建筑垃圾資源化處理系統(tǒng)的技術(shù)與設(shè)備要求

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和新型城市化進(jìn)程的迅速發(fā)展，建筑垃圾產(chǎn)量也日益增加。根據(jù)國家發(fā)改委《關(guān)于充分利用資源的指導(dǎo)意見》文件，2010年建筑垃圾總量達(dá)到8億元。目前建筑垃圾在我國的主要處理方式是與其它生活垃圾混合堆放或露天填埋,據(jù)測算,按堆放高度5米計(jì)算,每年就需占用的20多萬畝土地,“垃圾圍城”在各地已經(jīng)是普遍存在的事實(shí)。一方面,建筑垃圾簡單的處置給社會管理和生態(tài)環(huán)境帶來難題,另一方面,經(jīng)濟(jì)發(fā)展下的大量建設(shè)加大對建筑原材料的市場需求,資料顯示,我國建筑市場每年需要水泥10.8億t,需要骨料50億t,需要墻體材料7500億塊標(biāo)磚。而目前全國已經(jīng)建設(shè)并投產(chǎn)的年處理建筑垃圾能力100萬t以上的資源化再生利用企業(yè)不足20家,建筑垃圾資源化利用率不足5%,與我們國家的基本建設(shè)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不相適應(yīng)。一邊是堆積如山的建筑垃圾,一邊是日益枯竭的自然資源,如何“節(jié)能減排”是建設(shè)行業(yè)目前必須面對的問題。建筑垃圾具有資源化屬性,完全可以作為一種新型資源使用,它的再生利用,既能解決建筑垃圾的堆放填埋問題以減輕環(huán)境污染,又能減少自然砂石的開采量以保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境,可以說建筑垃圾資源化利用是提高社會效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益的有發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)。從現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料上看,我國對建筑垃圾再生利用技術(shù)方面的研究已經(jīng)開展,同濟(jì)大學(xué)肖建莊等進(jìn)行了再生混凝土物理性能研究,北京建筑工程學(xué)院陳家瓏等進(jìn)行了再生細(xì)骨料的物理性能研究,中國建筑材料科學(xué)研究院王武祥等對再生混凝土砌塊相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究,并相繼取得一些研究成果,但是對建筑垃圾資源化具體處理模式和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析方面的研究比較缺乏。在加快建筑垃圾資源化利用進(jìn)程中,鼓勵投資者和企業(yè)參與,是把建筑垃圾推向市場的必由之路。經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生存和發(fā)展的根本,對建筑垃圾資源化處理模式以及經(jīng)濟(jì)效益分析,對推動建筑垃圾再生利用產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展是一個(gè)重要課題。1建筑垃圾分類建筑垃圾資源化再生利用按過程可以分為3個(gè)階段:階段一是建筑垃圾形成和分類;階段二是建筑垃圾的初步處理和分類利用;階段三是建筑垃圾的深度處理和再生骨料的高層次利用。每個(gè)階段資源化重點(diǎn)不同:階段一,根據(jù)項(xiàng)目的不同而對建筑垃圾進(jìn)行大致分類是提高資源化利用率的基礎(chǔ)和有效途徑,為便于再利用,一般可以從垃圾來源、組分材料類型、有否含有害物質(zhì)、回收經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行歸類,這個(gè)階段也是再生利用產(chǎn)品質(zhì)量控制的起點(diǎn);階段二,根據(jù)建筑垃圾資源化利用需求,在分類的基礎(chǔ)上,對建筑垃圾進(jìn)行初步處理,考慮到運(yùn)輸成本和二次污染,能就地直接利用優(yōu)先安排,然后根據(jù)再利用等級要求的不同進(jìn)行分類處理;階段三,對建筑垃圾深度加工,再生混凝土能否廣泛使用的關(guān)健因素是再生骨料的質(zhì)量,由于再生骨料加工過程的特殊性,這個(gè)階段的重點(diǎn)就是通過質(zhì)量控制,生產(chǎn)出少雜質(zhì)、高質(zhì)量、物理性能接近天然骨料的再生骨料。建筑垃圾處理模式按行走方式進(jìn)行分類,可分為:固定式模式、移動式模式。1.1完善的垃圾物料回收工藝固定式模式是指在固定廠區(qū),利用固定車間、固定廠房及相對固定的設(shè)備,進(jìn)行建筑垃圾資源化利用的處理模式,它能及時(shí)清運(yùn)城市建設(shè)項(xiàng)目工作面上的建筑垃圾,高效而有序處理成分復(fù)雜的建筑垃圾;能根據(jù)垃圾物料的不同性質(zhì),設(shè)計(jì)復(fù)雜的技術(shù)方案,采用完備的工藝,選裝不同功能的設(shè)備,滿足再生產(chǎn)品的不同需求;遠(yuǎn)離城市和人群,固定的廠房和車間便于采取防塵防噪措施,有效避免對周邊環(huán)境造成的影響。