热锗联产项目经济效益和社会效益分析

　　摘要：热锗联产项目较之传统的炼锗项目具有更高的经济性和社会效益，不仅可以减少环境的热污染，而且还可以减少环境中的各种燃烧产物的排放量，以免造成严重的环境污染。具体的经济效益我们可以采用生命周期法对系统生命周期的各个阶段进行系统费用年值计算，同时考虑通货膨胀等因素采用动态经济学方法来进行分析。
　　关键词：热锗联产；生命周期法；费用年值
　　
　　锗属于稀有金属，在自然界中极少存在单一的具有开发价值的工业矿床，主要为赋存在含锗煤和闪锌矿中的伴生矿，给其提取带来很大困难。由于锗特有的优良性能，近年来成为新技术的支撑材料，广泛应用于军事、航天、航空、光导纤维及红外材料等，对于国民经济发展起着越来越重要的作用，国内外对锗提取的研究越来越重视。
　　我国拥有丰富的含锗褐煤资源，但大多数煤中锗含量普遍偏低，不具工业开采价值。超大型含锗煤矿只在内蒙古和云南两个省相继发现。加强对煤综合利用的研究，增强对煤中锗的综合回收利用，不仅对发展我国稀散金属事业具有重要意义，也是我国21世纪煤炭行业实现可持续发展的必然要求。
　　锗是微量元素，一般煤中的锗不形成独立矿物。鉴于锗在煤中赋存状态的特点，产生了各种不同的提取方法，根据各种提取方法的特点，可将其概括为火法提取锗和湿法处理褐煤提取锗。
　　热锗联产是将当地含锗褐煤用链条锅炉燃烧，锗在高温下被还原为GeO挥发进入烟尘，褐煤燃烧产生的热能用来区域供热。采用旋风干式除尘和麻石水浴湿式除尘两级除尘，对富含锗烟尘进行充分回收，作为锗精矿使用。锅炉尾部的空气预热器也是烟尘聚集的地区。锅炉出口高温烟气经过空气预热器时，烟气在换热管外横向掠过，与管内的空气进行热交换，排烟温度降低，此时烟气中的含锗挥发物，会聚集在热交换管的冷却部分。同时烟气经过空气预热器时，由于换热管排列密度大，增加了烟气中的烟尘与固体障碍物的碰撞几率，从而被捕捉沉降。同时，空气预热器前后存在较多的弯头，烟气在经过这些弯头时，由于惯性的作用，一部分烟尘也会在此聚积，这部分收集的烟尘甚至具有更高的锗含量。对于褐煤燃烧挥发锗后所产生的炉渣，可以筛分出少量小粒度的富锗细渣，进一步回收其中的锗元素。
　　供热与炼锗工艺结合起来，在区域供热的同时，从锅炉烟气中采用干式旋风，湿式水浴方法收尘，从含锗富集煤灰中提炼出高纯度的二氧化锗。这样不仅使烟气排放中的含尘量显著降低，并且使资源利用得到最大化，具有良好的环保效益和十分可观的经济效益。从锗富集烟灰中收集锗元素是因地制宜与当地资源优势相结合，变废为宝，寻求最大经济效益的循环经济发展的新型经济模式。从中不仅能获得可观的经济效益，并且还能带动锗元素相关产业的迅速发展。有利于拉动本市的经济发展，有利于人民生活水平的提高，符合新型的循环经济发展新思路。
　　热锗联产项目较之传统的炼锗项目具有更高的经济性，因为在提炼锗的同时，利用炼锗时燃烧煤产生的热进行集中供热，不仅可以减少环境的热污染，而且还可以减少环境中的各种燃烧产物的排放量，以免造成严重的环境污染，如温室效应、酸雨和光学烟雾等。具体的经济效益，我们可以采用生命周期法对系统生命周期的各个阶段进行系统费用年值计算，同时考虑通货膨胀等因素采用动态经济学方法来进行分析。
　　设计的目标函数可以根据实际工程情况的需要来选择，本课题以热锗联产系统的费用年值（Annual-cost，AC）为优化的目标（考虑到锅炉等系统投资与运行的经济性，不同生命周期法阶段经济性分析时利用费用年值进行比较）。系统费用年值用折算费用来表示，包括初投资、年运行费用（电费或燃煤费）、年维护费用，即：
