同。本研究分別對運行負(fù)荷率為16.67%（5.00 t/d），33.33%（10.00 t/d），66.67%（20.00 t/d）和100.00%（30.00 t/d）時的成本進行分析，不同運行負(fù)荷率時的家具類大件垃圾處理成本估算結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同運行負(fù)荷率時的家具類大件垃圾處理成本估算

若運行負(fù)荷率為16.67%，即家具類大件垃圾處理量為5.00 t/d 時，家具類大件垃圾處理總成本為444.67 元/t，其中設(shè)備折舊費219.18 元/t，運行成本225.49 元/t；若運行負(fù)荷率為33.33%，即家具類大件垃圾處理量為10.00 t/d 時，家具類大件垃圾處理總成本為247.69 元/t，其中設(shè)備折舊費109.59 元/t，運行成本138.10 元/t；若運行負(fù)荷率為66.67%，即家具類大件垃圾處理量為20.00 t/d 時，家具類大件垃圾處理總成本下降為151.65 元/t，其中設(shè)備折舊費54.79 元/t，運行成本96.85 元/t；若運行負(fù)荷率為100.00%，即家具類大件垃圾處理量為30.00 t/d 時，大件垃圾處理總成本可以降低到119.63 元/t，其中設(shè)備折舊費36.53 元/t，運行成本83.10 元/t。

2018年，該家具類大件垃圾處理廠運行總成本為507.20 元/t，約為滿負(fù)荷運行時的3.89 倍。可見，提高家具類大件垃圾處理廠的運行負(fù)荷率，是降低大件垃圾處理總成本的關(guān)鍵。

3 大件垃圾處理成本對比分析

破碎-磁選工藝的成本與多方面的因素有關(guān)，不同處理廠之間有較大的差異，主要的影響因素包括處理規(guī)模、進入處理廠的家具類大件垃圾種類等。

湖南某市的家具類大件垃圾處理廠[9]破碎-磁選工藝設(shè)計處理規(guī)模為100.00 t/d，家具類大件垃圾處理總成本為144.60 元/t，低于本研究中廈門市某家具類大件垃圾處理廠的實際運行成本，分析其原因，可能有以下幾個方面。

（1）廈門市某家具類大件垃圾處理廠目前運行負(fù)荷率僅為14.33%，未滿負(fù)荷運行是導(dǎo)致家具類大件垃圾處理成本高的直接原因，若該處理廠能夠?qū)崿F(xiàn)滿負(fù)荷運行，處理總成本為119.63 元/t，將低于湖南某市的處理成本。

（2）廈門市某家具類大件垃圾處理廠的設(shè)備供應(yīng)廠商不同，并且處理系統(tǒng)的自動化程度高，故障率低，同時配套有除塵系統(tǒng)和冷切系統(tǒng)，設(shè)備造價相對較高，導(dǎo)致設(shè)備折舊費較高。

（3）廈門市某家具類大件垃圾處理廠的運行費用，一并考慮了設(shè)備檢修費用、易損易耗件更換費用等，因此導(dǎo)致運行成本更高，而部分家具類大件垃圾處理廠將床墊單獨分離出來，由人工進行拆解，處理廠設(shè)備只處理沙發(fā)、桌椅和衣柜等金屬少的大件垃圾，由此延長了易損易耗件的使用壽命，并大大降低了檢修等費用。

（4）廈門市某家具類大件垃圾處理廠配套建設(shè)有廢舊家具二手交易市場，將環(huán)衛(wèi)部門收運過來的廢舊家具根據(jù)新舊程度以及使用實用性等進行初步分類，篩選出可以再次利用的家具進入二手交易市場，降低了處理量，間接導(dǎo)致處理成本增加，見表1。

4 結(jié)語

廈門市某家具類大件垃圾處理廠處理成本由設(shè)備折舊費和運行成本兩部分組成，該家具類大件垃圾處理實際運行中，設(shè)備折舊費為254.86 元/t ，占家具類大件垃圾處理總成本的50.25%，運行成本為252.34 元/t，占家具類大件垃圾處理總成本的49.75%。在運行成本中，排在首位的是人工成本，占比高達(dá)72.72%，其次是水電費，占比22.12%。因此，若要降低家具類大件垃圾處理的運行成本，需要進一步提高處理系統(tǒng)的自動化程度，并合理配置處理廠工作人員，同時注重設(shè)備運行過程的節(jié)能降耗。

表1 家具類大件垃圾處理成本對比

另外，通過對該家具類大件垃圾處理廠破碎-磁選工藝進行經(jīng)濟分析發(fā)現(xiàn)，運行負(fù)荷率是影響家具類大件垃圾處理成本的關(guān)鍵因素。該廠滿負(fù)荷運行時的家具類大件垃圾處理成本僅為119.63 元/t，但是在目前運行負(fù)荷率只有14.33%的情況下，家具類大件垃圾處理成本高達(dá)507.20 元/t。由此可見，提高家具類大件垃圾處理廠的運行負(fù)荷率是降低家具類大件垃圾處理成本的關(guān)鍵，通過與其他家具類大件垃圾處理廠進行成本對比，也證實了這一點。