固定模式應(yīng)用起步早,工藝技術(shù)相對成熟;它需要考慮原料的來源、生產(chǎn)線的匹配等多方面因素,項(xiàng)目前期規(guī)劃復(fù)雜且建設(shè)時(shí)間長;建筑垃圾資源化固定式模式占地面積大、設(shè)施完善、使用周期長,投資相對也較多,它適宜于有場地、有資金、有建筑垃圾原料渠道穩(wěn)定的企業(yè),同時(shí)適用于與再生磚瓦等建材企業(yè)同地建設(shè)。固定式模式一般用于建筑垃圾資源化利用的第三個(gè)階段。1.2現(xiàn)場揚(yáng)塵控制與分類使用模式移動式模式是指在處理現(xiàn)場,用可移動式設(shè)備,對建筑垃圾進(jìn)行就地處理的模式。它適用于操作工作面有建筑垃圾處理空間和時(shí)間的工程項(xiàng)目;它可以就地處置,降低建筑垃圾的清運(yùn)成本及二次運(yùn)輸可能造成的污染;該模式結(jié)構(gòu)緊湊,占地少,投入生產(chǎn)快,節(jié)約設(shè)廠時(shí)間成本;機(jī)動性強(qiáng),移動方便,可以在操作工作面迅速建立臨時(shí)生產(chǎn)線,并投入生產(chǎn);自能化程度高,破碎線組合靈活,簡化流程,加工適應(yīng)性強(qiáng);廠房少,生產(chǎn)線無固定基礎(chǔ),投資相對省。但移動式生產(chǎn)線模式的揚(yáng)塵問題需要解決,以至防止對大氣污染有要求,適用于可以就地處置的工程項(xiàng)目,適用于建筑垃圾初級分類使用。移動式模型一般用于建筑垃圾資源化利用第二個(gè)階段。2工藝路線流程建筑垃圾從大塊廢料到小粒徑可利用骨料,從處理功能上分析,主要需要破碎、篩分、分揀、傳輸、整形、給料等功能,功能分解說明及對相應(yīng)設(shè)備的要求見表1。相應(yīng)完整的工藝路線流程如下:破包→進(jìn)料→粗碎→粗篩→人工粗分→中碎→烘干→磁選→整形→風(fēng)力細(xì)分→篩分→水洗根據(jù)實(shí)際情況的要求,減少部分工藝,以提高效率、能耗、成本。例:在北方,天氣干燥,可以省去烘干工藝;對再生骨料性能要求不高時(shí),可以省去整形、水洗等工藝;對再生骨料粒徑一致時(shí),可以使用一次性破碎。3經(jīng)濟(jì)效益率為突出對項(xiàng)目的直接經(jīng)濟(jì)效益評價(jià),本文建立由企業(yè)盈利能力的成本費(fèi)用利潤率轉(zhuǎn)化而來的經(jīng)濟(jì)效益率評價(jià)模型。經(jīng)濟(jì)效益率是項(xiàng)目在一定期間的收益總額與成本費(fèi)用總額的比率,表明每付出百元成本費(fèi)用可獲得收益額。對投資者來說,該項(xiàng)指標(biāo)越大,說明同樣的成本費(fèi)用所能取得的收益越高,項(xiàng)目的獲利能力越強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)效益率計(jì)算公式:3.2再生混凝土堆場以陜西省一家建筑垃圾資源化生產(chǎn)企業(yè)為例,該企業(yè)建設(shè)規(guī)模年處置建筑垃圾200萬t,計(jì)劃建筑垃圾資源化利用率90%以上,項(xiàng)目規(guī)劃占地面積150畝,其中建筑物及構(gòu)筑物占地面積55畝,成品堆場和原料堆場占地面積分別為15畝,分為三個(gè)生產(chǎn)區(qū),再生骨料破碎生產(chǎn)區(qū)、再生混凝土攪拌生產(chǎn)區(qū)、再生混凝土制品生產(chǎn)區(qū),以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)再生骨料、再生混凝土、再生混凝土制品為主。建設(shè)投資14550萬元,其中:建筑工程費(fèi)用2800萬元,設(shè)備購置5100萬元,設(shè)備安裝費(fèi)430萬元,建設(shè)其它費(fèi)640萬元,基本預(yù)備費(fèi)1080萬元,土地費(fèi)用4500萬元。根據(jù)該企業(yè)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料和項(xiàng)目生產(chǎn)情況,可知該企業(yè)正常生產(chǎn)年主要產(chǎn)品及銷售收入情況見表2,正常生產(chǎn)年的成本費(fèi)用情況見表3。3.3再生骨料的回收以云南省一家建筑垃圾資源化生產(chǎn)項(xiàng)目為例,該項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模年處置建筑垃圾100萬t,項(xiàng)目的設(shè)備主要采用移動式生產(chǎn)線,移動式建筑垃圾一體破碎篩分線生產(chǎn)再生骨料;移動式組合制磚生產(chǎn)線生產(chǎn)各類再生磚,主要投資是設(shè)備購置費(fèi),本項(xiàng)目的所有設(shè)備購置費(fèi)為350萬元。