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关键词 再生混凝土 经济效益 环境效益
中图分类号:TU528.31 文献标识码:A
世界上一些发达国家已经开始了对废弃混凝土等建筑垃圾的规模化处理,这是推动建筑垃圾再生利用的最大动力,这不仅有显著的经济效益,也是保持社会可持续发展的重要途径。我国现阶段大规模的城市建设和遍布各地的公路网改造翻新产生了大量的废弃混凝土,但再生混凝土技术尚未在工程上广泛利用。对再生混凝土基本特性的研究成果已表明再生骨料应用于工程结构技术上是可行的,关键是推广应用。作为一种新型建材,再生混凝土完全满足世界环境组织提出的“绿色”的三大含义,符合我国建筑业可持续发展的要求,是今后混凝土的一个发展方向。
1再生混凝土的经济效益
1.1再生混凝土的生产成本
由于使用再生集料,再生混凝土的吸水率比天然骨料混凝土大,要保证再生混凝土的工作性满足要求,则用水量也会有所增加;要保证再生混凝土必要的强度,则水泥用量也会有所增加,因此,再生混凝土的生产成本可能高于普通混凝土。为了分析再生混凝土的直接生产成本,本研究对成都市2004年12月建材市场材料指导价格对再生混凝土和普通碎石混凝土进行了直接材料成本比较。由结果可知,生产每立方米C25再生混凝土的直接材料成本比普通混凝土贵32.10元,高出的百分率为17.3%;每立方米C30再生混凝土的直接材料成本比普通混凝土贵29.60元,高出的百分率为15.3%。所以单从再生混凝土的生产成本来说,与普通混凝土相比并没有经济优势,这也是国内再生混凝土没有得到推广应用的原因之一。
1.2应用再生混凝土的综合成本分析
以上就各单项费用作了经济分析,以下将以成都市一环路改造项目中的沙湾路口项目工地的实际调查数据为基础进行再生混凝土应用的综合成本分析。
该项目是为配合以一环路高架桥的建设,对长约1.5公里的旧水泥混凝土路面进行翻新改造,共需处理约10000方C30强度等级的废弃混凝土,处理方式是运至10公里以外的郊区,一部分作填方材料,另一部分作弃置处理,运输采用载重量为10t的自卸汽车,每一车次的运输费用为45元,每车按装载6立方米的混凝土计算,则每一立方米的废弃混凝土运输费用为7.50元,此外还需考虑废弃混凝土堆积弃置产生的占地费用。新混凝土路面以及缘石、水沟等构造物实际采用的是成都市某搅拌站生产的碎石商品混凝土。若采用再生混凝土,则可就地取材,将品质较好的再生粗集料用于路面混凝土,品质较差的再生粗集料和再生细集料用于强度要求较低的缘石、水沟等构造物,这样就可以免除运输和占地这部分费用。
由上结果可知,该项目中如果采用再生集料混凝土取代普通商品混凝土,即使按较低的占地费用1.0元/立方米计算,每立方综合成本可以降低61元,降低百分率达21%,仅此一项该项目就可以节省成本约60万元。
近年来中心城市发展起来的商品混凝土搅拌站多数位于城郊,附近刚好有较大的废弃混凝土堆料场地,如果这些搅拌站集中收购、加工、利用废弃混凝土做骨料就很方便。公路混凝土路面的修复,抛弃大量废弃混凝土,而且这些混凝土所含钢筋和杂质少,很适合就地加工利用作混凝土骨料,部分或全部代替天然骨料,拌制混凝土重新用到路面上。如果能在拆除重建现场就地处理、破碎、利用建筑垃圾生产再生骨料,成本可以降低,或者当建筑垃圾排放费用很高且天然资源较紧缺时,再生骨料利用的相对价值就更高。
2再生混凝土的环境效益
废弃混凝土的循环利用,一方面可以解决大量混凝土废弃物的处理困难和由其引发的对环境的负面影响等问题,同时可以节省大量的垃圾清运费用和处理费用;另一方面再生集料替代天然骨料应用于混凝土工程中,可以减少对天然砂石的开采,防止因过度开采造成的河川生态破坏。根据相关的研究资料表明,当利用废弃混凝土作再生集料时,石灰石资源可节省62%,而当废弃混凝土用作制造水泥的原料时,除可节省62%的石灰石资源外,还可节约制造水泥的优质石灰石60%、粘土40%和铁粉35%的资源,同时,可减少20%的CO2排放量,所以,再生混凝土有利于保护自然资源和环境。但利用再生集料制造混凝土的能量消耗并不比使用天然集料节省,相反还要耗费一定的机械设备和人力,从纯经济指标的角度来讲,目前再生集料的生产是无利可图,要综合考虑环境的因素,则需要政府的产业政策和国家的法律法规保障。
3结论
(1)再生集料的小规模生产本比碎石高,但综合考虑弃置占地费用和运输费等因素,某些情况下采用再生混凝土能创造一定的经济效益。
(2)再生混凝土的循环利用可以解决大量混凝土废弃物的处理困难和由其引发的对环境的负面影响等问题,同时可以节省大量的垃圾清运和处理费用。
(3)再生骨料代替天然骨料应用于混凝土工程中,可以减少对天然砂石的开采,保护天然骨料资源,节省天然骨料开采消耗的能源和费用,减少废弃混凝土对环境的污染。
参考资料
[1] 中国建筑材料科学研究院.绿色建材和建材绿色化[M].化学工业出版社,2003.
