熊蓉春　魏剛

　　提要　根據一些國際上有影響的對其它技術的經濟評價方法，得出水處理技術的靜態經濟評價方法和等效年度費用計算法。
　　關鍵詞　水處理　經濟評價　直接經濟效益

0　前言

　　水是工業的血液。水處理是工業獲得全格血液的必要手段。隨著工業的發展，工業用水量劇增，水資源“取之不盡、用之不竭”的時代已經過去，人類面臨著全球性的淡水資源枯竭。在此形勢下，以安全生產、節省資源和凈化環境為目的的水處理技術得到迅速發展。　
　　從價值工程的觀點看，水處理問題歸根到底是一個經濟問題。成功的水處理技術必定具有高的經濟效益。科研、設計和管理等方面的決策人員最關心的也是得到投入與產出之比最小的技術。為此，掌握水處理經濟效益的評價方法是十分必要的。本文的計算方法根據一些國際上有影響的其它技術的經濟評價方法得出^[1,2]，僅供參考。
　　經濟效益包括直接經濟效益和間接經濟效益。間接經濟效益往往比直接經濟效益大且難以計算。例如，水處理技術可防止鍋爐結垢，從而省去了除垢開支和避免了停工停產，所節約的除垢費用是直接經濟效益，避免的停工停產損失則是間接經濟效益。本文討論的經濟效益僅指直接經濟經濟，即采用某項技術后利潤的增加和開支的節省。

1　靜態經濟評價方法

　　這種評價方法對各種費用均不考慮利息因素，也不管投入資金的先后，計算不夠精確但簡單直觀。
1.1　直接發生費用
　　當水處理技術的經濟效益體現為直接發生的費用時，例如節約工程投資、節約除垢費、節約保養費用、節約啟動費用等，則
　　　　　Ex=△X·Ux　　　　　　　　　　(1)
　　式中　Ex——節約的費用（等于直接發生費用）；
　　　　　△X——與費用有關的量；
　　　　　Ux——與量有關的單價。
　　以一臺4t/h鍋爐為例，原來水處理不合格，需每年清洗一次，清洗的單價為2 000元／m³，清洗量為6m³（約等于鍋爐的容水量）。若采用先進的水處理技術，不再需要清洗，但需每年增加水處理費用6 000元，不考慮水處理不合格可能引起的其它問題，則可按公式(1)從經濟上進行比較。
　　已知，△X=6m³，Ux=2 000元／m³清洗一次的清洗費用為
　　　　　　　　Ex=6×2 000=12 000元
　　采用先進水處理技術需每年增加水處理費用6 000元，但可節約清洗費用12000元，顯然更為合算。
1.2　運行費用
　　運行費用的計算稍復雜些。最好是從現場直接測取采用水處理技術前后所發生的費用，得到運行費用的平均值，然后取多個現場的統計平均值。例如，對熱水鍋爐，可從現場直接測取水耗、電耗和煤耗，然后按公式(2)計算運行費用的節約價值。
　　Er=T(△W·Uw+△e·Ue+△f·Uf)　　　(2)　　　　　　
　　式中　Er——運行費用節約，元/a；
　　　　　T——采暖期，d/a；
　　　　　△W——供暖水節約，m³/d；
　　　　　Uw——供暖水單價，元/m³；
　　　　　△e——節電量，kW·h/d；
　　　　　Ue——電價，元/kW·h；
　　　　　△f——節煤量，t/d；
　　　　　Uf——煤價，元/t。
　　據資料^[3]報道，一臺2.8MW熱水器爐供暖系統采用BF-30a鍋爐防腐阻垢技術后，現場測得日節水16m³，日節電5.32kW·h，日節煤1t，當地熱水、電、煤的價格分別為1.2元/m³、0.5元/(kW·h)和50元/t，每年供暖7個月，則可計算運行費用節約價值。
　　將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，則
　　　　　Er=210×(16×1.2+5.32×0.5+1×50)=15 090.6元/a
　　即該供暖系統每年節約運行費用15 090.6元。
1.3　設備費用
　　設備費用包括設備購置、安裝、檢修等費用，設備費用的節約價值主要是由延長設備使用壽命帶來的收益，可用Uhlig公式^[1]計算
　　E_i=[C/(△L+L)][(△L/L)(C+I+m)/C-△C/C-△Ld/LC]　　　　　　　(3)
　　式中　E_i——年節約價值，元/a；
　　　　　C——設備購置費，元；
　　　　　△C——采用該水處理技術所需的花費，元；
　　　　　L——未采用該水處理技術時的設備使用壽命，a；
　　　　　△L——采用該水處理技術后增加的設備使用壽命，a；
　　　　　I——更換設備的安裝費用，元；
　　　　　m——設備檢修費，元；
　　　　　d——報廢設備回收費，元。
　　例如一個2.8MW熱水鍋爐供暖系統，設備購置費為24萬元，安裝費為24萬元，檢修費為16.8萬元，設備使用壽命為10a，設備報廢后改作他用或折賣可回收1.2萬元；采用BF-30a防腐阻垢技術后每年需花費6 000元，但可使設備使用壽命延長到15a，則可按公式(3)計算設備費用的節約價值。
　　已知C=24萬元，I=24萬元，m=16.8萬元，L=10a，d=1.2萬元，△C=15×6 000=90 000元，△L=15-10=5a，將數據代入Uhlig公式可得
　　E_i=(24/15)[(5/10)(24+24+16.8)/24-9/24-5×1.2/(10×24)]=1.52萬元／a
　　即采用該水處理技術后每年可節約設備費用1.52萬元。
1.4　總費用
　　水處理技術的經濟效益往往體現在多個方面，每個方面僅能體現部分經濟效益，總的經濟效益則為各部分經濟效益之和。即
　　　　　　　　　　　　　　　(4)
　　式中　E——總經濟效益，元／a；
　　　　　E₁,…E_j——部分經濟效益，元／a。
　　仍以2.8MW熱水鍋爐供暖系統為例，采用BF-30a防腐阻垢技術后，可節約除氧器購置及安裝費10萬元，節約運行費1萬元／a，節約設備費1.5萬元／a，節約保養費0.1萬元／a，節約除垢、沖洗、煮爐等費用1萬元／a，技術投資已在設備費節約計算中扣除，則年經濟效益為
　　　　　E=10/15+1=1.5+0.1+1=4萬元／a

