張大偉胡山鷹沈靜珠柳 元

(清華大學生態(tài)工業(yè)研究中心,北京 100084)

再生資源價值回收率分析＊

張大偉1,2胡山鷹2沈靜珠2柳 元2

(清華大學生態(tài)工業(yè)研究中心,北京 100084)

目前國內(nèi)關于再生資源利用水平評價方法的研究仍較少,本文著眼于構(gòu)建一種再生資源有效價值利用水平的評價方法,并用于實例分析。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價指標及其計算方法;然后基于再生資源加工利用過程中的價值變化,定義了以原生資源生產(chǎn)的零部件或產(chǎn)品的價值為基準價值的回收指標,將再生資源整體價值回收率作為評價再生資源利用水平的新指標,并結(jié)合價值回收流程構(gòu)建了以再生資源不同用途下的利用量和價值回收率為變量的計算模型;最后選取某再生資源園區(qū),計算其近期和中遠期的廢舊物資價值回收率,說明在資源化率基本不變的情況下,通過提高再利用率和再制造率可提升再生資源的價值回收率。

再生資源;價值回收率;評價指標

國內(nèi)針對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]對鋼鐵產(chǎn)業(yè)中廢鋼鐵資源的回收利用情況應用現(xiàn)代物流理論指導,對廢鋼鐵這一特殊的逆向物流進行了供應鏈規(guī)劃;羅來軍等[2]根據(jù)金屬平衡原理,按照廢鋼鐵的三個來源,建立了三種廢鋼鐵的生成模型;劉光復等[3]對通過對廢舊汽車回收模型的研究以及資源化技術(shù)的進展回顧,建立了廢舊汽車資源化系統(tǒng)模型;秦曄等[4]基于廢舊汽車循環(huán)再利用模型,建立了回收經(jīng)濟性評估模型;姜金龍等[5]運用生命周期評價的方法,對用二段法生產(chǎn)再生銅過程的環(huán)境協(xié)調(diào)性進行了研究,得到了再生銅生產(chǎn)過程中各工序的環(huán)境負荷數(shù)據(jù);沈東升等[6]以浙江臺州為例,對進口的含有色金屬廢料進行了較深入的研究,確定了進口廢金屬料拆解過程的主要污染因子及其排污系數(shù);王浩東等[7]對我國廢電子電器回收處理體系進行了研究,提出了一種適合我國國情的廢電子電器回收處理體系模式。其他如對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,是關系到再生資源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟社會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)濟要素之間的組合關系在時間結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面進行合理分配、調(diào)控,使再生資源的開發(fā)利用最優(yōu)化,使盡量多的再生資源原級使用甚至升級使用,減少再生資源降級使用或不能使用情況,使再生資源價值得以最大的回收,發(fā)揮其最大利用價值。

廢舊物資拆解后的零部件或產(chǎn)品的用途可分為三類,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宏觀指標表示,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。資源化和再利用過程又可分為拆解料的原級使用和降級使用,分別用mc1,mc2和mu1,mu2表示,相應的利用率用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;再制造是通過一系列的處理過程,將已經(jīng)報廢的產(chǎn)品進行拆卸,不能使用的零部件通過再制造技術(shù)進行修復或這翻新,使得修復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的零部件。

上述各量之間的關系如式(6),(7):

各利用率指標對再生資源優(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,高回收率是推進資源優(yōu)化配置,增加產(chǎn)業(yè)收益的基礎。

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,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,是再生資源分類拆解后分級利用的體現(xiàn)。

2 再生資源價值回收率

2.1 價值回收率定義

資源回收利用指標只能從宏觀角度對再生資源優(yōu)化配置水平進行評估,但對全面評估優(yōu)化配置水平還遠遠不夠,這其中要綜合考慮市場因素、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)化配置過程中,必須要考慮其經(jīng)濟特性。

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

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

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

可資源化的拆解材料價值回收率,根據(jù)拆解料再生利用屬降級利用或是原級利用,其價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)實際情況進行計算。

可再利用的零部件或產(chǎn)品,如拆解下來可再用的汽車零部件等,按照其屬降級利用或是原級利用,價值回收率分別按照50%-70%和70%-90%計算,具體零部件可根據(jù)實際情況進行計算。

可再制造的零部件或產(chǎn)品,其價值回收率約為80-100%。

2.2 價值回收率計算模型

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

圖2中V總代表以原生資源生產(chǎn)的新商品的價值,計算時以商品銷售價代替p(i=1,2,……,n)等代表各類拆解料的價格,如Pu1i表示原級再利用零部件或產(chǎn)品中第i類物資的價格;C表示投入的成本。價值回收率的計算模型可表示式(9),每一類拆解料的價值可以用拆解料的質(zhì)量乘以價格計算得到。式(9)中r代表各類拆解料的價格的價值回收率。

需要說明的是價值回收分析只針對再生資源的回收、拆解、修復和翻新,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值回收率所代表的質(zhì)量、價值兩個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

