張大偉胡山鷹沈靜珠柳 元

(清華大學(xué)生態(tài)工業(yè)研究中心,北京 100084)

再生資源價(jià)值回收率分析＊

張大偉1,2胡山鷹2沈靜珠2柳 元2

(清華大學(xué)生態(tài)工業(yè)研究中心,北京 100084)

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于再生資源利用水平評(píng)價(jià)方法的研究仍較少,本文著眼于構(gòu)建一種再生資源有效價(jià)值利用水平的評(píng)價(jià)方法,并用于實(shí)例分析。首先從再生資源利用總量的角度,提出了衡量再生資源利用水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其計(jì)算方法;然后基于再生資源加工利用過(guò)程中的價(jià)值變化,定義了以原生資源生產(chǎn)的零部件或產(chǎn)品的價(jià)值為基準(zhǔn)價(jià)值的回收指標(biāo),將再生資源整體價(jià)值回收率作為評(píng)價(jià)再生資源利用水平的新指標(biāo),并結(jié)合價(jià)值回收流程構(gòu)建了以再生資源不同用途下的利用量和價(jià)值回收率為變量的計(jì)算模型;最后選取某再生資源園區(qū),計(jì)算其近期和中遠(yuǎn)期的廢舊物資價(jià)值回收率,說(shuō)明在資源化率基本不變的情況下,通過(guò)提高再利用率和再制造率可提升再生資源的價(jià)值回收率。

再生資源;價(jià)值回收率;評(píng)價(jià)指標(biāo)

國(guó)內(nèi)針對(duì)再生資源利用的研究方法或者研究方法的推廣研究較少,主要有:王雨雷等[1]對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)中廢鋼鐵資源的回收利用情況應(yīng)用現(xiàn)代物流理論指導(dǎo),對(duì)廢鋼鐵這一特殊的逆向物流進(jìn)行了供應(yīng)鏈規(guī)劃;羅來(lái)軍等[2]根據(jù)金屬平衡原理,按照廢鋼鐵的三個(gè)來(lái)源,建立了三種廢鋼鐵的生成模型;劉光復(fù)等[3]對(duì)通過(guò)對(duì)廢舊汽車(chē)回收模型的研究以及資源化技術(shù)的進(jìn)展回顧,建立了廢舊汽車(chē)資源化系統(tǒng)模型;秦曄等[4]基于廢舊汽車(chē)循環(huán)再利用模型,建立了回收經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型;姜金龍等[5]運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)的方法,對(duì)用二段法生產(chǎn)再生銅過(guò)程的環(huán)境協(xié)調(diào)性進(jìn)行了研究,得到了再生銅生產(chǎn)過(guò)程中各工序的環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù);沈東升等[6]以浙江臺(tái)州為例,對(duì)進(jìn)口的含有色金屬?gòu)U料進(jìn)行了較深入的研究,確定了進(jìn)口廢金屬料拆解過(guò)程的主要污染因子及其排污系數(shù);王浩東等[7]對(duì)我國(guó)廢電子電器回收處理體系進(jìn)行了研究,提出了一種適合我國(guó)國(guó)情的廢電子電器回收處理體系模式。其他如對(duì)廢塑料的研究主要集中在再利用技術(shù)以及作為燃料的研究上,如高爐噴吹廢塑料技術(shù)、廢塑料煉油技術(shù)等,廢紙、廢輪胎橡膠的利用研究也以再生技術(shù)和回收體系建設(shè)為主。

1 再生資源利用分析

再生資源優(yōu)化資源配置利用,是關(guān)系到再生資源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益最大化與可持續(xù)發(fā)展的重要手段。再生資源優(yōu)化配置,是指將再生資源與其他經(jīng)濟(jì)要素之間的組合關(guān)系在時(shí)間結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行合理分配、調(diào)控,使再生資源的開(kāi)發(fā)利用最優(yōu)化,使盡量多的再生資源原級(jí)使用甚至升級(jí)使用,減少再生資源降級(jí)使用或不能使用情況,使再生資源價(jià)值得以最大的回收,發(fā)揮其最大利用價(jià)值。

