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摘 要：近年来，余热回收成为节能减排，提高企业经济效益的重要途径。本文从全寿命周期成本视角出发，探讨余热回收系统资金流量与经济效益指标，评估余热回收系统的节能效益与其寿命周期内成本，明确余热回收系统的可行性与可靠性方案，继而为后期余热回收提供借鉴参考。
关键词：全寿命周期；余热回收；节能经济效益
伴随着社会经济的快速发展，资源能源利用量不断加大，在利用效率却不尽人意，且对生态环境状况造成极大威胁。时下，如何实现节能减排，如何提高节能经济效益，如何提高资源能源利用率是环节能源危机，解决资源之困的有效之径。工业的不断发展，所产生的余热也成为重要能源，余热特征主要包括：温度范围广阔，生产环境有限，能量载体及设备多样。回收利用工业余热的形式也多种多样，对其的分类，可基于余热利用时传递或转化余热能量特点而定，目前，我国在工业余热利用上主要有以下技术：热交换、热功能转换、余热制冷制热等技术。探究余热回收技术效果必须依托于对其节能经济效益的合理评价，改变过去仅仅注重粗放式一次性投入方式，转而更注重余热回收技术改造的经济效益及其产能价值，对此，可借鉴全寿命周期成本理论，对余热回收系统设备的全生命周期所产生的经济投入进行分析，进而客观评估技术改革经济效益。
一、余热回收的全寿命周期成本内涵
全寿命周期管理，即对系统或设备等的规划、设计、运行、后期维护、建设进行全过程、整个生命期间的管理，在符合设计要求，满足使用要求，确保稳定运行的基础上，将整个生命周期内的成本降至最低。寿命周期主要指成品从设计构想之初到报废终止使用的时间间隔，故此，全寿命周期成本就应是产品系统从设计产出到使用报废整个过程中所产生并积累下的成本。由于全寿命周期成本覆盖范围广，该成本管理理论被越来越多的应用于汽车、航空、计算机、制造业、建筑业、医疗、电信、军事、商业等诸多不同领域，而很少有应用于余热回收领域的。综上，余热回收系统全寿命周期成本指自余热回收规划、研发、设计、建设、运行使用、维修养护，直至报废的全过程费用支出成本之和，这些成本主要有制造、运输、安全、使用、维护等。因此，对余热回收节能经济效益的评估应从这些方面进行综合性评价。
二、余热回收经济效益分析
（一）现金流量
对于投资决策经济活动的评价往往以现金流量作为基础指标。而余热回收现金流量则要从系统投资、运输、安装、使用全过程出发，计算梳理其全过程费用。在评价余热回收系统经济效益的过程中，可对余热回收系统的全过程投资额与流动现金资金流设定为（CO），系统运行中节约的资金流为（CI），在对某年（t年）净收益NPVt的计算上，可遵循以下公式：
NPVt=（CI-CO）
（二）静态投资回收周期
静态投资回收周期即在不包含资金时间价值基础上，将余热回收系统收益进行回收所用时间。从系统建成开始，静态投资回收周期Pt在计算上，遵循以下公式：
■
余热回收系统在投入使用之前所需投资主要有：设计研发、制作材料、材料运输与设备安装，投入使用后，其产出的节能经济效益，将在短短几年内收回投资成本。上述静态投资回收周期是系统方案经济效益状况的重要体现，其不足之处在于未能将投资时间价值纳入回收周期计算之中。
（三）动态投资回收周期
动态投资回收周期即将投资资金时间价值融入其中，将余热回收净收益回收系统全过程花费投资所用时间。自系统设计研发之初，静态投资回收周期Pt在计算上，遵循以下公式：
■
净现值NPV表示为：
■
余热回收系统预期使用年限为N，贴现率为K，倘若NPK>0，那么在其寿命周期内余热回收系统节能效益可对其多余投资进行补偿，此方案可用；反之，此方案在寿命周期内此方案节能效益难以支撑原本多余投资，此方案不适用。
三、案例分析
（一）余热回收系统方案——以某热力企业余热回收为例
■
图1 余热回收系统流程图