[2] 田洪臣等.建筑垃圾的综合应用[J].山东农业大学学报(自然科学版),2006,37(1).
【关键词】耿村煤矿;自动化工作面;经济效益;社会效益
在矿井的生产过程中,采煤工艺的先进与否直接影响整个矿井的生产能力,因此,要尽量选用先进的采煤工艺,从而达到矿井高产高效的目的。由于煤矿是高危行业,提高综机设备自身的安全可靠程度和自动化程度,最大限度的减少用人,是实现矿井长治久安的关键所在,因此煤矿综合自动化有力推动了企业安全高效、又好又快发展。
1 地质概况
耿村煤矿综合自动化13160工作面位于东三采区(2-3)煤轨道延伸西翼。工作面采用走向长壁式布置,下巷标高+81.914~+101.718m ,上巷标高+115.520~+142.344m ,工作面切眼长206m ,走向长753m ,煤层倾角8°~12°煤层储量利用厚度13.5m。地质构造条件较简单,煤层整体呈一向南东倾斜的单斜构造,煤层结构较复杂,局部层理紊乱煤层松软。
从以上两个表格对比可以看出,综合自动化放顶煤工作面与普通工作面相比,虽然前期在资金、设备上投入较大(大约多投入3700万元),但自动化综放工作面每月原煤产量增加7万吨,按照每吨450元的售价,价值3150万元,也就是说自动化工作面多投入的3700万元用一个多月的时间就完全收回了。煤炭作为我国现代工业发展的主要能源,供求的不平衡严重影响和制约着我们的经济发展,自动化采煤工作面相比普通工作面每年可以增加84万吨原煤产量,在一定程度上可以环节供需矛盾,满足社会需求,促进经济发展。
(2)资源回收利用率比较:
①电液支架护帮板结构以及立柱自动补压功能,能给工作面顶板和煤壁提供了必要的支护,减轻了顶板和煤壁的破碎程度,基本上杜绝了片帮冒顶的发生,因此在后部放煤时容易将顶煤放净,并能保证煤矸分离提高煤质。根据统计化验,煤质较原来提高50—70大卡/公斤。
②13160工作面电液支架的放煤过程分为两部,先是程序控制自动放煤80%以上,然后由人工结合每架的具体情况进行放煤,见矸关门,达到甚至超过了人工放煤的效果,保证了后部顶煤的完全放落和回收。与普通综放工作面相比,综合自动化放顶煤工作面的回采率可提高2个百分点,每年多生产原煤7万吨,直接经济效益3000余万元。
③排头支架选用ZFC9600型液压端头架,支护高度由2.8m增加到3.5m,工作阻力有7000KN增加到9600KN,加上SAC系统的自动补压功能,使上下端头支护能力得到了加强,上下巷17架ZT2×4000型超前支护液压巷道支架的配套使用,使得上下端头的支护能力得到极大的提高,这就加大了端头支架的放煤量,相比普通放顶煤工作面每放一排煤可增加70吨产量,一个工作面可多出10多万吨煤,原煤回采率可达95% ,回采率提高3个百分点,一定程度上提高了矿井的服务年限。
(3)节能方面:煤炭是不可再生能源,自动化采煤设备和技术的使用在合理利用煤炭资源、节能降耗以及环境保护方面的效果显著。
①变频智能型乳化液泵站,自动启动或闭合设备及调配功率输出,达到节能省电,一班可节约用电 680度,一天节约2000度 ,按这样计算,一年可节约用电72万度,价值约45万元。
②泵站的自动配液功能,使乳化液浓度达到科学合理,即满足了电液系统的使用要求,又降低了阀组、大立柱及各种千斤顶的损坏,一个月可降低材料费5万元。
③与1140V供电相比,电缆投入减少50%,节约资金80多万元,同时电耗下降近11%。
4 社会效益分析:
(1)自动化采煤技术为打造本质安全型工作面,保障职工群众人身安全及设备安全方面发挥了巨大的作用。