廢舊物資拆解后的零部件或產(chǎn)品的用途可分為三類(lèi),即再利用、再制造和資源化,其余不可資源化的部分作為廢棄物處理。資源配置水平可以用幾個(gè)宏觀指標(biāo)表示,即再生資源回收率Rr、再生資源循環(huán)率Rc、再生資源再利用率Ru和再制造率Rm以及廢棄物產(chǎn)生率Rw。資源化和再利用過(guò)程又可分為拆解料的原級(jí)使用和降級(jí)使用,分別用mc1,mc2和mu1,mu2表示,相應(yīng)的利用率用Rc1,Rc2,Ru1,Ru2表示。因此廢舊物資拆解后物料使用途徑如圖1所示。

具體定義見(jiàn)式(1)-(5)。

圖1 廢舊物資拆解后零部件或產(chǎn)品利用途徑分類(lèi)Fig.1 Use classification of disassembled parts and components from recyclable waste

其中Mout是廢舊物資產(chǎn)生總量,mr是回收的廢舊物資總量,mc是廢舊物資資源化量,mn為拆解出零件或廢棄產(chǎn)品再利用量,mm拆解出零件或廢棄產(chǎn)品再制造量,mw拆解后不可再生的廢棄物量,以上各量單位均為噸/年。廢舊物資的再利用主要是指廢棄產(chǎn)品或者拆解后的零部件的繼續(xù)使用;再制造是通過(guò)一系列的處理過(guò)程,將已經(jīng)報(bào)廢的產(chǎn)品進(jìn)行拆卸,不能使用的零部件通過(guò)再制造技術(shù)進(jìn)行修復(fù)或這翻新,使得修復(fù)或翻新以后的零部件的性能與壽命期望值具有或者高于原來(lái)的零部件。

上述各量之間的關(guān)系如式(6),(7):

各利用率指標(biāo)對(duì)再生資源優(yōu)化利用程度影響如下:

做好再生資源的優(yōu)化配置首先要做好再生資源的回收,高回收率是推進(jìn)資源優(yōu)化配置,增加產(chǎn)業(yè)收益的基礎(chǔ)。

資源循環(huán)率是反映再生資源的優(yōu)化配置水平的基本指標(biāo),表示廢舊物資被循環(huán)利用的比率,也從側(cè)面反映了再生資源的利用技術(shù)水平和管理水平。

再利用率和再制造率是提高再生資源優(yōu)化配置水平的重要手段,是再生資源分類(lèi)拆解后分級(jí)利用的體現(xiàn)。

2 再生資源價(jià)值回收率

2.1 價(jià)值回收率定義

資源回收利用指標(biāo)只能從宏觀角度對(duì)再生資源優(yōu)化配置水平進(jìn)行評(píng)估,但對(duì)全面評(píng)估優(yōu)化配置水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,這其中要綜合考慮市場(chǎng)因素、產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平、技術(shù)發(fā)展水平等。另外,再生資源優(yōu)化配置過(guò)程中,必須要考慮其經(jīng)濟(jì)特性。

定義的指標(biāo)及算式均以質(zhì)量做基準(zhǔn)表達(dá)再生資源優(yōu)化利用水平,而對(duì)加工利用過(guò)程中價(jià)值的變化進(jìn)行分析時(shí)以拆解廢料的價(jià)值做基準(zhǔn)較合適,鑒于此,以原生資源生產(chǎn)的零部件或產(chǎn)品的價(jià)值為基準(zhǔn)作者提出并定義再生資源價(jià)值回收利用指標(biāo):價(jià)值回收率RV,定義式為式(8)。

其中V0為新零部件或產(chǎn)品的價(jià)值,Vr為拆解后所得的零部件或產(chǎn)品的價(jià)值,Vr大小與拆解材料的利用途徑直接相關(guān),各種利用途徑的價(jià)值回收率大小可按以下考慮進(jìn)行初步估計(jì):

不可作為原料再生利用的廢料價(jià)值回收率為零或小于零,如拆解過(guò)程中產(chǎn)生的鐵銹泥土等夾雜物,還需一定的處理成本,價(jià)值回收率小于零。