　　式中：C0——费用年值（元/a）；Cr——年运行费用（元/a）；Cm——年维护费用（元/a）；Ai，n——资本回收系数；C——土建和设备的初投资（元）；S——资本投资的净残值（元）；i——不变折现率；u——现时折现率；f——通货膨胀率；n——设备使用年限（年）。
　　由系统的费用年值可以得到全寿命周期成本，即：
　　LCC=C0/Ai，n
　　式中：LCC——全寿命周期成本（元）。
　　热锗联产系统的年运行费用Cr主要包括：
　　第一，锅炉上煤除渣、通风系统和水泵等辅助设备的系统年电费费用，即：
　　Cr1=Cel×∑Pe1 ④
　　式中：Cr1——系统年电费费用（元/年）；Cel——电的单位价格（元/kWh）；∑Pe1——系统年总耗电量（kWh）。
　　第二，系统年燃煤费用，即单位煤价乘以系统年总耗煤量，则：
　　Cr2=Ccoal×Pcoal⑤
　　式中：Cr2——系统年燃煤费用（元/年）；Ccoal——煤的单位价格（元/吨）；Pcoal——系统年总耗煤量（t）。
　　那么系统的年运行费用Cr为：
　　Cr=Cr1+Cr2⑥
　　式中：Cr——系统年运行费用（元/年）。
　　第三，炼锗工艺和进行提炼锗的工人工资等支出200×104元/年·吨。
　　在各方案中年维护费用Cm包括机组的维修、保养和管理锅炉等人员工资福利等费用，其影响因素很多，要给出确切的数值是很困难的，可采用估算法按设备的初投资的一定比例来计算维护管理费用，即每年维护费按⑦式求得。
　　Cm＝ε×C⑦
　　式中：ε——计取系数，取ε=0.05。
　　采用费用年值法对热锗联产项目进行计算分析实例，如表1所示。
　　按照企业的发展过程依据企业的销售额来划分为导入期、成长期、成熟期和衰退期四部分，考虑到城市规模的逐渐扩大，供热面积的不断增加，在衰退期我们可以将其中的某套锅炉设备进行更换，只是设备初投资有所增加，但对于系统费用年值的影响很小，那么又会重复之前成熟期的盈利能力，故在计算时只考虑导入期、成长期、成熟期的盈利能力（见图1、图2）。
　　从锗富集烟灰中收集锗元素是因地制宜与当地资源优势相结合，走变废为宝的循环经济发展的新型经济模式。从中不仅能获得可观的经济效益，并且还能带动锗元素相关产业的迅速发展。有利于拉动项目所在地的经济发展和提高人民生活水平，符合新型的循环经济发展新思路，符合可持续发展理论，具有较高社会效益。
　　社会效益中一个重要因素就是对环境的影响。对环境影响的评价也是企业行为对环境影响的确认与计量，这种计量需包括以实物单位和以货币单位进行的双重计量，其中前者为后者的前提。在实物量的计量方面，本文主张依据生命周期成本的思想来确定计量的范围与计量的手段，即不仅要考虑到生产经营过程中所造成的排放与环境影响，而且还要考虑产品出售后在使用过程中所可能造成的环境影响以及产品最终废除处理时所可能造成的环境影响。在研究过程中，考虑到热作为最终产品，并且在使用完后即消除无需售后服务等，我们只研究热的生产到消亡这一过程，即只研究原煤获取和锅炉燃烧过程中对于环境的影响，也就是说集中在生命周期这两个阶段研究环境效益，这样就大大简化了我们的工作量，希望可以以点带面为环境发展做一点贡献。
　　利用当地褐煤资源优势采用热锗联产方式，有利于改变固有的生产模式，符合国家节能减排和可持续发展的大政方针。加快开发和利用锗资源，必将对改善我国的能源现状和加速本地区的经济发展做出巨大贡献。
　　企业在今后的规划和立项等工作过程中能够全面思考问题，不仅考虑当地能源和资源的配置情况，而且应该考虑改进落后的加工工艺，实现节能减排的目标，同时指导企业投资向清洁能源方向倾斜。多一点环保意识，多提升点我们自己和我们子孙的生存空间和生存质量，为社会的可持续发展做出一份贡献。
　　参考文献：
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