清潔生產案例練習

1、國家清潔生產審核師培訓班企業(yè)清潔生產審核培訓練習化工廠環(huán)境保護部清潔生產中心化工廠企業(yè)清潔生產審核培訓練習環(huán)境保護部清潔生產中心、八,、八、-刖言刖言刖言本套練習選取我國一家化工企業(yè)作為背景企業(yè)，結合其清潔生產 審核過程，對清潔生產審核的每一個階段進行逐步練習。在本練習中，每一階段的每一部分，都對工廠的相關情況進行了 簡要介紹，同時為學員提供了完成作業(yè)所必需的相關信息。 隨著培訓 課程的逐步深入，針對每一道新作業(yè)題都會給出新的信息， 大多數的 作業(yè)都需要考慮此題之前給出的信息。 每一題僅與練習中此題之前提 供的信息有關，與其后的信息沒有直接聯(lián)系。第一章 ：籌劃和組織工廠介紹這家化工廠屬于某化學

2、工業(yè)集團公司，自從 1956 年建立以來， 已經發(fā)展成為一家精細化學品工廠， 生產塑料添加劑和其他有機化學 品。該廠是高聚物材料（聚氯乙烯、聚烯烴、油漆、涂料等）添加劑 的專業(yè)生產廠家。 全廠約有 2800 名職工，其中包括 630 名工程師和 技術人員。廠里的主要設備建于 1956 年，現(xiàn)在仍然可以使用，但是工廠領 導認為這批設備已經過時， 正在尋求資金更新設備。 工廠的生產業(yè)務 計劃由廠里制訂， 整體戰(zhàn)略計劃則由總部制訂； 大的投資須由總部批 準；研究開發(fā)任務以及投資項目的準備工作由工廠承擔完成。 工廠主 要根據長期訂單來制訂生產計劃。 其他任務如維修等等， 在工作分派 上從屬于生產，即根

3、據生產需要進行安排。這家化工廠的產品主要分為 6 類：抗氧化劑、兩種增塑劑、 有機 溶劑和兩種聚烯烴，共約 40 種產品。在過去十年中， 工廠為了達到政府制訂的國家環(huán)境排放標準， 已 經實行了多項環(huán)保措施。目前工廠每天排放約 7600 噸污水， COD 產生量平均每天 7 噸。一年交納 70 萬元排污費。為了達到地方環(huán)境 部門制訂的污染物排放標準，該廠認為需要擴大污水處理廠的能力， 在兩年內將 COD 排放總量降低 20 .作業(yè) 1 ：管理層的參與 至少找出一條在審核前工廠管理層可能提出的障礙，對障礙進行 分析并提出解決的辦法。這家工廠有 6 個主要生產車間， 直接受廠級領導管理， 并設有輔

4、助部門，例如財會部門、技術設計部門（包括維修科、實驗室、研究 開發(fā)科）和環(huán)保部門。該廠實行廠長負責制，總工程師負責配合廠長 工作。每個輔助部門的領導直接向廠長匯報工作。 每個車間設一名車 間主任， 并有一名技術主管負責協(xié)助管理工作， 車間主任和技術主管 分別向廠長和總工程師匯報工作。 車間有各自的環(huán)保工程師、 技術員 和過程控制人員， 工人被分為不同的班組輪班工作。 圖 1 給出了該化 工廠的組織機構示意圖。廠級領導決定進行清潔生產審核后， 成立了審核小組。 審核小組 的首要任務是使全廠認識到清潔生產審核的目的及其重要性， 并選擇 一個車間進行重點審核，設立清潔生產目標。因此，審核小組首先對

5、車間主任進行培訓， 向他們介紹清潔生產的概念以及清潔生產審核的 相關知識。但是由于工作負擔重， 只有幾個車間主任參加了此次培訓。作業(yè)2 :審核小組根據圖1，請幫助該廠組建清潔生產審核小組，注明每個審核小組 成員的專長和職能，并且闡明審核小組為什么需要這種專長和這項 職能。至少找出一條審核小組在實施清潔生產審核過程中可能遇到的障 礙，并提出克服障礙的方法。采取何種措施才能夠使普通員工參與 清潔生產審核工作并且確保廠級領導能夠持續(xù)參與支持清潔生產 審核工作？圖1：化工廠組織機構示意 圖第二章 ：預評估審核小組所面臨的首要任務是減少廢水排放。 審核小組在啟動預評 估后，根據所掌握的數據資料，對各生產

