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卫生陶瓷产品生命周期成本影响因素探究

时间:2019-07-17 15:11作者:曼切
本文导读:这是一篇关于卫生陶瓷产品生命周期成本影响因素探究的文章,卫生陶瓷作为我国国民经济一个重要产业, 为人民生活提供不可或缺的建筑材料。然而, 卫生陶瓷行业存在能源资源消耗高、环境污染大、综合利用率低等问题。

  摘    要: 为考察卫生陶瓷生命周期过程中环境属性与经济属性间的关系, 综合评价环境影响与经济效益指标, 采用生命周期成本分析法 (LCCA) 评估了卫生陶瓷产品的外部环境成本和内部成本。结果表明, 人工成本和焦化煤气燃烧所产生废气的环境成本分别是影响内部、外部成本的主要因素。在陶瓷产业中引入智能生产系统可减少人工成本, 以天然气代替焦化煤气能够有效降低卫生陶瓷产品的生命周期成本, 有利于提高卫生陶瓷绿色指数, 有助于实现卫生陶瓷产品绿色化。

  关键词: 卫生陶瓷; 生命周期成本分析; 绿色因子;

  Abstract: In order to investigate the relationship between environmental attributes and economic attributes during the life cycle of sanitary ceramics, and to evaluate the environmental impact and economic benefit indices comprehensively, the external environmental cost and internal cost of sanitary ceramics products were evaluated by Life Cycle Cost Analysis (LCCA) . The results show that the main factors affecting the internal and external costs are the labor cost and the environmental cost of the exhaust gas produced by the combustion of coking gas. The introduction of intelligent production system in ceramic industry can reduce labor costs. Replacing coking gas with natural gas can effectively reduce the life cycle cost of sanitary ceramics products. It is helpful to realize the greening of sanitary ceramics products by improving the green index of sanitary ceramics.

  Keyword: sanitary ware; life cycle cost analysis; green factor;

  卫生陶瓷作为我国国民经济一个重要产业, 为人民生活提供不可或缺的建筑材料。然而, 卫生陶瓷行业存在能源资源消耗高、环境污染大、综合利用率低等问题。为此, 有学者利用生命周期评价方法对卫生陶瓷生产整个生命周期的资源能源消耗和环境影响进行分析评价, 探讨其生产工艺的环境行为, 寻找生产过程中减少污染物产生的机会。

  例如, 曾杰等对卫生陶瓷原材料生产、运输、产品制造等环节引起的环境影响进行了生命周期定量评价, 指出通过节能减排可改善产品的环境行为。[1]李晓鹏等采用生命周期评价法分析了典型卫生陶瓷企业生产全过程的环境负荷, 指出卫生陶瓷生产环节的环境影响最为显着, 不可再生资源消耗和温室效应是最严重的环境影响类型, 为卫生陶瓷生产的能效优化与节能减排提供了依据。[2]陈瑞军等采用生命周期评价法对某年产100万件卫生陶瓷厂生产过程进行了环境影响分析, 并提出了改善措施和合理化建议。[3]

  目前, 生命周期评价方法仅用能源资源消耗和环境排放的有关数据来衡量产品的环境形象, 未能考虑产品的经济性能, 缺少环境成本信息, 使得其评价结果的运用受到一定的限制。为发挥市场经济杠杆的调控作用, 需要运用外部环境成本的定价机制, 促进卫生陶瓷企业在保证获得利润条件下, 生产出更具有竞争力的环境友好型绿色产品。[4,5]

  生命周期成本分析法 (Life Cycle Cost Analysis, 简称LCCA) 是运用生命周期思想并兼顾环境因素的成本会计, 首先确定研究对象及评价范围, 之后识别产品生命周期内各个阶段的内部成本和外部环境成本, 进而分析产品生命周期成本结构的成本分析方法。通过分析产品全生命周期成本, 为实现产品的经济利润最大化以及环境影响最小化提供决策支持。[6]

卫生陶瓷产品生命周期成本影响因素探究

  为此, 采用生命周期成本分析法, 建立综合考虑环境因素和经济因素的成本分析模型, 通过考察卫生陶瓷产品的生命周期成本, 确定影响卫生陶瓷产品生命周期成本的主要因素, 为降低其生产及环境成本提供决策依据。

