水处理技术的经济评价

熊蓉春　魏刚

　　提要　根据一些国际上有影响的对其它技术的经济评价方法，得出水处理技术的静态经济评价方法和等效年度费用计算法。
　　关键词　水处理　经济评价　直接经济效益

0　前言

　　水是工业的血液。水处理是工业获得全格血液的必要手段。随着工业的发展，工业用水量剧增，水资源“取之不尽、用之不竭”的时代已经过去，人类面临着全球性的淡水资源枯竭。在此形势下，以安全生产、节省资源和净化环境为目的的水处理技术得到迅速发展。　
　　从价值工程的观点看，水处理问题归根到底是一个经济问题。成功的水处理技术必定具有高的经济效益。科研、设计和管理等方面的决策人员最关心的也是得到投入与产出之比最小的技术。为此，掌握水处理经济效益的评价方法是十分必要的。本文的计算方法根据一些国际上有影响的其它技术的经济评价方法得出^[1,2]，仅供参考。
　　经济效益包括直接经济效益和间接经济效益。间接经济效益往往比直接经济效益大且难以计算。例如，水处理技术可防止锅炉结垢，从而省去了除垢开支和避免了停工停产，所节约的除垢费用是直接经济效益，避免的停工停产损失则是间接经济效益。本文讨论的经济效益仅指直接经济经济，即采用某项技术后利润的增加和开支的节省。

1　静态经济评价方法

　　这种评价方法对各种费用均不考虑利息因素，也不管投入资金的先后，计算不够精确但简单直观。
1.1　直接发生费用
　　当水处理技术的经济效益体现为直接发生的费用时，例如节约工程投资、节约除垢费、节约保养费用、节约启动费用等，则
　　　　　Ex=△X·Ux　　　　　　　　　　(1)
　　式中　Ex——节约的费用（等于直接发生费用）；
　　　　　△X——与费用有关的量；
　　　　　Ux——与量有关的单价。
　　以一台4t/h锅炉为例，原来水处理不合格，需每年清洗一次，清洗的单价为2 000元／m³，清洗量为6m³（约等于锅炉的容水量）。若采用先进的水处理技术，不再需要清洗，但需每年增加水处理费用6 000元，不考虑水处理不合格可能引起的其它问题，则可按公式(1)从经济上进行比较。
　　已知，△X=6m³，Ux=2 000元／m³清洗一次的清洗费用为
　　　　　　　　Ex=6×2 000=12 000元
　　采用先进水处理技术需每年增加水处理费用6 000元，但可节约清洗费用12000元，显然更为合算。
1.2　运行费用
　　运行费用的计算稍复杂些。最好是从现场直接测取采用水处理技术前后所发生的费用，得到运行费用的平均值，然后取多个现场的统计平均值。例如，对热水锅炉，可从现场直接测取水耗、电耗和煤耗，然后按公式(2)计算运行费用的节约价值。
　　Er=T(△W·Uw+△e·Ue+△f·Uf)　　　(2)　　　　　　
　　式中　Er——运行费用节约，元/a；
　　　　　T——采暖期，d/a；
　　　　　△W——供暖水节约，m³/d；
　　　　　Uw——供暖水单价，元/m³；
　　　　　△e——节电量，kW·h/d；
　　　　　Ue——电价，元/kW·h；
　　　　　△f——节煤量，t/d；
　　　　　Uf——煤价，元/t。
　　据资料^[3]报道，一台2.8MW热水器炉供暖系统采用BF-30a锅炉防腐阻垢技术后，现场测得日节水16m³，日节电5.32kW·h，日节煤1t，当地热水、电、煤的价格分别为1.2元/m³、0.5元/(kW·h)和50元/t，每年供暖7个月，则可计算运行费用节约价值。
　　将T=210d/a,Ux=1.2元/m³，Ue=0.5元/(kW·h),Ut=50元/t，△W=16m³/d，△e=5.32kW·h和△f=1t/d代入(2)式，则
　　　　　Er=210×(16×1.2+5.32×0.5+1×50)=15 090.6元/a
　　即该供暖系统每年节约运行费用15 090.6元。
1.3　设备费用
　　设备费用包括设备购置、安装、检修等费用，设备费用的节约价值主要是由延长设备使用寿命带来的收益，可用Uhlig公式^[1]计算
　　E_i=[C/(△L+L)][(△L/L)(C+I+m)/C-△C/C-△Ld/LC]　　　　　　　(3)
　　式中　E_i——年节约价值，元/a；
　　　　　C——设备购置费，元；
　　　　　△C——采用该水处理技术所需的花费，元；
　　　　　L——未采用该水处理技术时的设备使用寿命，a；
　　　　　△L——采用该水处理技术后增加的设备使用寿命，a；
　　　　　I——更换设备的安装费用，元；
　　　　　m——设备检修费，元；
　　　　　d——报废设备回收费，元。
　　例如一个2.8MW热水锅炉供暖系统，设备购置费为24万元，安装费为24万元，检修费为16.8万元，设备使用寿命为10a，设备报废后改作他用或折卖可回收1.2万元；采用BF-30a防腐阻垢技术后每年需花费6 000元，但可使设备使用寿命延长到15a，则可按公式(3)计算设备费用的节约价值。
　　已知C=24万元，I=24万元，m=16.8万元，L=10a，d=1.2万元，△C=15×6 000=90 000元，△L=15-10=5a，将数据代入Uhlig公式可得
　　E_i=(24/15)[(5/10)(24+24+16.8)/24-9/24-5×1.2/(10×24)]=1.52万元／a
　　即采用该水处理技术后每年可节约设备费用1.52万元。
1.4　总费用
　　水处理技术的经济效益往往体现在多个方面，每个方面仅能体现部分经济效益，总的经济效益则为各部分经济效益之和。即
　　　　　　　　　　　　　　　(4)
　　式中　E——总经济效益，元／a；
　　　　　E₁,…E_j——部分经济效益，元／a。
　　仍以2.8MW热水锅炉供暖系统为例，采用BF-30a防腐阻垢技术后，可节约除氧器购置及安装费10万元，节约运行费1万元／a，节约设备费1.5万元／a，节约保养费0.1万元／a，节约除垢、冲洗、煮炉等费用1万元／a，技术投资已在设备费节约计算中扣除，则年经济效益为
　　　　　E=10/15+1=1.5+0.1+1=4万元／a

