一、前言
在城市生活垃圾综合处理工程中，整个处理过程可以分为前处理工序、处理工序和后处理工序三大系统。处理工序包括焚烧、发酵制肥，后处理工序包括焚烧尾气净化处理，焚烧炉渣、前处理工序及制肥过程中分选出的有害物的处理。
前处理工序在整个垃圾处理工程中占有十分重要的地位，它不但是垃圾进入焚烧、发酵等实质处理前的必需工序，对最终处理效果、能否达标排放具有重要意义；而且，前处理工序的设备投资和配套建筑设施的投资分别占到垃圾处理厂设备总投资和建筑设施总投资的40%左右，设备故障和能耗分别约占整个系统设备故障和能耗的一半。因此，研究、开发先进、实用的垃圾前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前处理工序一般如下：在垃圾卸料场内，由工人对原生垃圾进行翻拣，选出外形尺寸大的垃圾和缠绕物等成分后，由装载车送到垃圾仓，再由行车、抓斗送到给料机。所谓给料机其实就是一个料斗，里面有一～三个螺旋或带刀刃的辊子，用作破袋、破碎，因而也叫破袋机或破碎机，袋装垃圾在给料机中实现破袋和部分破碎。由于结构原因，这种破袋机不能同时破大、小袋。垃圾经破袋、破碎后，被给料机下面的板式输送机近似均匀地带走并送入皮带输送机，然后送入筛分机。给料机和板式输送机一般合称匀料机。
垃圾经筛分后，筛下物经手选、磁选进入发酵工序；筛上物经手选、磁选后进入焚烧炉焚烧。
在上述前处理工序中，需要的设备有：装载机、行车、抓斗、给料机、板式输送机、皮带输送机、筛分机、磁选机。设备种类多、数量多，设备之间的配合、协调受人为因素影响大；设备功率大、能耗高，运行、维护费用高；限于皮带输送机的爬升能力，设备平面布置范围大，占地面积大，垃圾输送距离大，需要的输送设备多；设备安装高差大，对车间建筑要求高。
这种前处理工艺的设计思路来源于国外垃圾焚烧厂焚烧炉给料系统，该系统由垃圾仓、行车、抓斗等组成，垃圾仓的作用除了暂时存放垃圾外，更主要的是原生垃圾中的有机物在这里脱水以提高垃圾的热值，便于焚烧时着火和充分燃烧；行车的作用除运送垃圾外，还有翻堆、拌和的功能。然而，在垃圾综合处理工程中，垃圾中的有机物用于发酵制肥，并不一定要在垃圾仓进行脱水；同时，垃圾在进入焚烧炉前，要经过破袋、筛分，也不必行车、抓斗进行翻堆、拌和。因此，在垃圾综合处理工程中，行车、抓斗系统功能单一，功能与投资明显不对等，技术经济性差。
上述前处理系统还存在严重的功能缺陷：
首先，必须由人工分选出尺寸大于120mm～150mm、不易被给料机破碎的垃圾成分及缠绕物并破大袋，这些工作是由工人在肮脏、恶臭、小山一样的垃圾堆中用锄头、铁揪、铁钩等原始工具进行的，不但严重影响、损害工人的身体健康，分拣效率和效果都很差而且受人为因素影响大，难以实现大件垃圾及缠绕物的有效分拣。而大件垃圾和缠绕物的彻底分拣，是保证匀料机正常运行的前提和关键。实践证明，正是由于大件垃圾和缠绕物不能有效分拣，再加上匀料机自身的工作原理和结构缺陷，使给料机的辊子与辊子之间、辊子与料斗之间、给料机和板式输送机之间经常发生堵塞、卡死，严重时导致设备损坏，成为垃圾处理厂生产线故障率最高的设备之一。
抓斗也是高故障的设备之一，液压驱动式抓斗配件费用高、维修难度大；机械驱动式抓斗钢丝绳消耗大且更换不便，耗时费力。
第二，给料机容易造成过度破碎，即容易将垃圾中不应破碎的玻璃、陶瓷、电池等破碎，导致这些成分在后续分选工序分选难度增大，难以有效分选，从而导致重金属排放严重超标，导致堆肥因重金属含量严重超标和玻璃、陶瓷成分含量高而不能或不适合施用。
第三，分选效率低、效果差。在现有的分选工艺中，一般将垃圾按粒度简单分为筛上物和筛下物，再分别对筛上物和筛下物进行人工手选和磁选。由于筛上物和筛下物的尺寸分布范围大、成分复杂、抛物类成分多，磁选的效果受到影响。手选的效果更差，特别是对于筛下物中的电池、小玻璃等有害成分，效果更差。有的工程设置了风力分选、弹跳分选等分选工序，设置风选工序的意图主要是回收纸张、塑料等可以回收利用的成分，获得经济效益；设置弹跳分选的意图主要是选出电池、陶瓷、砖石等成分。但由于生活垃圾的成分复杂多样、各组成成分的物理特性差异大，风力分选、弹跳分选的效率和效果不理想，技术经济性差。某大型垃圾分选回收设备的验收现场有这样一个场面：在近二米长的废纸输送带上就只有一张纸，回收效率可见一斑。
筛上物经手选、磁选后送往焚烧炉焚烧。由于这部分垃圾的粒度或外形尺寸范围大，因而量也大，在被送进焚烧炉前，难以采用合适的方法和设备对其进行适当破碎；而不经破碎直接进入焚烧炉，就会产生这样的后果：或者尺寸大的垃圾不能充分燃烧，燃烧产物不能达标排放甚至产生新的更难以处理的有害物质，如二恶英类；或者必须增加垃圾在焚烧炉内的停留时间，这样不但会降低焚烧炉的实际处理能力，还可能产生新的、难以处理的有害物，如氮氧化物。
有的垃圾厂在焚烧炉前设置了简单的破碎设备——一般和焚烧炉进料机构设置成一体，因难以同时兼顾经济性和技术性，实际效果不好。
筛下物中包含了几乎全部的干电池和玻璃成分及大部分的重金属。同样由于粒度分布范围大、量多，手选和磁选的效果都较差；对于在破袋工序中被破碎了的电池和玻璃，几乎完全无能为力。因此堆肥重金属含量高、玻璃渣含量高也就成为必然！
总之，目前的前处理系统可以概括为：建设费用高、运行故障高、能耗高、维护费用高，效率低、效果差。不但其功能和所占投资比例、能耗比例、运行维护费用比例严重不对等，而且还是整个工程排放达标难、堆肥质量差的重要原因。城市生活垃圾综合处理要走出上述困境，就必须从前处理工序入手。
责任编辑：xiaohan
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