  一、研究目标、范围确定及清单分析

  (一) 目标和范围确定

  选择我国中东部地区几家代表性的中、高档卫生陶瓷生产企业为研究对象。其整个生命周期包括原材料的获取和产品生产两个主要阶段。通过调研分析, 并结合相关文献资料, [1,2,3,7,8]对卫生陶瓷典型代表企业进行全生命周期环境成本分析。

  (二) 环境影响清单分析

  典型企业生产卫生瓷的主要原料包括石英类原材料、黏土类原材料、长石类原材料及石膏。石英类原材料有石英和砂岩;黏土类原材料有章村土、大同土、碱石、紫木节和彰武粘土;长石类原材料有长石和滑石。表1列示了企业生产单位陶瓷产品坯体所需要的原料消耗清单。由表1可知, 典型卫生陶瓷企业生产1吨成品共消耗矿物原材料1.5482吨。其中1.4280吨用于卫生陶瓷产品生产, 0.1202吨用于石膏模的生产。

  表1 典型卫生陶瓷企业生产单位产品坯体的矿产资源消耗清单
表1 典型卫生陶瓷企业生产单位产品坯体的矿产资源消耗清单

  典型企业生产过程中釉料成分主要有石英、长石、石灰石等。生产1吨成品需耗用0.1116吨的釉料资源, 其中用量最大的是长石, 占总量比例约为36%, 其次为石英, 占总量比例约为21%, 釉料中矿产资源的消耗情况如表2所示。

  表2 典型卫生陶瓷企业生产1吨产品釉料的矿产资源消耗清单
表2 典型卫生陶瓷企业生产1吨产品釉料的矿产资源消耗清单

  表3 典型卫生陶瓷企业生产1吨产品的能源消耗清单
表3 典型卫生陶瓷企业生产1吨产品的能源消耗清单

  表4 生产1吨卫生陶瓷产品的环境污染物清单
表4 生产1吨卫生陶瓷产品的环境污染物清单

  典型卫生陶瓷企业的主要污染物包括废气、废水和固体废弃物。废气主要来源于原料的运输阶段和产品生产阶段, 其中排放量最大的是CO2, 其他的主要排放物包括SO2、颗粒物和NOx等。企业以焦炉煤气作为主要燃料, 产生的废气经过了脱硫、脱硝处理, 废气中的有害成分符合排放标准。[9]卫生陶瓷产品生产中的水体污染物主要是COD、石油类、SS和氨氮等。固体废物主要产生在生产阶段, 包括废瓷、废坯、废石膏、废釉和其他废弃物等, 其中大部分都被回收利用, 因此生产过程中的固体废物不予考虑。表4列出了生产过程中主要污染物的排放清单。

  二、生命周期成本分析模型建立

  生命周期成本包括产品在整个生命周期中所支出的外部环境成本与内部成本的总和。卫生陶瓷产品的生命周期主要包括四个阶段, 即原材料的获取阶段、生产阶段、使用阶段及废弃阶段。因此, 卫生陶瓷产品的生命周期成本可用公式 (1) 进行计算:[5,6]

  式中, i表示生命周期的四个阶段;ICi为生命周期内某阶段是内部成本 (包括原料、能源、人工成本、维持费用等) ;ECi为生命周期内某阶段废物的排放引起的外部环境成本, 其计算公式如式 (2) :

  式中, ECi表示产品生命周期第i阶段的外部环境成本;n为污染物的总数;Vej为在第i阶段第j项污染物的环境费用;Qj为在第i阶段第j项污染物的排放量。

  为了从经济学的角度表征牺牲单位环境代价可获得多少产品利润, 引入绿色因子概念 (green factor, GF) , 将产品利润与产品整个生命周期过程的外部环境成本作比, [5,6]其计算如式 (3) :

  GF = PR/EC (3)

  式中, EC是产品生命周期过程的外部环境成本;PR是产品的利润 (product return, PR) 。绿色因子数值越大, 表明获得单位产品利润而引起的外部环境成本越低, 也就是其环境影响越小, 环境友好性越佳。

  三、卫生陶瓷产品生命周期成本确定

  根据生命周期成本的含义, 将卫生陶瓷生产企业的成本分为内部成本和外部环境成本。其中, 内部成本包括从原料的获取、成型及烧成等生产各阶段原料、能源、人工成本和维持等费用的总和, 不考虑使用及废弃阶段。该企业生产中所需要的矿产资源均为外购, 根据2017年各项原材料的市场均价, 计算得到典型企业生产1吨陶瓷产品所用的坯体和釉料的矿产资源成本, 具体计算结果如表5和表6所示。结合企业的能源消耗情况及能源价格, 并考虑企业的人工成本及维持费用, 计算得到企业的内部成本, 如表7所示。