①上下巷安全出口使用了巷道支架进行支护,解决了上下端头支护难题,杜绝了上下端头片帮冒顶事故的发生,改善了职工工作环境。SAC型电液系统的成组动作控制功能、支架跟随采煤机自动控制功能以及安全操作功能等,实现了无人操作或远距离操作,极大程度的保证了操作人员的人身安全。支架立柱自动补压功能和护帮板结构保证了支架对顶板和煤墙有效支护,杜绝了工作面片帮冒顶事故的发生。
②自动化设备的实时工况监控、智能故障诊断、工作面矿压监测等实用功能,让井上下都能随时掌握关键部位的工作状态,及时发现设备故障,杜绝了设备事故的发生,极大的降低了设备运行成本,提高了设备开机率。
(2)耿村矿通过对13160工作面对自动化采煤技术的实践和探索,将促进和带动集团公司以及煤炭行业的科技进步,全面提高集团公司及我矿综采技术装备水平。
自动化工作面科技含量高主要体现在:
①集中控制:将采煤机电控系统(随采煤机成套)、支架电液控制系统、工作面三机通信控制系统、泵站控制系统及供电系统有机结合起来,并接入矿井自动化系统的以太网,实现综采工作面设备的集中控制、保护、闭锁、沿线通讯等功能,确保各设备协调、连续、高效、安全运行。
②信息网络化:实现数据上传,在地面调度指挥中心实现对综采工作面设备的远程监控以及各种数据实时显示等功能,并通过计算机网络实现共享,实现生产管理的信息化。这是普通综采工作面所不具备的。
③大量新设备的投入使用:SAC电液控制系统、变频控制开关、集中控制系统、乳化液泵站自动配液、软化水装置等,具有较高的科技含量,提高了井下设备的自动化程度,很好的促进了安全生产。达到了“多上设备少上人”的目的,诠释了“人的生命至关无上”的意义,为集团公司的科学发展和可持续发展做出了卓越贡献。
通过对自动化工作面的分析可以看出高科技的采煤装备不仅减轻了职工的劳动强度,达到了本质安全,而且使企业效益大幅度增加,职工收入明显提高,因此,综合自动化采煤技术应大力推广应用,并在此基础上进一步完善综合自动化程度。
Abstract: Coal ash is a large amount of solid wastes produced from power plantsand. It has the characteristics of large quantities、occuping large area and dusting. How to turn the waste into treasure and comprehensive utilization has been a matter which was concerned by every power plant all along. By the analysis of economic and social benefits on installing coal ash system at the Qingshuichuan power plant, the results show that ash emissions and environmental pollution are reduced, greatly improving the level of comprehensive utilization of cocal ash and bringing significant economic benefit and social benefit.