以某热力企业锅炉排水热力效益为例，某热力企业锅炉排水维度一般在250℃，其流量为5t/h，其产生压力4MPa。现如今，锅炉所产出热能主要以热水及蒸汽形式排出，能源浪费巨大，热污染严重，对环境造成严重危害。倘若将锅炉产生热能转回回收，则可产生良好效益。为此，可将热源对热水进行不同品位余热，如，将105℃加热至150℃，常温水加热至70℃，由此，原來锅炉排水温度<50℃进行排放。对此，利用壳管式换热器可对锅炉排水进行余热回收，同时对水开展预热处理，使水温<50℃排出，提高能源利用效率。这种余热回收流程如图1所示：
从热力学角度看，换热器管程交换热量等于壳程交换热量，即：
■
上述公式中，t1，t2主要为高温，低温流体质量流量；h1为高温流体入口焓值，h2为高温流体出口焓值，h3为低温流体入口焓值，h4为低温流体出口焓值。基于上述公式计算得出1号换热器加热热水（从105℃到150℃）所产生的质量流量t2及2号换热器加热温水（从20℃到70℃）所产生的质量流量t3。继而计算出1号与2号换热器年回收热量与其年节省煤量。
（二）投资回报分析
1.投资成本分析
此回收系统包括两台换热器及若干水管，水管尺寸50mm，换热器压力较高，因此，交由权威换热器制造商制造，其材质选用316L防水垢不锈钢材质。因此，该系统从设计到制造安装完成需花费150万元。
2.投资回报分析
余热回收系统从设计到制造安装耗时约1年，其使用年限约为20年。设备折现率为5%。能源价格上涨率为6%，现如今，原煤市场价为680元/吨，据此可算出余热回收项目年节能收益。
四、结语
在工业化进程不断加快的今天，能源需求持续增大。在资源能源容量的制约条件下，在全球能源安全的影响下，节能减排成为当前首要之势头。对此，可充分利用其我国丰富的工业余热资源，激发能源利用活力，研发创新余热回收技术，科学设计余热回收系统，在减少资源能源浪费的基础上，实现环境保护，实现经济效益与社会效益的双赢。
参考文献：
[1]殷志兰，朱俊明，李广虎. 余热锅炉节能技术改造及经济效益分析[J]. 能源研究与利用，2012，（06）：47-48.
作者简介：
喻显刚，中材节能股份有限公司。
关键词：全寿命周期；余热回收；节能经济效益
伴随着社会经济的快速发展，资源能源利用量不断加大，在利用效率却不尽人意，且对生态环境状况造成极大威胁。时下，如何实现节能减排，如何提高节能经济效益，如何提高资源能源利用率是环节能源危机，解决资源之困的有效之径。工业的不断发展，所产生的余热也成为重要能源，余热特征主要包括：温度范围广阔，生产环境有限，能量载体及设备多样。回收利用工业余热的形式也多种多样，对其的分类，可基于余热利用时传递或转化余热能量特点而定，目前，我国在工业余热利用上主要有以下技术：热交换、热功能转换、余热制冷制热等技术。探究余热回收技术效果必须依托于对其节能经济效益的合理评价，改变过去仅仅注重粗放式一次性投入方式，转而更注重余热回收技术改造的经济效益及其产能价值，对此，可借鉴全寿命周期成本理论，对余热回收系统设备的全生命周期所产生的经济投入进行分析，进而客观评估技术改革经济效益。
一、余热回收的全寿命周期成本内涵
全寿命周期管理，即对系统或设备等的规划、设计、运行、后期维护、建设进行全过程、整个生命期间的管理，在符合设计要求，满足使用要求，确保稳定运行的基础上，将整个生命周期内的成本降至最低。寿命周期主要指成品从设计构想之初到报废终止使用的时间间隔，故此，全寿命周期成本就应是产品系统从设计产出到使用报废整个过程中所产生并积累下的成本。由于全寿命周期成本覆盖范围广，该成本管理理论被越来越多的应用于汽车、航空、计算机、制造业、建筑业、医疗、电信、军事、商业等诸多不同领域，而很少有应用于余热回收领域的。综上，余热回收系统全寿命周期成本指自余热回收规划、研发、设计、建设、运行使用、维修养护，直至报废的全过程费用支出成本之和，这些成本主要有制造、运输、安全、使用、维护等。因此，对余热回收节能经济效益的评估应从这些方面进行综合性评价。
二、余热回收经济效益分析
（一）现金流量
对于投资决策经济活动的评价往往以现金流量作为基础指标。而余热回收现金流量则要从系统投资、运输、安装、使用全过程出发，计算梳理其全过程费用。在评价余热回收系统经济效益的过程中，可对余热回收系统的全过程投资额与流动现金资金流设定为（CO），系统运行中节约的资金流为（CI），在对某年（t年）净收益NPVt的计算上，可遵循以下公式：