6、車間的產出、廢水排放和能 耗等情況進行了比較分析，結果如下： 無論在數量上還是價值上，兩個聚烯烴車間的產出都是最高的；抗氧劑車間的產出最低。聚烯烴一車間的 COD 產生量大約占全廠 COD 產生總量的 50 抗氧劑車間的排放物數量最少，但其最終產品（一種有毒的錫的金 屬有機化合物）可能會隨廢水流失，造成其排放物的毒性最大。塑化劑一車間和溶劑車間的能耗較低，根據反應計量、計算，其能 耗已接近于理論最佳值。審核小組認為兩個聚烯烴車間和溶劑車間都存在較大的清潔生產潛 力。清潔生產審核工作啟動后，聚烯烴一車間和抗氧劑車間的工人都非常積極，表示愿意參加清潔生產審核工作。作業(yè) 3 ：審核重點 根據所給信息

7、，確定三個本輪清潔生產審核的備選審核的重點，并 從中篩選出本輪清潔生產審核的審核重點。 要求說明做出這種選擇 的原因。作業(yè) 4 ：清潔生產目標如果工廠污水處理廠的處理效率不變，為了使 COD 排放總量降低20，必須將 COD 產量降低 20 .請為工廠和審核重點設定具體 的、定量的清潔生產目標。第三章 ：評估聚烯烴一車間 （生產用于溶劑基油漆的分散劑） 由若干單元操作 組成。第一步是合成反應， 后面是粗品的蒸發(fā)、 冷卻結晶、 離心過濾、 干燥，形成最終產品。整個生產過程用到四種原料（A、B、C和D） 在配料單元， 這四種原料首先與工藝水進行混合， 之后被送到合成反 應器中進行反應。合成反應是放

8、熱的，用冷卻水進行間接冷卻。反應 結束后， 合成溶液被輸送到一次蒸發(fā)器中， 蒸發(fā)出的液體進入回收單 元，該液體含有未反應的原料 A ，經過回收單元處理后，一部分送回 配料單元，其余的直接排掉。一次蒸發(fā)單元產物（一次母液）進入二 次蒸發(fā)器。（后續(xù)生產過程省略）作業(yè)五：工藝流程圖畫出聚烯烴一車間的工藝流程圖 （部分），包括配料、 合成、一次蒸 發(fā)和回收單元這幾部分單元操作，指出可能的污染物排放點。下面的表（1-3 ）中給出了化工廠合成反應及部分后續(xù)單元的生產數據匯總， 操作單元包括配料、合成、一次蒸發(fā)以及回收。這些數據都是在正常生產過程中 通過實測得到的。表1 :合成反應單元的總輸入總輸入數量單位

9、價格1.原料A新輸入730.0公斤/小時2.7元/公斤回收單元中回收利用部分300.0公斤/小時（含在4000公斤/小時的回收 水中，此處4000公斤/小時為水 量，不含300公斤原料A的數 量）2.原料B226.4公斤/小時4.4元/公斤3.原料C261.6公斤/小時1.7元/公斤4.原料D20.4公斤/小時4.8元/公斤5水（包括工藝水與冷卻水）8.4噸/小時0.7元/噸電6.190.0度/小時0.4元/噸表2 :合成反應器的輸出（合成溶液的成分）合成反應器的輸出數量1.產品626公斤/小時2.副產品444公斤/小時3.原料A436公斤/小時4.原料D9.7公斤/小時5.工藝水7300公斤