关键词: 粉煤灰;磨细系统;综合利用;经济效益;社会效益
Key words: cocal ash;coal ash grinding system;comprehensive utilization;economic benefits;social benefits
中图分类号:TM621 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)33-0055-02
0 引言
经济的快速发展,与之如影相随的就是污染。去年全国多地连续出现雾霾、扬尘天气之后,各地都加大了对高耗能高污染企业的整治力度。满足环保要求已经成为了一个企业立足和发展的必要条件。对于火电企业而言,粉煤灰的综合利用也是减少环境污染的一种有效方式。
通过对同类企业的充分调研,结合陕西清水川发电有限公司的地域特点以及经济发展情况对加装粉煤灰磨细系统的技术方案分析和经济效益分析,论证了该方案对提高企业的经济效益和社会效益的切实可行性。同时,也为同地区同类型火电企业提供相应的技术借鉴和案例支持。
1 概述
陕西清水川发电有限公司地处陕蒙晋三省交界的府谷县。一期(2*300MW)机组2008年建成投产,年均粉煤灰排放约为55万吨。建成后所排放的粉煤灰为原灰,其细度值一般在20%~50%之间(325目筛余),达不到国家标准(GB1596-91)规定的I级灰和Ⅱ级灰标准要求。2010年公司实施了60t/h粉煤灰干法分选技改工程,将原灰进行粗细分离以获得成品细灰。技改三年以来减少了粉煤灰外排量,实现综合利用量达16万吨,高峰季节粉煤灰综合利用率达到50%,取得了一定经济效益。但分选后的粗灰(一般细度值75%左右),并未得到充分利用,仍运至储灰场就地排放或者低价出售。二期(2*1000MW)机组建成后年均粉煤灰产量将达到160万吨。排放量将大幅度增加。灰场的库容压力异常大。灰渣的运输费用、灰场的征地建设费用以及环保达标费用等一系列运行成本将摆在企业面前。如何综合利用粉煤灰,达到减排、减负、增收,已成为公司即将面临的焦点问题。
近年来,榆林地区立足于煤炭能源开发,经济实现快速、稳定的发展,基础建设及工业开发对粉煤灰综合利用程度也在逐年提高。2012年下半年以来,公司现有的粉煤灰分选设备产能已不能满足市场的需求。基于此,通过市场调研,公司拟加装粉煤灰磨细系统,对分选后大量的粗灰进行磨细加工,以提升粉煤灰综合利用水平。
2 工艺技术方案及主要设备
2.1 工艺原理 粉煤灰磨细系统分为开式系统和闭式系统两种。开式系统具有操作简单、自动化程度高、出力稳定、维护成本低等诸多优点。目前,在国内被广泛采用。粉煤灰专用超细磨机系统就是将分选后的粗灰进行超细研磨,使之具有一定的水硬活性,有效地拓宽粉煤灰开发和利用渠道,达到粉煤灰完全利用的目的。
2.2 工艺流程及技术方案 经过对同类企业的充分调研,并结合一期(2*300MW)日均排灰量,我厂拟选用开式磨细系统,出力定位30t/h。利用现有的粉煤灰库和分选系统,保证原有分选系统运行不变情况下,磨机系统直接在分选后的粗灰库下取灰,经手动闸板阀和变频调速稳流螺旋机,粉煤灰连续不断送入计量称称重后,由空气斜槽输送进入磨粉机进料口,入磨后的粉煤灰经过研磨体的研磨达到Ⅱ级灰的标准要求,经过研磨的成品灰通过微正压管道输送至成品细灰库中储存。乏气则经过库顶收尘器直接排入大气,磨尾设1台布袋式除尘器及排尘离心风机,通过二者的共同作用将磨内含尘的湿热气体及时抽出。同时,实现了磨机的冷却通风功能,提高了研磨效率。乏气净化后直接排入大气,排尘浓度小于50mg/Nm3,符合国家要求的排放标准。
该方案拟建在一期灰库西侧的空余场地,通过管道对其连接磨机系统可直接进行磨细及储存装车,具有系统流程简单,设备少,投资省,操作简便的优点,同时减少磨细系统储灰库及装车装置系统的再投资,与现有的分选系统的储灰库、装车装置形成一体,便于管理,可减少运行及管理费用。
2.3 主要工艺设备 粉煤灰磨细系统由螺旋给料机、电子计量称、粉煤灰专用研磨机、选粉机、气箱脉冲布袋除尘器、引风机、螺旋输送机、斗式提升机、给料机、电气控制系统及辅助系统等组成。
本厂选用的设备主要工艺参数如下:①主要设备名称:粉煤灰管磨机;②主设备型式:卧式、筒形、双仓;③系统设计出力:30t/h;④成品灰细度:Ⅱ级商品粉煤灰。
