城市生活垃圾前处理集成系统（一）

简介
在城市生活垃圾综合处理项目中，整个处理过程可分为预处理过程、处理过程和后处理过程三大系统。处理过程包括焚烧和发酵制肥，后处理过程包括焚烧尾气、焚烧炉渣的净化，预处理过程和制肥过程中分离出的有害物质的处理。
预处理工艺在整个垃圾处理工程中占有非常重要的地位。它不仅是垃圾进入焚烧、发酵等实质性处理前的必经过程，而且对最终处理效果和能否达标排放具有重要意义。而且预处理工艺的设备投资和配套建筑设施的投资分别占垃圾处理厂总设备投资和建筑设施投资的40%左右，设备故障和能耗分别占整个系统设备故障和能耗的一半左右。因此，研究和开发先进实用的垃圾预处理设备具有重要意义。
二。现状
目前国内城市生活垃圾综合处理工艺的预处理流程一般是这样的:在垃圾卸料场，工人对原始垃圾进行分拣，挑选出尺寸较大的垃圾、纠缠物等成分，然后由装车车送入垃圾箱，再由吊车和抓斗送入给料机。所谓的喂料机，其实就是一个有一到三个螺旋或叶片辊的料斗，用于破袋和粉碎。因此也叫破袋机或破碎机。袋装垃圾在给料机中破碎和部分破碎。由于结构的原因，这种破袋器不能同时破大包和小包。破袋破碎后，垃圾由给料机下方的板式输送机近似均匀地带走，送至带式输送机，再送至筛选机。给料机和板式输送机一般称为均质机。
垃圾筛分后，筛下物通过人工和磁选进入发酵过程；筛分后的物料经过人工分选和磁选后，进入焚烧炉焚烧。
在上述预处理工艺中，所需设备包括:装载机、行车、抓斗、给料机、板式输送机、带式输送机、筛选机、磁选机。设备种类多、数量多，设备间的配合协调受人为因素影响大；设备功率大，能耗高，运行维护成本高；受限于带式输送机的爬坡能力，设备平面布置范围大，占地面积大，垃圾输送距离大，需要大量的输送设备；设备安装高差大，对厂房建筑要求高。
该预处理工艺的设计思想来源于国外垃圾焚烧厂焚烧炉的进料系统，由垃圾仓、行车、抓斗等组成。废物箱除了暂时存放垃圾外，主要作用是在这里将原来垃圾中的有机物脱水，以提高垃圾的热值，以便焚烧时点火和充分燃烧；吊车除了运输垃圾，还有堆放和搅拌的功能。但在垃圾综合处理项目中，垃圾中的有机物是用来发酵做肥料的，不需要在垃圾箱中脱水。同时，垃圾在进入焚烧炉之前，要经过破碎和筛选，不需要翻堆，用吊车或抓斗混合。因此，在垃圾综合处理工程中，吊车和抓斗系统功能单一，功能和投资明显不对等，技术经济性差。【/br/】上述预处理系统仍存在严重的功能缺陷:【/br/】首先，尺寸大于120 mm至150 mm且不易被给料机破碎的垃圾成分和缠绕物必须人工分拣并破碎成大包。这些工作都是由工人在又脏又臭、像小山一样的垃圾堆里用锄头、铁扳手、铁钩子等原始工具进行的，不仅严重影响和损害工人的健康。大块垃圾和缠结的彻底分选是保证均质机正常运转的前提和关键。实践证明，正是由于对大块垃圾和纠缠物的分选不力，再加上均质机本身的工作原理和结构缺陷，造成给料机的滚筒、滚筒和料斗、给料机和板式输送机经常堵塞、卡死，严重时导致设备损坏，成为垃圾处理厂生产线故障率较高的设备之一。
抓斗也是故障率高的设备之一，液压驱动的抓斗配件价格昂贵，维护困难；机械抓绳耗能大，更换不方便，费时费力。
其次，送料机容易造成过度碾压，即容易将玻璃、陶瓷、电池等压碎。那就不应该在垃圾中破碎，这就增加了后续分拣过程中对这些成分的分拣难度，难以有效分拣，从而造成重金属排放严重超标，导致堆肥因重金属含量和玻璃陶瓷含量高而无法或不适合应用。
三是排序效率低，效果差。在现有的分选技术中，垃圾一般简单地按粒径大小分为筛上物和筛下物，然后人工选择筛上物和筛下物，进行磁选。筛上物和筛下物的粒度分布范围大，成分复杂，抛物线成分多，影响磁选效果。手选效果更差，尤其是电池、小尺寸内的小玻璃等有害成分。有些项目设置了空气分离、反弹分离等分离工艺。设置空分流程的目的主要是回收纸张、塑料等可循环利用的成分，获得经济效益；设置弹跳分选的目的主要是选择电池、陶瓷、砖石等元器件。但由于生活垃圾成分复杂多样，各成分物理特性差异较大，风选和弹跳分选的效率和效果并不理想，技术经济性较差。在某大型垃圾分类回收设备验收现场有这样一幕:近两米长的废纸传送带上只有一张纸，回收效率可见一斑。
筛分后的物料经过人工分选和磁选后，被送到焚烧炉焚烧。因为这部分垃圾的粒径或粒径范围大，所以量也大。在它被送到焚化炉之前，很难用适当的方法和设备对其进行适当的粉碎。但如果垃圾不经粉碎直接进入焚烧炉，会产生这样的后果:要么大粒径垃圾不能充分燃烧，燃烧产物达不到排放标准，甚至会产生新的、更难处理的有害物质，如二噁英等；或者需要增加垃圾在焚烧炉中的停留时间，这样不仅会降低焚烧炉的实际处理能力，还会产生新的难以处理的有害物质，比如氮氧化物。
一些垃圾厂在焚烧炉前设置了简易的破碎设备——一般与焚烧炉的进料机构为一体。因为很难兼顾经济和技术，实际效果并不好。
筛下物包含几乎所有干电池和玻璃组件以及大多数重金属。由于同样的粒度分布范围大、量大，手选和磁选效果差；对于破包过程中电池和玻璃破碎的情况几乎无能为力。所以堆肥重金属和玻璃渣含量高是必然的！
总之，目前的预处理系统可以概括为:建设成本高、运行故障率高、能耗高、维护成本高、效率低、效果差。不仅其功能与投资、能耗和运行维护费用的比例严重不对等，而且是整个项目难以达标排放、堆肥质量差的重要原因。要走出上述困境，城市生活垃圾的综合处理必须从预处理过程入手。