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紧凑式换热器的技术经济分析中的应用点击：1992 日期：[ 2014-04-26 21:53:27 ] |
| 紧凑式换热器的技术经济分析中的应用 吴 恩,牟福元 (金陵科技学院机电工程学院,江苏南京 210001) 摘 要：在综合考虑原材料购置、设备磨损、电力消耗等相关因素的基础上,提出了采用总投资费用法,运行成本费用法,年计算费用法,费用现值与费用年值法等4种方法对多种换热器投资方案进行分析,便于对不同选型方案进行经济性分析,以达到技术上可行、经济上合理的目标。 关键词：总投资费用法;运行成本费用法;年计算费用法;费用现值与费用年值法;经济性分析 中图分类号：F403. 7 文献标识码：A 文章编号：1673-4971(2008)04-0001-04 0 引言 目前,许多有关学者对换热器的性能进行了优化分析及计算,提出了一些性能评价指标,求出了优化的传热面积、经济热回收率、相对费用参数和传热效率等[1, 2]。这些都是在已确定采用某种型式换热器的基础上进行的优化设计,具有一定的指导意义。但是应当指出的是,上述的分析不能反映出对换热器投资方案的取舍,即不能反映出到底采用何种类型换热器来做热能回收,以及采用这种换热器后其未来的经济效果如何,这些却是确定投资方案之前必须明确的问题。 技术经济学作为实现投资决策科学化的重要手段,在技术领域已得到越来越广泛的应用[3]。因此,在确定换热器类型的投资时,需采用技术经济分析方法来分析。 本文综合考虑了原材料购置、设备磨损、电力消耗等相关因素,对紧凑式换热器投资方案进行分析,以达到技术上可行、经济上合理的目标。采用的四种经济分析方法包括:总投资费用法,运行成本费用法,年计算费用法,费用现值与费用年值法,为投资紧凑式换热器及其他项目时提供工程上的决策参考。 1 技术经济分析的方法 对于一个新建的或改、扩建的换热工程进行技术方案的技术与经济分析,一般常用经济计算法,这是一种最重要的数据化方法,计算结果比较准确。根据对项目的技术方案分析研究与讨论深度的要求不同,经济计算法又分为总投资费用法,运行成本费用法,年计算费用法,费用现值与费用年值法等。 1.1 总投资费用法 这是目前最常用的一种方法,它的主要内容包括: (1)设备购置费用:包括购买换热设备及相关的辅助设备,主要有换热设备与装置、泵、介质容器、介质的净化处理装置、热工检测与控制设备等。 (2)设备安装费用:主要包括设备的装配与安装;辅助设备及设备的附属设施安装;管道系统及附近电气线路的连接与安装;防腐、保温措施的实施以及设备工艺系统的试车等。 (3)建筑工程费用:主要包括设备基础以及一些构筑物等所涉及的土建工程方面的内容。 (4)可行性研究、初步设计和施工图设计费用及勘测费用:包括初步设计和施工图设计两个阶段。 (5)其他费用:主要有人员培训费、建设管理费、贷款利息等。 总投资费用法的计算公式如下: St=Sb+Sa+Sj+Ss+Sc(1) 式中,St为总投资金额;Sb为设备购置费用;Sa为安装工程费用;Sj为建筑工程费用;Ss为勘测设计费用;Sc为其他费用 1.2 运行成本费用法 运行和管理方面费用的计算方法,主要包括: (1)动力消耗:如生产过程中直接消耗的电力、蒸汽、水、压缩空气等。在计算中,应按设计收费价折算成实际消耗的费用。 (2)设备使用折旧费:设备折旧,对换热设备来说,目前国家尚未公布具体数据,一般可根据换热设备的不同情况,按6%~10%之间的折旧率进行考虑。 (3)修理及日常维护费用:对于不同的换热设备来说,维修的工作量不完全相同,如管壳式换热器很少需要修理,一旦修理则比较困难,工作量大。而板式换热器虽然检修方便,但由于垫片的老化,每年都要更换一部分,也可能有部分换热片经使用已定的年限后也需要更换,可根据已有的经验,按总投资的4%~8%进行估算。 (4)生产工人的工资费用:应根据当地、当时的具体情况确定工作人员的工资及福利情况。 (5)年运行的其他费用:如管理费、保险费、贷款利息等。 运行成本费用法的计算公式如下: Sy=Sd+Sz+Sx+Sg+Sct(2) 式中,Sy为运行成本费用;Sd为动力费用,包括电、蒸汽、水及压缩空气的耗量折算为年费用;Sz为设备折旧费用,根据经验,可在总投资的6%~10%的范围内选取;Sx为设备维修费用,区别不同情况,可在设备投资的3%~8%的范围内估算;Sg为工人工资费用;Sct为年运行的其他费用。 1.3 年计算费用法 在经济计算中,不同的换热设备因使用年限不同,会出现不同的维修费用和折旧费用,直接进行计算和比较有一定的困难。为此,需将不同条件所引起的费用,通过折算,变为具有可比条件的技术经济指标来进行比较与分析。这称为年计算费用法,其公式为: SNj=Sy+St/NH(3) 式中,SNj为年计算费用;Sy为年运行成本费;St为总投资费用;NH为国家规定的投资回收年限。 1.4 费用现值与费用年值法 费用现值与费用年值法是费用类相对经济效益指标,相对经济效益是与绝对经济效益相比较而言的,它舍弃了方案的相同部分,只计算不同部分的经济效益。费用现值与费用年值越小,其方案经济效益越好。 (1)费用现值:就是把不同方案计算期内的年成本按基准收益率换算为基准年现值,再加上方案的总投资现值。 当不考虑资金时间价值时,费用现值称为总折算费用,它是投资方案计算期投资与总成本之和。