可資源化的拆解材料價(jià)值回收率,根據(jù)拆解料再生利用屬降級(jí)利用或是原級(jí)利用,其價(jià)值回收率前者大約為10%-20%,后者為20%-40%,具體零部件可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算。

可再利用的零部件或產(chǎn)品,如拆解下來(lái)可再用的汽車(chē)零部件等,按照其屬降級(jí)利用或是原級(jí)利用,價(jià)值回收率分別按照50%-70%和70%-90%計(jì)算,具體零部件可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算。

可再制造的零部件或產(chǎn)品,其價(jià)值回收率約為80-100%。

2.2 價(jià)值回收率計(jì)算模型

圖1是廢舊物資價(jià)值回收流程,根據(jù)價(jià)值回收流程構(gòu)建價(jià)值回收率計(jì)算模型。

圖2中V總代表以原生資源生產(chǎn)的新商品的價(jià)值,計(jì)算時(shí)以商品銷(xiāo)售價(jià)代替p(i=1,2,……,n)等代表各類(lèi)拆解料的價(jià)格,如Pu1i表示原級(jí)再利用零部件或產(chǎn)品中第i類(lèi)物資的價(jià)格;C表示投入的成本。價(jià)值回收率的計(jì)算模型可表示式(9),每一類(lèi)拆解料的價(jià)值可以用拆解料的質(zhì)量乘以?xún)r(jià)格計(jì)算得到。式(9)中r代表各類(lèi)拆解料的價(jià)格的價(jià)值回收率。

需要說(shuō)明的是價(jià)值回收分析只針對(duì)再生資源的回收、拆解、修復(fù)和翻新,不考慮再生資源的深加工。從資源化率、再利用率和再制造率和價(jià)值回收率所代表的質(zhì)量、價(jià)值兩個(gè)角度衡量再生資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平更加客觀,兼顧了再生資源加工利用的數(shù)量和質(zhì)量。

3 案例分析

研究案例選取我國(guó)某再生資源園區(qū),該園區(qū)是集進(jìn)口的第七類(lèi)廢料與國(guó)內(nèi)廢舊物資的拆解、分類(lèi)、初加工、深加工、科技開(kāi)發(fā)、廢舊金屬材料貿(mào)易為一體的再生資源拆解和深加工園區(qū),其建設(shè)分兩個(gè)時(shí)期:近期2007-2012年,中遠(yuǎn)期2013-2020年。

該園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)是建成廢舊汽車(chē)拆解、廢電線電纜拆解、廢電機(jī)拆解、廢五金電器拆解、廢舊電子家電產(chǎn)品拆解5條廢舊物資拆解線,建成廢鋼鐵、廢雜銅、廢雜鋁、廢雜鋅、廢塑料、廢橡膠6條資源再生和深加工生產(chǎn)線和1條貴重金屬提取生產(chǎn)線。

3.1 園區(qū)物質(zhì)代謝分析

根據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,近期和中遠(yuǎn)期回收到園區(qū)的五種廢舊物資總量如圖3所示。第七類(lèi)廢棄物的加工量都是園區(qū)中最多的。廢舊塑料的回收數(shù)量其次、廢舊橡膠的回收數(shù)量排第三。

圖2 再生資源價(jià)值回收流程Fig.2 Recycling process of renewable resource value

圖3 近期和中遠(yuǎn)期廢舊物資總量(單位:104t/a)Fig.3 T otal waste in short-term and long-term

經(jīng)過(guò)拆解回收工段,得到橡膠、塑料、有色金屬、鋼鐵等初級(jí)資源。由于第七類(lèi)廢料和廢家電等含有大量的鋼鐵材料,因此各種初級(jí)資源中鋼鐵數(shù)量最多,其次是以銅、鋁為主的有色金屬。塑料數(shù)量排在第三位,其來(lái)源包括園區(qū)回收及廢舊家電、廢舊汽車(chē)等產(chǎn)品拆解獲得。

3.2 價(jià)值回收分析

其中,因園區(qū)處于規(guī)劃階段,在此不區(qū)分拆解廢料的原級(jí)利用和降級(jí)利用,只按照再制造量、再利用量、再循環(huán)量計(jì)算。