  表5 典型卫生陶瓷企业生产单位产品坯体的矿产资源成本
表5 典型卫生陶瓷企业生产单位产品坯体的矿产资源成本

  表6 典型卫生陶瓷企业生产单位产品釉料的矿产资源成本
表6 典型卫生陶瓷企业生产单位产品釉料的矿产资源成本

  表7 生产1吨卫生陶瓷产品的内部成本
表7 生产1吨卫生陶瓷产品的内部成本

  卫生陶瓷生产中产生的环境污染物主要分为废气、废水和固体废弃物。其中, 生产过程中废气排放所引起的外部环境成本, 可依据大气污染物环境费用, [10]利用公式 (2) 计算得到, 见表8。经计算, 该企业生产1吨卫生陶瓷产品所产生的废气的外部环境成本为129.35元。其中CO2的外部环境成本最高, 为55.35元, 其次是颗粒物和SO2, 分别为52.58元和10.81元, NOx的外部环境成本最小, 为10.62元。

  表8 生产1吨卫生陶瓷产品所产生废气的外部环境成本
表8 生产1吨卫生陶瓷产品所产生废气的外部环境成本

  生产1吨卫生陶瓷大约产生废水3吨。其中最大的污染物是悬浮物, 大部分的悬浮物可通过简单的沉淀处理工艺去除。其它的污染物依次为COD、BOD和石油类。这些污染因子的浓度在国家允许的企业水污染物直接排放浓度的范围内, 而悬浮物经过沉淀后也能够达到直接排放的标准。[9,11]因此, 对于卫生陶瓷产品企业的废水的外部环境成本可直接按该地区工业废水的收费标准每吨1.5元计算得到。因此, 生产1吨卫生陶瓷产品所排放的废水引起的外部环境成本为4.5元。

  对于生产过程中产生的废坯、废瓷、废石膏等固体废弃物, 尽管数量较大, 基本都可回收再用, 因此这些固体废物的外部环境成本可忽略不计。

  根据计算公式 (2) , 对卫生陶瓷生产阶段的废气、废水及固废排放引起的外部环境成本进行加和, 得到生产1吨卫生陶瓷的生命周期外部环境成本为133.85元。经公式 (1) 计算得到生产1吨卫生陶瓷产品的生命周期成本如表9所示。同时根据绿色因子的计算公式, 得到典型企业的绿色指数为25.18, 即企业每单位环境成本可带来25.18元的利润。

  表9 生产1吨卫生陶瓷产品的生命周期成本
表9 生产1吨卫生陶瓷产品的生命周期成本

  四、生命周期成本结构分析

  图1、图2分别为该企业生产1吨卫生陶瓷产品的内部成本和外部环境成本的构成。

  图1 卫生陶瓷内部成本的构成
图1 卫生陶瓷内部成本的构成

  卫生陶瓷产品生命周期成本中内部成本占98.7%, 而人工成本是影响产品内部成本的主要因素, 占内部成本的39.49%;能源消耗方面, 煤气成本的比重最大, 占到总成本的10.37%, 远高于另外两种能源消耗成本。卫生陶瓷的烧制主要以焦炉煤气为主, 且煤气经燃烧后产生CO2、SO2和NOx等气体污染物, 这些污染物占到外部环境成本的97%。大气污染物中CO2的排放量最大, 在外部环境成本中占比也最高, 其比例为41.35%。其次是颗粒物, 尽管颗粒物的排放量不大, 但因其单位治理成本高, 因此在总成本中的比例达到39.28%, 仅次于CO2, 气体污染物SO2和NOx等环境因子排放量相对较少, 治理成本也较高, 分别占外部环境成本的8.07%和7.94%。大气污染物是造成全球变暖、雾霾频发的主要原因。陶瓷产品的生产必须要经过烧制等工艺过程, 如何使用清洁能源, 从而减少因废气排放产生的大气污染具有很强的现实意义。