计算公式为: Z=K+PC·C (4a) 或Z=K+C / ic(4b) 式中,Z为总折算费用;K为总投资;C为年成本; ic为基准收益率,设石化行业基准收益率ic为13.1%[4];Pc为基准投资回收期。 折算费用就是把投资和经营成本用基准投资回收期或基准收益率折算后变为相当于同一性质的费用相加,计算出每个方案的总折算费用加以比较。总折算费用最少者为最优方案。 (2)费用年值:也称等额年值费用,就是把各方案的投资和年成本换算为系列等额年值。不考虑资金时间价值的等额年值,称为折算费用。它是年成与按照基准收益率换算的年投资费用总额之和。其计算公式为: Z′=C+ic·K (5) 式中,Z′为年折算费用;C为年成本;K为总投资; 2 紧凑式换热器的技术经济分析 紧凑式换热器的设计或选型对过程系统的投资和经济效益都有很大的影响。随着能源价格和材料价格的上升和强化传热技术的发展,紧凑式换热器越来越多地用来代替传统的管壳式换热器,因此面对方案选择的时候不可避免要做技术经济分析。在紧凑式换热器的技术经济分析中,需考虑如下几种费用。 (1)设备购置费用和设备安装费用紧凑式换热器中的板式、螺旋板式、管壳式换热器的价格采用Hall方法[5]计算,其余换热器的价格根据板材、管材、型材的市场价格及厂家提供的信息进行估算。采用Hall方法计算的设备购置费用中包含安装费用。Hall计算方法如表1所示: 根据厂家提供信息,板翅式换热器的购置费用同换热器的材质及重量有关,铝制板翅式换热器按330元/kg计算,不锈钢制板翅式换热器中材料为316L,按240元/kg, 304的按180元/kg计算。热管换热器及翅片管式换热器的价格根据板材、管材、型材的市场价格来进行估算。 (2)建筑工程费用 建筑工程费用按每平方基底面积700元计算。 (3)设备的动力消耗 电费取0. 62元/度,与压降有关。介质费,空气冷却时不计费,水冷却时设工业用水为1. 0元/吨。 (4)设备维修费及设备折旧费 根据换热设备的不同情况,维修费及折旧费的估算数据如表2所示。 3 案例分析 3.1 氨冷却器的选型 以氨冷器为例,比较采用板翅式和热管式的设计,与传统管壳式的设计进行重量、体积及压降等指标,其工艺参数见表3。 氨冷却器的费用有初期投资费用和运行成本费用两部分(不考虑土地征用等其他费用)。初期投资费用主要为设备购置、建筑费用(不考虑设备安装等其他费用);运行成本主要为风机消耗、设备折旧费、修理与日常维修费(不考虑工人工资等其他年运行费用)。 3.2 设计计算比较 采用此系统进行设计所选用换热器的结构、参数及计算结果见表4。 3.3 经济性分析比较 技术经济学作为投资决策科学化的重要手段,在技术领域已得到越来越广泛的应用[3]。为了正确反映对氨冷却器投资方案的选择,对拟定的三个技术方案进行经济性分析。 氨冷却器的费用有初期投资费用和运行成本费用两部分(不考虑土地征用等其他费用)。初期投资费用主要为设备购置、建筑费用(不考虑设备安装等其他费用);运行成本主要为风机消耗、设备折旧费、修理与日常维修费用(不考虑工人工资等其他年运行费用)。 下面分别采用表示技术方案的技术经济指标-费用现值与费用年值法及年计算费用法来对氨冷却器的投资进行经济分析。 (1)费用现值与费用年值法:是费用类相对经济效益指标,费用现值与费用年值越小,其方案经济效益越好。设石化行业基准收益率ic为13. 1%[4]。如表7所示,无论是费用现值,还是费用年值,都是ZA<ZB<ZC,所以方案A为优选方案。 (2)年计算费用法:在经济计算中,不同换热器的使用年限,维修费用、折旧费都不相同,需将不同条件引起的费用通过折算,变为具有可比条件的技术经济指标来进行比较与分析,这种计算方法就是年计算费用法。设国家规定的设备投资回收年限NH为5年,则三个方案的年计算费用分别为: 比较三种方案的年计算费用,SNj(A)<SNj(B)<SNj(C),显然,方案A更经济合理,即采用两台板翅式换热器串联作为氨冷却器为最优方案。通过设计计算分析,两种技术经济指标的计算分析,可以看出方案A采用板翅式换热器不但紧凑性高,而且经济性优势突出;同样通过模糊优选也得出同样的最优方案。 4 结论 本文讨论了技术经济分析方法在紧凑式换热器经济分析中的应用:对技术经济分析原则、标准、方法讨论后,提出了采用总投资费用法、运行成本费用法、年计算费用法、费用现值与费用年值法等对紧凑式换热器的成本运行经济进行分析,充分考虑了换热器的购置费、安装费、建筑费、动力消耗、设备维修及折旧费等,对不同的选型方案进行经济计算。采用VB语言将此方法编成程序,通过实例说明此方法的应用。 参考文献 [1] 吴国东,尹清华,华贲等.管壳式换热器的优化选型[J].石油化工, 1994, 23 (2): 100-104. [2] 于颖,王志祥,李永生.板翅式换热器的计算机辅助设计[J].化工机械, 2000, 27 (2): 78-79. [3] 王应明.技术经济学[M].北京:中国经济出版社,1998. [4] 徐成彬.德尔菲方法确定基准收益率[J].中国工程咨询, 2002, (10): 40-42. [5] TaalM., Bulatov I., Kleme J., et a.l Cost estimationand energy price forecasts for economic evaluation of retro-fitprojects[J]. Applied ThermalEngineering. 2003, 23:1819-1835. |
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