由于移動式生產(chǎn)線便于移動,一般實(shí)施操作地在建筑垃圾的堆放處和產(chǎn)生處,受建筑垃圾成分的限制,再生骨料性能的控制難度大,所以移動破碎線生產(chǎn)的再生骨料一般只用于回填和制作非承重磚。根據(jù)該項(xiàng)目的經(jīng)營狀況和相關(guān)資料,得出該項(xiàng)目正常生產(chǎn)年主要產(chǎn)品及銷售收入情況見表4,正常生產(chǎn)年的成本費(fèi)用情況見表5。3.4經(jīng)濟(jì)效益對比根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析及項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益率計(jì)算公式,陜西省企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益率η1=0.44,云南省項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益率η2=1.17,均大于零,說明項(xiàng)目取得的收益大于成本費(fèi)用,項(xiàng)目具有經(jīng)濟(jì)可行性,比率越大,表明項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益越好,投資收益就會越大。兩個(gè)實(shí)例也說明建筑垃圾不是“垃圾”,而是寶藏。本文中兩家企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益率η2>η1,說明移動式模式比固定式模式經(jīng)濟(jì)效益更好,在現(xiàn)階段相同條件下,移動式模式是企業(yè)應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展的建筑垃圾資源化項(xiàng)目。在上述兩個(gè)模式計(jì)算中,項(xiàng)目收入中,沒有考慮政府補(bǔ)貼收入,而實(shí)際上自從2005年建設(shè)部實(shí)施了《城市建筑垃圾管理規(guī)定》,2008年國家發(fā)布了《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》,特別是國家發(fā)改委“十二五”規(guī)劃關(guān)于《大宗固體廢物綜合利用實(shí)施方案》下發(fā)以后,各省市,在資金、稅收、價(jià)格、技術(shù)服務(wù)、獎勵等方面出臺了多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助政策,給予建筑垃圾再生利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展以大力支持,可見建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)無論是從社會效益、環(huán)境效益,還是經(jīng)濟(jì)效益,發(fā)展前景都十分廣闊,是需要大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè),也是值得投資的產(chǎn)業(yè)。在上述兩個(gè)模式計(jì)算中,為了便于計(jì)算,在成本費(fèi)用中,沒有考慮資金的時(shí)間價(jià)值和融資成本,會給計(jì)算結(jié)果帶來一些誤差。4房土地購置費(fèi)、二次運(yùn)輸費(fèi)的比較從以上分析和計(jì)算中,我們可以看到,建筑垃圾資源化項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀的。移動式與固定式模式各有其特長,移動式模式因其投資省,占地少,靈活性大,節(jié)省廠房土地購置費(fèi)、二次運(yùn)輸費(fèi),經(jīng)濟(jì)效益好,但是它受建筑垃圾來源及工藝設(shè)備的局限,生產(chǎn)的再生骨料的性能不穩(wěn)定,只能用于性能指標(biāo)要求不高的再生利用產(chǎn)品。固定式模式只要選擇適當(dāng)?shù)墓に?能保證再生骨料的優(yōu)良品質(zhì),為再生骨料的廣泛應(yīng)用提供有力的保障。但是它的投資大,生產(chǎn)效率高,需要有穩(wěn)定的建筑垃圾來源。建筑垃圾再生利用,既要靠國家管理機(jī)構(gòu)的政策推動,更需要憑借項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益,激發(fā)投資者進(jìn)入建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)的積極性,所以說,政府的政策導(dǎo)向與民眾的參與都是建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動力。3.1再生混凝土制品生產(chǎn)線工藝項(xiàng)目的設(shè)備采用固定式生產(chǎn)線,再生骨料生產(chǎn)線