3 投资估算及经济效益分析
3.1 投资估算 经市场调研,该选型的粉煤灰磨细系统估算投资约为800万元,其中建安工程费约为170万元,设备购置费约为610万元,其他费用约为20万元。该项资金完全由企业自筹解决。
3.2 主要技术经济指标
3.3 经济效益分析
3.3.1 年销量和销售收入。本系统投运后,高峰季节(4-10月份)按7个月计算,日运行按照16小时计算,年合计运行小时数约为3400小时。年产Ⅱ级商品粉煤灰约为10万吨。按照当前Ⅱ级商品灰的售价50元/t计算,年销售收入为500万元左右。同时,减少粉煤灰弃运量10万吨,节约灰渣运输费用约150万元。
3.3.2 年总成本费用。本系统固定资产投资为800万元,固定资产按照平均年限法20年进行折旧。投资净残值按照4%计算。考虑资金的时间价值,当期贷款年利率按5%;工人工资5万元/人·年;机组年运行3400小时,年耗电量约为255万千瓦时,厂用电为0.4元/度;磨细钢球消耗为0.8g/t,年消耗钢球为18t;设备维修费用按照设备原值的2.5%考虑;所得税按照25%征收;则年各项成本费用为:
①年平均折旧额=800×(1-4%)/20×100%=38.4万元;
②每年的财务费用=800×5%=40万元;
③人工工资=5万×6人=30万元/年;
④燃料动力费用=2550000×0.4=102万元;
⑤其他费用(备品备件)=1.8×10=18万元;
⑥年修理费用=610×2.5%=15万元;
⑦年所得税额=(500-38.4-40-30-102-18-15)×25%=64.15万元。
3.3.3 年净利润额。净利润=营业收入-总成本费用-营业税及附加-所得税=500-38.4-40-30-102-18-15-64.15=192.45万元。
3.3.4 资本金净利润率。
ROE=(NP/EC)×100%=(192.45/800)×100%=24.06%
3.3.5 盈亏平衡分析。
盈亏平衡点(BEP)=年固定总成本/(单位产品销售价格-单位产品可变成本-单位产品营业税金及附加)×100%
=[(38.4+40+30+15)/(500-102-18-64.15)]×100%
=39.07%
3.3.6 静态投资回收期。
静态投资回收期=TI/A=800/192.45=4.16年;
(其中:TI-项目总投资,A-每年的净收益)
经测算,本系统实施后,年均收益为192.45万元,资本金净利润率为24.06%,生产能力达到总生产能力的39.07%即可实现盈亏平衡,静态投资回收期为4.16年。依据测算数据,本项目有很好的盈利能力和抗风险能力。
4 社会效益分析
4.1 减少环境污染
粉煤灰同其他粉状物料一样,极易产生二次扬尘。另外,就粉煤灰本身而言其主要成分为酸性氧化物。与此同时,大多数电厂为了提高电除尘的效率,往往在电除尘前端加装烟气调质系统,粉尘在通过烟道时被喷射的酸性气体包裹,在其表面形成一层酸性膜体,这些粉尘经过电除尘后直接被弃置灰场,遇降水后随着时间及周围环境的变化,灰场的渗井滤水呈不稳定的酸碱变化状态.经过综合利用后可以减少扬尘及滤水对电厂厂区及周边环境带来污染。
4.2 减小库容压力、节约占地面积
随着电厂二期(2*100MW)的建成,粉煤灰的年排放量剧增,本系统实施后,每年将减少灰渣排放量10万吨,减少了灰场的库容压力,节约了灰场的占地面积。
5 结论
从环保的角度考虑,加装粉煤灰磨细系统,符合国家产业政策,项目实施后,年减少灰渣外排量10万吨,降低了灰场的库容压力,减少了环境污染,大大提高了企业粉煤灰综合利用水平,具有显著地社会效益。从设备选型的角度考虑,本厂选用的开式磨细系统具有技术成熟、系统可靠、布置灵活、设备简单、控制方便、投资省等优点。可以与本厂现有的分选系统储灰仓以及装车系统形成一体,便于管理。从经济效益方面考虑,项目实施后,正常年份的情况下,年净利润预计为192.45万元,资本金收益率达24.06%,收益较为可观。加装磨细系统不仅实现了粉煤灰的综合利用还将成为企业新的利润增长点,该项目切实
可行。
参考文献:
[1]方景光.粉磨工艺及设备[M].武汉理工大学出版社,2002年3月.
[2]王福元,吴正严.粉煤灰利用手册[M].中国电力出版社,2004年10月.