  图2 卫生陶瓷外部环境成本的构成
图2 卫生陶瓷外部环境成本的构成

  天然气是一种常见的替代能源, 天然气的热值高, 且燃烧后的排放物中SO2等污染物含量低。通过查阅资料及对当地其他企业的调研, [12]如果企业以天然气作为主要燃料, 全年燃料用量可减少约55%, 而且燃烧后的污染物排放量会大幅降低。表10列出了使用天然气后生产1吨卫生陶瓷产品的大气污染物排放清单。

  表10 生产1吨卫生陶瓷产品的大气污染物清单 (以天然气为燃料)
表10 生产1吨卫生陶瓷产品的大气污染物清单 (以天然气为燃料)

  从表10可看出, CO2、SO2、NOx和颗粒物的排放量分别减少了19.83%、60.84%、54.96%和62.78%。改变燃料类型基本上不影响卫生陶瓷生产过程中水和固体废物排放量。图3是以天然气为燃料时的外部环境成本构成。各种污染物中成本最高的仍为CO2, 但SO2、NOx和颗粒物的排放量明显减少, 所占外部环境成本比例降低, 此时外部环境成本合计为77.45元, 较使用煤气时的降低42.15%。由于天然气的价格较煤气要高, 生产1吨产品的内部成本因此上升332.4元, 但因外部环境成本的降低, 绿色指数反而由25.18提高到39.23。同时, 按照国家对工业废气的排放标准, 使用天然气为燃料时产生的废气污染物达标, 不需要经过脱硫、脱硝等处理, 可大大减轻企业的环保压力。说明考虑环境因素, 用天然气替代焦炉煤气是必要的。

  图3 以天然气为燃料时卫生陶瓷外部环境成本的构成
图3 以天然气为燃料时卫生陶瓷外部环境成本的构成

  陶瓷产业属于劳动密集型产业, 生产过程中对人工的需求依赖性较强。陶瓷企业的劳动力工资近年来出现大幅上扬的趋势, 不少企业面临“用工荒”、“招工难”的问题, 在一定程度上提高了陶瓷生产企业的生产成本。现在, 智能化生产成本已逐步降低人工成本的主流, 在传统的卫生陶瓷生产领域引入智能机器人等智能化生产系统, 长远来看, 可以有效降低因招工难和人工成本上升导致的内部成本过高问题。此外, 智能生产对于卫生陶瓷产品的标准化生产也会有一定的促进作用。

  五、结论

  利用生命周期成本分析法, 通过计算典型卫生陶瓷产品的生命周期成本, 从环境因素和经济因素对产品的成本进行了综合分析, 主要得到以下结论:

  (1) 人工成本是影响陶瓷产品内部成本的主要因素, 煤气成本在能源消耗中的占比最高;
  (2) 煤气燃烧所产生的废气成本在外部环境成本中所占比例高达97%;
  (3) 在卫生陶瓷行业内推广智能化生产系统, 将有利于解决内部成本中的人工成本过高问题;
  (4) 以天然气等清洁能源代替煤气会使企业的内部成本上升, 但能够减少废气的排放, 有效降低企业的外部环境成本, 提高绿色指数, 对实现陶瓷企业的清洁生产具有很强的现实意义。

  参考文献

  [1]曾杰, 俞海勇, 颜伟国.卫生陶瓷生命周期中环境影响的分析和研究[J].绿色建筑, 2016, (4) :72-74.
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  [3]陈瑞军, 朱晓丽.卫生陶瓷厂LCA环境影响评价分析[J].中国资源综合利用, 2013, (1) :49-51.
  [4]侯倩.生命周期评价及生命周期成本分析集成方法研究[D].天津:天津大学, 2015.
  [5]黄智贤, 钱宇.生命周期成本分析及其应用研究[J].化工进展, 2007, (8) :1186-1191.
  [6]钱宇, 黄智贤, 江燕斌.化工产品的生命周期成本分析[J].化工进展, 2006, (2) :126-130.
  [7]樊婧, 周雪松, 沈毅, 等.高档卫生陶瓷釉料制备及性能研究[J] .中国陶瓷, 2017, (9) :75-80.
  [8]陈虹丽.浅析卫生陶瓷建设项目环境影响评价要点及关注的环保问题[J].化学工程与装备, 2016, (6) :289-293.
  [9]GB25464-2010陶瓷工业污染物排放标准[S].环境保护部, 2010
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  [11]张萍, 陈霞.陶瓷工业污染及防治对策探讨[J].科技信息, 2009, (31) :711-712.
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