家具類大件垃圾處理破碎-磁選工藝經(jīng)濟(jì)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(qiáng)需要單獨(dú)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(yùn)公司負(fù)責(zé)收運(yùn)，并交由專門的單位進(jìn)行拆解、處理，分選出可回收物質(zhì)進(jìn)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(jī)制，家具類大件垃圾處理廠需要建立科學(xué)、高效的運(yùn)行管理機(jī)制和投入產(chǎn)出機(jī)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(dú)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?。┖唾Y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(jìn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行費(fèi)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(fèi)及日常的運(yùn)行成本，以期為破碎-磁選工藝的運(yùn)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(jìn)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(jī)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，總費(fèi)用約296.00 萬元，是設(shè)備投資中主要的費(fèi)用支出，占比74.00%，其中，破碎機(jī)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(jī)和玻璃房，總費(fèi)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(fèi)。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(jìn)行計算，即處理能力為30.00 t/d，計算得設(shè)備折舊費(fèi)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(fèi)約為294.50 元/t。

1.3 運(yùn)行費(fèi)用

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

該大件垃圾處理廠運(yùn)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(yùn)行成本為252.34 元/t，其中人工費(fèi)為183.50 元/t，占比72.72%，是運(yùn)行成本中最主要的費(fèi)用組成。實際運(yùn)行的電費(fèi)和檢修費(fèi)分別為55.81 元/t 和8.37 元/t，占比分別為22.12%和3.32%。運(yùn)行成本中人工費(fèi)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(yùn)行，一名工人負(fù)責(zé)監(jiān)督管理），在滿足處理廠正常運(yùn)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(yùn)行成本。

圖2 廈門某家具類大件垃圾處理廠運(yùn)行成本組成

1.4 經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jì)效益384.00 元。鐵質(zhì)金屬以外的其他物料可以進(jìn)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(fèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至附近焚燒發(fā)電廠進(jìn)行焚燒發(fā)電。

根據(jù)該處理廠運(yùn)行過程的設(shè)備折舊費(fèi)和運(yùn)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(jì)效益。因此，要維持處理廠的正常運(yùn)行仍需要政府財政的大力支持。

2 不同運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用）也不同。本研究分別對運(yùn)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(jìn)行分析，不同運(yùn)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(yùn)行負(fù)荷率時的家具類大件垃圾處理成本估算

若運(yùn)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(fèi)219.18 元/t，運(yùn)行成本225.49 元/t；若運(yùn)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(fèi)109.59 元/t，運(yùn)行成本138.10 元/t；若運(yùn)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(fèi)54.79 元/t，運(yùn)行成本96.85 元/t；若運(yùn)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(fèi)36.53 元/t，運(yùn)行成本83.10 元/t。

2018年，該家具類大件垃圾處理廠運(yùn)行總成本為507.20 元/t，約為滿負(fù)荷運(yùn)行時的3.89 倍。可見，提高家具類大件垃圾處理廠的運(yùn)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(jìn)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(yùn)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(yùn)行負(fù)荷率僅為14.33%，未滿負(fù)荷運(yùn)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(yùn)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(fèi)較高。

（3）廈門市某家具類大件垃圾處理廠的運(yùn)行費(fèi)用，一并考慮了設(shè)備檢修費(fèi)用、易損易耗件更換費(fèi)用等，因此導(dǎo)致運(yùn)行成本更高，而部分家具類大件垃圾處理廠將床墊單獨(dú)分離出來，由人工進(jìn)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(fèi)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(yùn)過來的廢舊家具根據(jù)新舊程度以及使用實用性等進(jìn)行初步分類，篩選出可以再次利用的家具進(jìn)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(fèi)和運(yùn)行成本兩部分組成，該家具類大件垃圾處理實際運(yùn)行中，設(shè)備折舊費(fèi)為254.86 元/t ，占家具類大件垃圾處理總成本的50.25%，運(yùn)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(yùn)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(fèi)，占比22.12%。因此，若要降低家具類大件垃圾處理的運(yùn)行成本，需要進(jìn)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(yùn)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析發(fā)現(xiàn)，運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)行成本對比，也證實了這一點(diǎn)。