在城市生活垃圾綜合處理工程中，整個處理過程可以分為前處理工序、處理工序和后處理工序三大系統(tǒng)。處理工序包括焚燒、發(fā)酵制肥，后處理工序包括焚燒尾氣凈化處理，焚燒爐渣、前處理工序及制肥過程中分選出的有害物的處理。前處理工序在整個垃圾處理工程中占有十分重要的地位，它不但是垃圾進(jìn)入焚燒、發(fā)酵等實質(zhì)處理前的必需工序，對最終處理效果、能否達(dá)標(biāo)排放具有重要意義；而且，前處理工序的設(shè)備投資和配套建筑設(shè)施的投資分別占到垃圾處理廠設(shè)備總投資和建筑設(shè)施總投資的40%左右，設(shè)備故障和能耗分別約占整個系統(tǒng)設(shè)備故障和能耗的一半。因此，研究、開發(fā)先進(jìn)、實用的垃圾前處理設(shè)備具有重要意義。
二、現(xiàn)狀目前，國內(nèi)城市生活垃圾綜合處理工藝的前處理工序一般如下：在垃圾卸料場內(nèi)，由工人對原生垃圾進(jìn)行翻揀，選出外形尺寸大的垃圾和纏繞物等成分后，由裝載車送到垃圾倉，再由行車、抓斗送到給料機(jī)。所謂給料機(jī)其實就是一個料斗，里面有一～三個螺旋或帶刀刃的輥子，用作破袋、破碎，因而也叫破袋機(jī)或破碎機(jī)，袋裝垃圾在給料機(jī)中實現(xiàn)破袋和部分破碎。由于結(jié)構(gòu)原因，這種破袋機(jī)不能同時破大、小袋。垃圾經(jīng)破袋、破碎后，被給料機(jī)下面的板式輸送機(jī)近似均勻地帶走并送入皮帶輸送機(jī)，然后送入篩分機(jī)。給料機(jī)和板式輸送機(jī)一般合稱勻料機(jī)。垃圾經(jīng)篩分后，篩下物經(jīng)手選、磁選進(jìn)入發(fā)酵工序；篩上物經(jīng)手選、磁選后進(jìn)入焚燒爐焚燒。
在上述前處理工序中，需要的設(shè)備有：裝載機(jī)、行車、抓斗、給料機(jī)、板式輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、篩分機(jī)、磁選機(jī)。設(shè)備種類多、數(shù)量多，設(shè)備之間的配合、協(xié)調(diào)受人為因素影響大；設(shè)備功率大、能耗高，運行、維護(hù)費用高；限于皮帶輸送機(jī)的爬升能力，設(shè)備平面布置范圍大，占地面積大，垃圾輸送距離大，需要的輸送設(shè)備多；設(shè)備安裝高差大，對車間建筑要求高。這種前處理工藝的設(shè)計思路來源于國外垃圾焚燒廠焚燒爐給料系統(tǒng)，該系統(tǒng)由垃圾倉、行車、抓斗等組成，垃圾倉的作用除了暫時存放垃圾外，更主要的是原生垃圾中的有機(jī)物在這里脫水以提高垃圾的熱值，便于焚燒時著火和充分燃燒；行車的作用除運送垃圾外，還有翻堆、拌和的功能。然而，在垃圾綜合處理工程中，垃圾中的有機(jī)物用于發(fā)酵制肥，并不一定要在垃圾倉進(jìn)行脫水；同時，垃圾在進(jìn)入焚燒爐前，要經(jīng)過破袋、篩分，也不必行車、抓斗進(jìn)行翻堆、拌和。因此，在垃圾綜合處理工程中，行車、抓斗系統(tǒng)功能單一，功能與投資明顯不對等，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差。上述前處理系統(tǒng)還存在嚴(yán)重的功能缺陷：
首先，必須由人工分選出尺寸大于120mm～150mm、不易被給料機(jī)破碎的垃圾成分及纏繞物并破大袋，這些工作是由工人在骯臟、惡臭、小山一樣的垃圾堆中用鋤頭、鐵揪、鐵鉤等原始工具進(jìn)行的，不但嚴(yán)重影響、損害工人的身體健康，分揀效率和效果都很差而且受人為因素影響大，難以實現(xiàn)大件垃圾及纏繞物的有效分揀。而大件垃圾和纏繞物的徹底分揀，是保證勻料機(jī)正常運行的前提和關(guān)鍵。實踐證明，正是由于大件垃圾和纏繞物不能有效分揀，再加上勻料機(jī)自身的工作原理和結(jié)構(gòu)缺陷，使給料機(jī)的輥子與輥子之間、輥子與料斗之間、給料機(jī)和板式輸送機(jī)之間經(jīng)常發(fā)生堵塞、卡死，嚴(yán)重時導(dǎo)致設(shè)備損壞，成為垃圾處理廠生產(chǎn)線故障率最高的設(shè)備之一。抓斗也是高故障的設(shè)備之一，液壓驅(qū)動式抓斗配件費用高、維修難度大；機(jī)械驅(qū)動式抓斗鋼絲繩消耗大且更換不便，耗時費力。
第二，給料機(jī)容易造成過度破碎，即容易將垃圾中不應(yīng)破碎的玻璃、陶瓷、電池等破碎，導(dǎo)致這些成分在后續(xù)分選工序分選難度增大，難以有效分選，從而導(dǎo)致重金屬排放嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致堆肥因重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)和玻璃、陶瓷成分含量高而不能或不適合施用。
第三，分選效率低、效果差。在現(xiàn)有的分選工藝中，一般將垃圾按粒度簡單分為篩上物和篩下物，再分別對篩上物和篩下物進(jìn)行人工手選和磁選。由于篩上物和篩下物的尺寸分布范圍大、成分復(fù)雜、拋物類成分多，磁選的效果受到影響。手選的效果更差，特別是對于篩下物中的電池、小玻璃等有害成分，效果更差。有的工程設(shè)置了風(fēng)力分選、彈跳分選等分選工序，設(shè)置風(fēng)選工序的意圖主要是回收紙張、塑料等可以回收利用的成分，獲得經(jīng)濟(jì)效益；設(shè)置彈跳分選的意圖主要是選出電池、陶瓷、磚石等成分。但由于生活垃圾的成分復(fù)雜多樣、各組成成分的物理特性差異大，風(fēng)力分選、彈跳分選的效率和效果不理想，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差。某大型垃圾分選回收設(shè)備的驗收現(xiàn)場有這樣一個場面：在近二米長的廢紙輸送帶上就只有一張紙，回收效率可見一斑。篩上物經(jīng)手選、磁選后送往焚燒爐焚燒。由于這部分垃圾的粒度或外形尺寸范圍大，因而量也大，在被送進(jìn)焚燒爐前，難以采用合適的方法和設(shè)備對其進(jìn)行適當(dāng)破碎；