10、/小時表3 :一次蒸發(fā)器的輸出（一次母液的成分）一次蒸發(fā)后的輸出送到二次蒸發(fā)器（一次母液）送到回收單元（蒸出液）1.產品566公斤/小時2副產品398公斤/小時3.原料A7.8公斤/小時384公斤/小時4.原料D0.2公斤/小時8.5公斤/小時5.工藝水1645公斤/小時4927公斤/小時作業(yè)6 :物料平衡將輸入-輸出數據納入工藝流程圖中，利用物料平衡計算出下列數 據：1、合成反應器冷卻系統(tǒng)的冷卻水用量；2、回收單元排出廢水的成分；3、一次蒸發(fā)器中的損失。輸入的原料A、B和C是液體，批量運輸；原料 D是固體，裝 在 5 公斤的袋中運送。 在配料區(qū)， 每種原料分別同新加工的工藝水和 回收單元中的

11、回收液（原料 A）混合。合成反應是發(fā)熱的，因此要用 水冷卻，反應產率依賴于反應溫度。 一次蒸發(fā)是用來除去多余的水和 未反應的原料 A 和 D 。因為缺少維修，一次蒸發(fā)器的狀況較差，檢 測到幾處泄漏和溢流。在回收過程中，部分過量（未反應）的原料 A 循環(huán)回到配料區(qū)， 但由于合成反應器冷卻系統(tǒng)的制冷量低， 目前只有 其中的一部分被重復使用。 在單元操作之間， 液體原料通過管道運送， 固體原料用傳送帶運送。 現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)管道上有幾處泄露。 在操作中， 隨機抽取樣品，手動控制生產過程。合成、澄清工序同最終產物的洗 滌都是分批進行的， 其余工序的步驟都是連續(xù)進行的。 工廠的生產一 天 24 小時分 3

12、班連續(xù)進行。合成工序的產率在 80 左右（行業(yè)平 均水品為 85）。車間負責組織安排生產過程的各項操作， 在車間的 要求下維修組負責對設備進行維修。作業(yè) 7 ：原因分析分析上面練習中說明的廢棄物產生的原因。參照以下 8 條提示，從 前面給出的信息推出可能原因：1、原輔料及能源是否對廢棄物的數量或成分有影響？2、技術工藝是否對廢棄排放物的數量或成分有影響？3、設備是否對廢棄物的數量或成分有影響？4、過程控制是否對廢棄物的數量或成分有影響？5、產品是否對廢棄物的數量或成分有影響？6、廢棄物本身特性是否對廢棄物的數量或成分有影響？7、管理是否對廢棄物的數量或成分有影響？8、員工素質是否對廢棄物的數量

13、或成分有影響？第四章作業(yè) 8 ：方案產生 根據工藝說明、物料平衡及相關的分析，產生清潔生產方案。從 八個方面著手產生相應的方案，并將方案簡要寫在表中（表4 ）1. 如何改進原輔料及能源才能盡量減少或消除廢棄物？2. 如何改進技術工藝才能盡量減少或消除廢棄物？3. 如何改進設備才能盡量減少或消除廢棄物？4. 如何改進過程控制才能盡量減少或消除廢棄物？5. 如何改進產品才能盡量減少或消除廢棄物？6. 如何利用廢棄物本身特性才能盡量減少或消除廢棄物？7. 如何加強管理才能盡量減少或消除廢棄物？8. 如何提高員工素質才能盡量減少或消除廢棄物？表4 :方案產生方案類型清潔生產方案描述原輔料及能 源技術工

14、藝設備過程控制產品廢棄物管理員工第五章：可行性分析為了說明可行性分析的過程，下面就四個清潔生產方案進行了詳細分析。 這 四個方面是從審核小組產生的眾多方案中挑選出來的。1.冷卻系統(tǒng)的改造為了提高制冷能力，必要安裝第二臺制冷設備，這樣可以增加合成反應 器的進料量，進而使一次蒸發(fā)器中出來的原料 A可以得到全部的循環(huán)利用 安裝第二套循環(huán)系統(tǒng)需要新的冷卻水管道。反應器本身只需要在管道方面做 有限的改動。市場上很容易找到關于冷卻系統(tǒng)的技術，技術設備的工程師也 熟悉這些技術。反應器旁邊有容納制冷設備的空間。不需要額外的培訓，但 是由于反應器的進料量增加。必須為操作工制定新的操作規(guī)程并進行相應的 培訓和管理

