家具类大件垃圾处理破碎-磁选工艺经济分析

林文琪，郭子成，王亚琢

（1. 环创（厦门）科技股份有限公司，福建 厦门361008；2. 中国科学院广州能源研究所，广东 广州510650）

家具类大件垃圾是干垃圾的一种，指的是质量超过5 kg 或体积超过0.2 m3或长度超过1 m，且整体性强需要单独分类收集处理的废家具[1-3]。家具类大件垃圾一般由政府有关部门或是专业的第三方清运公司负责收运，并交由专门的单位进行拆解、处理，分选出可回收物质进行再生利用，是改善生活环境、提高资源利用率的有效途径[4，5]。目前，负责家具类大件垃圾拆解、处理的单位一般是政府环卫部门、国企或是民企，从行业发展的趋势看，家具类大件垃圾的处理将逐渐从以政府为主导向市场化、企业化的经营方向转变。为了适应现行的市场机制，家具类大件垃圾处理厂需要建立科学、高效的运行管理机制和投入产出机制，以降低家具类大件垃圾处理的成本，使行业的发展逐渐减轻政府财政压力，实现独立健康长足的发展。

随着垃圾分类工作的开展，家具类大件垃圾的减量化（体积减小）和资源化越来越受到关注[6-8]。目前的处理技术是在破碎的基础上，对破碎后的物料进行分选，以实现后续的资源化利用。由于分选设备成本较高等原因，北京、杭州、厦门、泉州等地在运行的家具类大件垃圾处理厂的分选主要是采用磁选技术，即将破碎后的物料分选出铁质金属，其他物料经压缩后运往焚烧发电厂焚烧或填埋处理。

研究了厦门市某家具类大件垃圾处理厂破碎-磁选工艺的实际设备投资和运行费用情况，分析了家具类大件垃圾处理的成本，包括设备折旧费及日常的运行成本，以期为破碎-磁选工艺的运行优化及节能降耗提供参考。

1 大件垃圾处理成本概算

1.1 规模和总投资

该家具类大件垃圾处理厂的服务人口约100 万人，采用破碎-磁选工艺，工艺流程图如图1所示。该厂设计处理家具类大件垃圾30.00 t/d(3.75 t/h)，工程总投资约600.00 万元，于2017年9月正式投产，处理后分选出的铁质金属提供给下游企业做再生金属，其他物料则经过压缩后输送到焚烧发电厂进行焚烧处理。2018年，该厂总计处理大件垃圾1 555.82 t，约4.30 t/d，其中铁质金属质量占比约5.50%，即0.24 t/d，其他物料占比94.50%，即4.06 t/d。

图1 家具类大件垃圾处理工艺流程图

1.2 设备投资

该厂家具类大件垃圾处理设备总投资约400 万元，主要包括物料传输系统、破碎系统、磁选系统、除尘系统、控制系统等。

破碎系统是处理系统最重要的组成部分，包括破碎机、液压驱动系统、冷却系统等，总费用约296.00 万元，是设备投资中主要的费用支出，占比74.00%，其中，破碎机系统170.00 万元，液压系统115.00 万元。磁选系统包括磁选机和玻璃房，总费用约17.00 万元，系统中配套建设玻璃房的目的主要是为了隔离作业区域，既可以起到隔尘降噪的作用，又能实现设备工作状态的可视化。

该处理厂的各项设备按10年使用年限折算为设备折旧费。由于设备总投资为400.00 万元，按10年折算，并以该厂设计的处理家具类大件垃圾的能力进行计算，即处理能力为30.00 t/d，计算得设备折旧费为36.50 元/t。目前，该厂实际处理量为4.30 t/d，摊销后的设备折旧费约为294.50 元/t。

1.3 运行费用

该处理厂的运行费用主要由水电费、检修费用、易损易耗件费用（破碎机刀头、润滑油和液压油等）、人工费用和其他费用等组成，其中检修费用包括大修费用、日常维修费、计量仪表校验费等。

该大件垃圾处理厂运行成本组成如图2所示（以2018年实际处理规模4.30 t/d 计算）。由图2可知，该厂总运行成本为252.34 元/t，其中人工费为183.50 元/t，占比72.72%，是运行成本中最主要的费用组成。实际运行的电费和检修费分别为55.81 元/t 和8.37 元/t，占比分别为22.12%和3.32%。运行成本中人工费用计算以4 名工人计（两名工人负责上料，一名工人负责控制设备运行，一名工人负责监督管理），在满足处理厂正常运行的前提下，已经实现了人员的精简，难以通过降低人数来降低运行成本。

图2 厦门某家具类大件垃圾处理厂运行成本组成

1.4 经济效益分析

该处理厂在处理家具类大件垃圾过程中分选出来的铁质金属可以卖给金属回收企业进行再生利用，按现行铁质金属1 600.00 元/t 的回收价格，该处理厂每天可以创造经济效益384.00 元。铁质金属以外的其他物料可以进一步通过风选设备和光电分选设备等分选分出木材和塑料等，用以制木塑复合材料的原料或是制备RDF 燃料，但是在现行处理厂中，由于相关的分选设备投资较大等原因，厂区内未增加相关的分选设备以延伸工艺流程，而是将其他物料经压缩后免费转运至附近焚烧发电厂进行焚烧发电。