由園區(qū)物質(zhì)代謝分析得出再生資源近期和中遠(yuǎn)期的資源化率變化幅度不大,近期約為94%,中遠(yuǎn)期可達(dá)到95%以上,則各類(lèi)再生資源循環(huán)率Rc、再利用率Ru和再制造率Ru以及廢棄物產(chǎn)生率Rw匯總?cè)绫?。

價(jià)值回收率按照拆解廢料的利用途徑做簡(jiǎn)化處理,具體為:再循環(huán)利用廢料價(jià)值回收率按20-40%計(jì),再利用和再制造廢料價(jià)值回收率按70%-90%計(jì)算。對(duì)于價(jià)值回收過(guò)程中的成本投入,主要為拆解過(guò)程中的人工成本。

表1 各類(lèi)再生資源利用率指標(biāo)(%)Tab.1 Utilization rate of various renewable resources(%)

根據(jù)式(9),分別對(duì)廢舊汽車(chē),第七類(lèi)廢料、廢電子家電以及廢塑料和廢橡膠(輪胎)的價(jià)值回收率進(jìn)行計(jì)算,可分別得到近期和中遠(yuǎn)期園區(qū)的廢舊物資的價(jià)值回收率:

近期:Rv=37%

中遠(yuǎn)期:Rv=41%

由資源化率與價(jià)值回收率的對(duì)比可以看出,在資源化率基本不變的情況下,提高再利用和再制造的比例可以很大程度上提高資源的價(jià)值回收率。也可以看出,使用資源回收率和價(jià)值回收率對(duì)再生資源生態(tài)產(chǎn)業(yè)園區(qū)進(jìn)行資源優(yōu)化配置評(píng)估時(shí),能對(duì)再生資源的利用水平進(jìn)行更加客觀的評(píng)價(jià)。

4 結(jié) 論

再生資源優(yōu)化配置是使再生資源的循環(huán)利用最優(yōu)化,通過(guò)原級(jí)循環(huán)利用甚至升級(jí)循環(huán)利用,使再生資源價(jià)值得以最大回收。本研究通過(guò)再生資源價(jià)值回收率Rv,構(gòu)建價(jià)值回收率計(jì)算模型。本文運(yùn)用價(jià)值回收模型從資源回收率和價(jià)值回收率兩個(gè)方面對(duì)某園區(qū)規(guī)劃案例進(jìn)行分析,結(jié)果表明在資源化率變化不大的情況下,價(jià)值回收率可以有較大的提升,這一分析兼顧了再生資源加工利用的數(shù)量和質(zhì)量,能夠更為有效地對(duì)再生資源利用進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(編輯:溫武軍)

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AbstractAt present,there are few researches on assessment methodologyof recycling level of renewable resources in China.Accordingly an assessment methodology for the recycling level of effective renewable resources was created for case analysis.Firstly,in terms of the total recycling amount of renewable resources,the indicators and calculation methods for evaluating were proposed.Then,considering the value changes in the processing and re-utilization of renewable resources,the recycling indicator based on the value of the components and products manufactured with primary resource was defined,and the overall value recycling rate of renewable resources was regarded as an evaluating indicator.Also a calculation model,with the variables of reusing amount and value recycling rate of renewable resources on the different uses,was built.Finally the waste value recycling rates of a certain renewable resource park in short-term and long-term were calculated,indicating that increasing the rate of re-utilization and re-manufacturing can improve the value recycling rate of renewable resources with an invariable resources rate.

Key wordsrenewable resources;recycling value;evaluating indicator

Analysis on Recovery R ate of Renew able Resource V alue

ZHANG Da-wei1,2HU Shan-ying2SHEN Jing-zhu2LIU Yuan2
(Center for Industrial Ecology,Chemical Engineering Department,Tsinghua University,Beijing 100084,China)

P968 A

文章編號(hào) 1002-2104(2010)04-0165-04 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.04.029

2009-11-06

張大偉,碩士生,主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)工業(yè)。

胡山鷹,博士,教授,博導(dǎo),主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)工業(yè)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

＊“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(NO.2006BAC02A17)資助。