NPVt=（CI-CO）
（二）静态投资回收周期
静态投资回收周期即在不包含资金时间价值基础上，将余热回收系统收益进行回收所用时间。从系统建成开始，静态投资回收周期Pt在计算上，遵循以下公式：
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余热回收系统在投入使用之前所需投资主要有：设计研发、制作材料、材料运输与设备安装，投入使用后，其产出的节能经济效益，将在短短几年内收回投资成本。上述静态投资回收周期是系统方案经济效益状况的重要体现，其不足之处在于未能将投资时间价值纳入回收周期计算之中。
（三）动态投资回收周期
动态投资回收周期即将投资资金时间价值融入其中，将余热回收净收益回收系统全过程花费投资所用时间。自系统设计研发之初，静态投资回收周期Pt在计算上，遵循以下公式：
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净现值NPV表示为：
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余热回收系统预期使用年限为N，贴现率为K，倘若NPK>0，那么在其寿命周期内余热回收系统节能效益可对其多余投资进行补偿，此方案可用；反之，此方案在寿命周期内此方案节能效益难以支撑原本多余投资，此方案不适用。
三、案例分析
（一）余热回收系统方案——以某热力企业余热回收为例
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图1 余热回收系统流程图
以某热力企业锅炉排水热力效益为例，某热力企业锅炉排水维度一般在250℃，其流量为5t/h，其产生压力4MPa。现如今，锅炉所产出热能主要以热水及蒸汽形式排出，能源浪费巨大，热污染严重，对环境造成严重危害。倘若将锅炉产生热能转回回收，则可产生良好效益。为此，可将热源对热水进行不同品位余热，如，将105℃加热至150℃，常温水加热至70℃，由此，原來锅炉排水温度<50℃进行排放。对此，利用壳管式换热器可对锅炉排水进行余热回收，同时对水开展预热处理，使水温<50℃排出，提高能源利用效率。这种余热回收流程如图1所示：
从热力学角度看，换热器管程交换热量等于壳程交换热量，即：
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上述公式中，t1，t2主要为高温，低温流体质量流量；h1为高温流体入口焓值，h2为高温流体出口焓值，h3为低温流体入口焓值，h4为低温流体出口焓值。基于上述公式计算得出1号换热器加热热水（从105℃到150℃）所产生的质量流量t2及2号换热器加热温水（从20℃到70℃）所产生的质量流量t3。继而计算出1号与2号换热器年回收热量与其年节省煤量。
（二）投资回报分析
1.投资成本分析
此回收系统包括两台换热器及若干水管，水管尺寸50mm，换热器压力较高，因此，交由权威换热器制造商制造，其材质选用316L防水垢不锈钢材质。因此，该系统从设计到制造安装完成需花费150万元。
2.投资回报分析
余热回收系统从设计到制造安装耗时约1年，其使用年限约为20年。设备折现率为5%。能源价格上涨率为6%，现如今，原煤市场价为680元/吨，据此可算出余热回收项目年节能收益。
四、结语
在工业化进程不断加快的今天，能源需求持续增大。在资源能源容量的制约条件下，在全球能源安全的影响下，节能减排成为当前首要之势头。对此，可充分利用其我国丰富的工业余热资源，激发能源利用活力，研发创新余热回收技术，科学设计余热回收系统，在减少资源能源浪费的基础上，实现环境保护，实现经济效益与社会效益的双赢。
参考文献：
[1]殷志兰，朱俊明，李广虎. 余热锅炉节能技术改造及经济效益分析[J]. 能源研究与利用，2012，（06）：47-48.
作者简介：
喻显刚，中材节能股份有限公司。