根据该处理厂运行过程的设备折旧费和运行成本，该处理厂处理家具类大件垃圾的成本为507.20 元/t，在现有处理量下，每天的处理成本为2 180.92 元，远高于物料资源化利用的产生的经济效益。因此，要维持处理厂的正常运行仍需要政府财政的大力支持。

2 不同运行负荷率时的大件垃圾处理成本

家具类大件垃圾处理厂的运行负荷率是指实际处理量与设计处理量的比值，以百分比计。运行负荷率不同，家具类大件垃圾处理的成本（含设备折旧费和运行费用）也不同。本研究分别对运行负荷率为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）时的成本进行分析，不同运行负荷率时的家具类大件垃圾处理成本估算结果如图3所示。

图3 不同运行负荷率时的家具类大件垃圾处理成本估算

若运行负荷率为16.67%，即家具类大件垃圾处理量为5.00 t/d 时，家具类大件垃圾处理总成本为444.67 元/t，其中设备折旧费219.18 元/t，运行成本225.49 元/t；若运行负荷率为33.33%，即家具类大件垃圾处理量为10.00 t/d 时，家具类大件垃圾处理总成本为247.69 元/t，其中设备折旧费109.59 元/t，运行成本138.10 元/t；若运行负荷率为66.67%，即家具类大件垃圾处理量为20.00 t/d 时，家具类大件垃圾处理总成本下降为151.65 元/t，其中设备折旧费54.79 元/t，运行成本96.85 元/t；若运行负荷率为100.00%，即家具类大件垃圾处理量为30.00 t/d 时，大件垃圾处理总成本可以降低到119.63 元/t，其中设备折旧费36.53 元/t，运行成本83.10 元/t。

2018年，该家具类大件垃圾处理厂运行总成本为507.20 元/t，约为满负荷运行时的3.89 倍。可见，提高家具类大件垃圾处理厂的运行负荷率，是降低大件垃圾处理总成本的关键。

3 大件垃圾处理成本对比分析

破碎-磁选工艺的成本与多方面的因素有关，不同处理厂之间有较大的差异，主要的影响因素包括处理规模、进入处理厂的家具类大件垃圾种类等。

湖南某市的家具类大件垃圾处理厂[9]破碎-磁选工艺设计处理规模为100.00 t/d，家具类大件垃圾处理总成本为144.60 元/t，低于本研究中厦门市某家具类大件垃圾处理厂的实际运行成本，分析其原因，可能有以下几个方面。

（1）厦门市某家具类大件垃圾处理厂目前运行负荷率仅为14.33%，未满负荷运行是导致家具类大件垃圾处理成本高的直接原因，若该处理厂能够实现满负荷运行，处理总成本为119.63 元/t，将低于湖南某市的处理成本。

（2）厦门市某家具类大件垃圾处理厂的设备供应厂商不同，并且处理系统的自动化程度高，故障率低，同时配套有除尘系统和冷切系统，设备造价相对较高，导致设备折旧费较高。

（3）厦门市某家具类大件垃圾处理厂的运行费用，一并考虑了设备检修费用、易损易耗件更换费用等，因此导致运行成本更高，而部分家具类大件垃圾处理厂将床垫单独分离出来，由人工进行拆解，处理厂设备只处理沙发、桌椅和衣柜等金属少的大件垃圾，由此延长了易损易耗件的使用寿命，并大大降低了检修等费用。

（4）厦门市某家具类大件垃圾处理厂配套建设有废旧家具二手交易市场，将环卫部门收运过来的废旧家具根据新旧程度以及使用实用性等进行初步分类，筛选出可以再次利用的家具进入二手交易市场，降低了处理量，间接导致处理成本增加，见表1。

4 结语

厦门市某家具类大件垃圾处理厂处理成本由设备折旧费和运行成本两部分组成，该家具类大件垃圾处理实际运行中，设备折旧费为254.86 元/t ，占家具类大件垃圾处理总成本的50.25%，运行成本为252.34 元/t，占家具类大件垃圾处理总成本的49.75%。在运行成本中，排在首位的是人工成本，占比高达72.72%，其次是水电费，占比22.12%。因此，若要降低家具类大件垃圾处理的运行成本，需要进一步提高处理系统的自动化程度，并合理配置处理厂工作人员，同时注重设备运行过程的节能降耗。

表1 家具类大件垃圾处理成本对比

另外，通过对该家具类大件垃圾处理厂破碎-磁选工艺进行经济分析发现，运行负荷率是影响家具类大件垃圾处理成本的关键因素。该厂满负荷运行时的家具类大件垃圾处理成本仅为119.63 元/t，但是在目前运行负荷率只有14.33%的情况下，家具类大件垃圾处理成本高达507.20 元/t。由此可见，提高家具类大件垃圾处理厂的运行负荷率是降低家具类大件垃圾处理成本的关键，通过与其他家具类大件垃圾处理厂进行成本对比，也证实了这一点。