2　动态经济评价方法

　　贷币在流通过程中，受利息、利润等因素的影响，其价值随时间的推移而增加。现值(PW)和终值(FW)之间的关系为
　　　　　　　FW=PW(1+i)ⁿ　　　　　　　(5)
　　式中　i——年利率，%；
　　　　　n——时间，a。
　　采用某水处理技术可以节约设备运行费用，使用n年，总节约价值若按静态计算，则
　　　　　　　　　
　　若每年节约价值相同，即E₁=E₂=…=En=E₀，则E_T=nE₀
　　当按动态计算时，结果则大不相同，
　　　　　　　　　
　　若每节约价值相同，即E₁=E₂=…=En=E₀，则根据等比级数求和公式计算得
　　　　E_T=E₀[(1+i)/i][(1+i)ⁿ-1]　　　　　　　　(6)
　　若每年节约价值10 000元，年利率10%，使用10a的总节约价值，按静态计算为10万元，按动态计算则为17.53万元。
　　直接进行动态计算的困难是，水处理方法不没，投资方式可能有较大区别。例如，采用水处理设备是一次性投资，补加离子交换剂、检修设备等一般每年一次，添加缓蚀剂和阻垢剂的周期因品种不同而有很大差别，清洗设备则一年或数年一次。为此，又提出等效年度费用计算法。其原理是，不管采用什么投资方式，都将其折算为年末的均匀年度开支，若年初均匀投资为E₀，年末结算开支为A，则
　　　　　A=E₀(1+i)　　　　　　(7)
　　代式(7)入式(6)即可得出终值FW与等效年度费用A之间的关系
　　　　　FW=A[(1+i)ⁿ-1]/i
　　　　　A=FW×i/[(1+i)ⁿ-1]　　　　　　　(8)
　　如果是开始一次性投资，则
　　　　　PW=(1+i)^-n×A×[(1+i)ⁿ-1]/i
　　　　　A=PW×i×(1+i)ⁿ/[(1+i)ⁿ-1]　　　　(9)
　　仍以2.8MW热水锅炉供暖系统为例，设备购置费为24万元，安装费为24万元，检修费为16.8万元，设备使用寿命为10a，设备报废后改作他用或折卖可回收1.2万元；采用BF-30a防腐阻垢技术后每年需花费6 000元，但可使设备使用寿命延长到15a，年利率10%，计算设备费用的节约价值。
　　采用防腐阻垢技术前，费用由3部分组成：①设备购置费24万元和安装费24万元为开始一次性投资，使用10年，即已知PW=24+24，n=10；②检修费1.68(16.8/10)万元为年度投资，即PW=1.68，n=1；③报废设备回收费1.2万元为最终一次性回收，FW=-1.2，n=10。于是
　　A₁=(24+24)×0.1×(1+0.1)¹⁰/[(1+0.1)¹⁰-1]=7.814万元
　　A₂=1.68×0.1×(1+0.1)/[(1+0.1)-1]=1.848万元
　　A₃=1.2×0.1/[(1+0.1)¹⁰-1]=0.075万元
　　A=A₁+A₂-A₃=9.587万元
　　采用防腐阻垢技术后，费用由3部分组成：①设备购置费24万元和安装费24万元为开始一次性投资，使用15年，即已知PW=24+24，n=15；②技术费0.6万元和检修费1.12(1.68/15)万元为年度投资，即PW=0.6+1.12，n=1；③报废设备回收费1.2万元为最终一次性回收，FW=-1.2，n=15。于是
　　A＇₁=(24+24)×0.1×(1+0.1)¹⁵/[(1+0.1)¹⁵-1]=6.31万元
　　A＇₂=(0.6+1.12)×0.1×(1+0.1)/[(1+0.1)-1]=1.89万元
　　A＇₃=1.2×0.1/[(1+0.1)¹⁵-1]=0.037万元
　　A＇=A＇₁+A＇₂-A＇₃=8.163万元
　　E_i=A-A＇=1.42万元
　　即采用该水处理技术后，每年可节约设备费用1.42万元。

3　结束语

　　对从事水处理及有关工作的决策者来说，掌握水处理技术的经济评价方法是十分必要的。本文介绍了静态经济评价方法和等效年度费用计算法。静态经济评价方法不够精确，但简单直观，容易掌握，可用于水处理技术的经济估算。等效年度费用计算法是水处理技术经济评价的最基本方法，虽然尚有不够全面的地方，但已能满足一般要求。

参考文献
　　1　Uhlig H H.Corrosion,1950,6:29
　　2　Wainwright M. Materials Performance,1981(9):21
　　3　孙连鹏。DF-30a锅炉防腐阻垢技术应用情况考察.　锅炉水质与化学清洗，1997(1):36