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。
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
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。
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
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。
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。
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。
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)。