2　動態經濟評價方法

　　貸幣在流通過程中，受利息、利潤等因素的影響，其價值隨時間的推移而增加。現值(PW)和終值(FW)之間的關系為
　　　　　　　FW=PW(1+i)ⁿ　　　　　　　(5)
　　式中　i——年利率，%；
　　　　　n——時間，a。
　　采用某水處理技術可以節約設備運行費用，使用n年，總節約價值若按靜態計算，則
　　　　　　　　　
　　若每年節約價值相同，即E₁=E₂=…=En=E₀，則E_T=nE₀
　　當按動態計算時，結果則大不相同，
　　　　　　　　　
　　若每節約價值相同，即E₁=E₂=…=En=E₀，則根據等比級數求和公式計算得
　　　　E_T=E₀[(1+i)/i][(1+i)ⁿ-1]　　　　　　　　(6)
　　若每年節約價值10 000元，年利率10%，使用10a的總節約價值，按靜態計算為10萬元，按動態計算則為17.53萬元。
　　直接進行動態計算的困難是，水處理方法不沒，投資方式可能有較大區別。例如，采用水處理設備是一次性投資，補加離子交換劑、檢修設備等一般每年一次，添加緩蝕劑和阻垢劑的周期因品種不同而有很大差別，清洗設備則一年或數年一次。為此，又提出等效年度費用計算法。其原理是，不管采用什么投資方式，都將其折算為年末的均勻年度開支，若年初均勻投資為E₀，年末結算開支為A，則
　　　　　A=E₀(1+i)　　　　　　(7)
　　代式(7)入式(6)即可得出終值FW與等效年度費用A之間的關系
　　　　　FW=A[(1+i)ⁿ-1]/i
　　　　　A=FW×i/[(1+i)ⁿ-1]　　　　　　　(8)
　　如果是開始一次性投資，則
　　　　　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熱水鍋爐供暖系統為例，設備購置費為24萬元，安裝費為24萬元，檢修費為16.8萬元，設備使用壽命為10a，設備報廢后改作他用或折賣可回收1.2萬元；采用BF-30a防腐阻垢技術后每年需花費6 000元，但可使設備使用壽命延長到15a，年利率10%，計算設備費用的節約價值。
　　采用防腐阻垢技術前，費用由3部分組成：①設備購置費24萬元和安裝費24萬元為開始一次性投資，使用10年，即已知PW=24+24，n=10；②檢修費1.68(16.8/10)萬元為年度投資，即PW=1.68，n=1；③報廢設備回收費1.2萬元為最終一次性回收，FW=-1.2，n=10。于是
　　A₁=(24+24)×0.1×(1+0.1)¹⁰/[(1+0.1)¹⁰-1]=7.814萬元
　　A₂=1.68×0.1×(1+0.1)/[(1+0.1)-1]=1.848萬元
　　A₃=1.2×0.1/[(1+0.1)¹⁰-1]=0.075萬元
　　A=A₁+A₂-A₃=9.587萬元
　　采用防腐阻垢技術后，費用由3部分組成：①設備購置費24萬元和安裝費24萬元為開始一次性投資，使用15年，即已知PW=24+24，n=15；②技術費0.6萬元和檢修費1.12(1.68/15)萬元為年度投資，即PW=0.6+1.12，n=1；③報廢設備回收費1.2萬元為最終一次性回收，FW=-1.2，n=15。于是
　　A＇₁=(24+24)×0.1×(1+0.1)¹⁵/[(1+0.1)¹⁵-1]=6.31萬元
　　A＇₂=(0.6+1.12)×0.1×(1+0.1)/[(1+0.1)-1]=1.89萬元
　　A＇₃=1.2×0.1/[(1+0.1)¹⁵-1]=0.037萬元
　　A＇=A＇₁+A＇₂-A＇₃=8.163萬元
　　E_i=A-A＇=1.42萬元
　　即采用該水處理技術后，每年可節約設備費用1.42萬元。

3　結束語

　　對從事水處理及有關工作的決策者來說，掌握水處理技術的經濟評價方法是十分必要的。本文介紹了靜態經濟評價方法和等效年度費用計算法。靜態經濟評價方法不夠精確，但簡單直觀，容易掌握，可用于水處理技術的經濟估算。等效年度費用計算法是水處理技術經濟評價的最基本方法，雖然尚有不夠全面的地方，但已能滿足一般要求。

參考文獻
　　1　Uhlig H H.Corrosion,1950,6:29
　　2　Wainwright M. Materials Performance,1981(9):21
　　3　孫連鵬。DF-30a鍋爐防腐阻垢技術應用情況考察.　鍋爐水質與化學清洗，1997(1):36