15、。2.安裝電腦控制的反應器裝料和過程控制系統(tǒng)可以安裝一臺微電腦控制器對過程進行最優(yōu)化控制。合成反應器上需要增加連線。因為原料B在合成反應中完全轉化，其流量可用來作為反應過程 的控制參數，還要增加連線和管理從而控制原料 B的流量。這方面的技術相 當簡單，但是還沒有應用于化工廠，操作工和技術設備部門將需要進行額外 的培訓。3將原料D的5公斤包裝袋改為可重復使用的200公斤包裝桶這會減少包裝浪費，避免向混料箱（配料）裝料時的撒落。因為財務部 門負責訂購，所以必須通知該部門。需要制定新的操作規(guī)程，并對操作工人 進行相關培訓，同時還要添置新的操作設備。4修補漏洞和改進維修程序在實際調查中發(fā)現(xiàn)很多泄露、管

16、路堵塞、物料撒落等問題，大部分立即 做了修復。目前維修工作僅僅在需要的時候才進行，也就是說設備在維修時 已經無法使用了。作為技術設備部門的一部分，維修科愿意重新安排工作程 序，以滿足車間持續(xù)預防性維修計劃的需要。因為加大了工作量，所以需要 增加技術人員和操作工人，但是財務部門不同意雇用新的人員，因此增加的 工作量只能由有關部門和車間承擔。各方面商定了一個試驗期，在此期間由 技術設備部門的技術人員、維修組和聚烯烴一車間共同負責預防性維修，希 望增加的維修工作量能夠減少設備的修理從而降低技術部門的工作量。此項 方案不需要進行額外的培訓，但必須列出任務清單并按照清單嚴格執(zhí)行。作業(yè)9 :初步分析對這些

17、方案的初步分析是用來確定哪些方案需要詳細的技術、經濟和環(huán)境評估，通過下表5可以完成初步分析表5 :清潔生產方案的初步分析萬案涉及的變動實施難易投資成本所需進一步評估預計實施的時間人員設備簡單復雜低高技術環(huán)境經濟短中長冷卻系統(tǒng)的改造電腦控制改用200公斤包裝桶改進維修程序廠級領導根據審核小組的方案篩選結果，決定立即改變包裝和進行預防性維修，結果審核重點的一次蒸發(fā)器產出（含產品和副產品）提高了5%，審核重點排出了 COD減少了 3%。作業(yè)10 :實施有效的車間管理方案利用上述改進車間管理類方案的實施取得的經濟效益，估計這些方案的實施對物料平衡的影響，并將計算結果填入表 6中：表6 :有效車間管理實

18、施前后的經濟效益對比項目（價格）.、亠、.八 S Z. 實施刖實施后差別數量（/小時）價值（元/小時）數量（/小時）價值（元/小時）經濟效益（元/小時）輸出產品（10元/公斤）副產品（50元/噸）COD（ 0.4元/公斤）總收益擴大制冷量需要安裝一套氨冷卻系統(tǒng)， 這樣在保持同樣的反應效率（相同的產率）和產品質量的情況下，反應器的進料量可增加約12%，總產出也可增加 約12%，耗新鮮水量增加到18噸/小時。同時，回收單元回收的原料 A的重復 使用率可達到100%。由于提高了原料A的重復使用率，COD可減少100公斤/小時。而配料、 合成、冷卻、蒸發(fā)和回收操作的耗電量則從190 度/小時增加到200度/小時。作業(yè)11 ：技術評估：節(jié)約的證明估算冷卻系統(tǒng)的改動引起的物料平衡的變化。（在作業(yè)10的基礎上做） 利用這條信息計算節(jié)省的操作成本。完成下表（表7）o表7 :冷卻系統(tǒng)的改動對物料平衡的影響和預計節(jié)省費用項目（價格）.、亠、.,S Z . 實施刖實施后差別數量（/小時）價值（元/小時）數量（/小時）價值（元/小