研究案例選取我國某再生資源園區(qū),該園區(qū)是集進口的第七類廢料與國內(nèi)廢舊物資的拆解、分類、初加工、深加工、科技開發(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),其建設分兩個時期:近期2007-2012年,中遠期2013-2020年。

該園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標是建成廢舊汽車拆解、廢電線電纜拆解、廢電機拆解、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,近期和中遠期回收到園區(qū)的五種廢舊物資總量如圖3所示。第七類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 再生資源價值回收流程Fig.2 Recycling process of renewable resource value

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

經(jīng)過拆解回收工段,得到橡膠、塑料、有色金屬、鋼鐵等初級資源。由于第七類廢料和廢家電等含有大量的鋼鐵材料,因此各種初級資源中鋼鐵數(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,其來源包括園區(qū)回收及廢舊家電、廢舊汽車等產(chǎn)品拆解獲得。

3.2 價值回收分析

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

由園區(qū)物質(zhì)代謝分析得出再生資源近期和中遠期的資源化率變化幅度不大,近期約為94%,中遠期可達到95%以上,則各類再生資源循環(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?。

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

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

根據(jù)式(9),分別對廢舊汽車,第七類廢料、廢電子家電以及廢塑料和廢橡膠(輪胎)的價值回收率進行計算,可分別得到近期和中遠期園區(qū)的廢舊物資的價值回收率:

近期:Rv=37%

中遠期:Rv=41%

由資源化率與價值回收率的對比可以看出,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值回收率。也可以看出,使用資源回收率和價值回收率對再生資源生態(tài)產(chǎn)業(yè)園區(qū)進行資源優(yōu)化配置評估時,能對再生資源的利用水平進行更加客觀的評價。

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,通過原級循環(huán)利用甚至升級循環(huán)利用,使再生資源價值得以最大回收。本研究通過再生資源價值回收率Rv,構(gòu)建價值回收率計算模型。本文運用價值回收模型從資源回收率和價值回收率兩個方面對某園區(qū)規(guī)劃案例進行分析,結(jié)果表明在資源化率變化不大的情況下,價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,能夠更為有效地對再生資源利用進行評價。

(編輯:溫武軍)

References)

[1]王雨雷,葉耀華,曾學智.關于廢鋼鐵資源的逆向物流規(guī)劃[J].物流技術(shù),2005,(1):65-67.[Wang Yulei,Ye Yaohua,Zeng Xuezhi.Design in Scrap Reverse Logistics in Steel Industries[J].Logistics Technology,2005,(1):65-67.]

[2]羅來軍,車永才,王繼波.廢鋼鐵的回收物流模型的建立[J].遼寧工程技術(shù)大學學報,2005,24:293-295.[Luo Laijun,Che Y ongcai,WangJibo.Setting-up of M odel of Recovery-logistics of Waste Steel[J].Journal of Liaoning T echnical University,2005,24:293-295.]

[3]劉光復,卞世春,劉志峰等.廢舊汽車零部件資源化系統(tǒng)模型的建立[J].中國表面工程,2006,19(5):56-60.[Liu Guangfu,Bian Shichun,Liu Zhifeng.Establishment of Resourced System M odel for Waste Automotive Parts[J].China Surface Engineering,2006,19(5):56-60.]

[4]秦曄,王翔,陳銘等.廢舊汽車循環(huán)再利用的經(jīng)濟性評估[J].機電一體化,2006,(1):76-79.[Qin Hua,WangXiang,ChenMing.Economy Analysis of a Recycle Model of End-of-life Vehicles[J].Mechatronics,2006,(1):76-79.]

[5]姜金龍,徐金城,吳玉萍.再生銅的生命周期評價[J].蘭州理工大學學報,2006,32(3):4-6.[Jiang Jinlong,Xu Jincheng,Wu Yuping.LCA Study of Secondary Copper[J].Journal of Lanzhou University of Technology,2006,32(3):4-6.]

[6]沈東升,王君琴,賀永華等.進口廢電器拆解過程的主要污染因子及其排污系數(shù)研究[J].浙江大學學報(農(nóng)業(yè)與生命科學版),2004,30(3):237-240.[Shen Dongsheng,Wang Junqin,He Y onghua.Study ontheDischargeCoefficientsandthePrimary Components of the Pollutants from Dismantling(Import)Waste Electrical Equipments[J].Journal of Zhejiang University(Agric.&Life Sci.),2004,30(3):237-240.]

[7]王浩東,李儀.廢電子電器回收處理體系研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設備,2005,6(2):76-78.[Wang Haodong,Li Y i.Study on Recycling System for Waste Electrical and Electronic Equipment[J].Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control,2005,6(2):76-78.]

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 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,主要研究方向為生態(tài)工業(yè)。

胡山鷹,博士,教授,博導,主要研究方向為生態(tài)工業(yè)與循環(huán)經(jīng)濟。

＊“十一五”國家科技支撐計劃項目(NO.2006BAC02A17)資助。