清潔生產(chǎn)案例練習(xí)

1、環(huán)境保護(hù)部清潔生產(chǎn)中心國家清潔生產(chǎn)審核師培訓(xùn)班企業(yè)清潔生產(chǎn)審核培訓(xùn)練習(xí)化工廠環(huán)境保護(hù)部清潔生產(chǎn)中心化工廠企業(yè)清潔生產(chǎn)審核培訓(xùn)練習(xí) 環(huán)境保護(hù)部清潔生產(chǎn)中心 前言前言前言 本套練習(xí)選取我國一家化工企業(yè)作為背景企業(yè)，結(jié)合其清潔生產(chǎn)審核過程，對(duì)清潔生產(chǎn)審核的每一個(gè)階段進(jìn)行逐步練習(xí)。在本練習(xí)中，每一階段的每一部分，都對(duì)工廠的相關(guān)情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，同時(shí)為學(xué)員提供了完成作業(yè)所必需的相關(guān)信息。隨著培訓(xùn)課程的逐步深入，針對(duì)每一道新作業(yè)題都會(huì)給出新的信息，大多數(shù)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(xí)中此題之前提供的信息有關(guān)，與其后的信息沒有直接聯(lián)系。第1章 ：籌劃和組織工廠介紹 這家化工廠屬于某化學(xué)

2、工業(yè)集團(tuán)公司，自從1956年建立以來，已經(jīng)發(fā)展成為一家精細(xì)化學(xué)品工廠，生產(chǎn)塑料添加劑和其他有機(jī)化學(xué)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(chǎn)廠家。全廠約有2800名職工，其中包括630名工程師和技術(shù)人員。 廠里的主要設(shè)備建于1956年，現(xiàn)在仍然可以使用，但是工廠領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為這批設(shè)備已經(jīng)過時(shí)，正在尋求資金更新設(shè)備。工廠的生產(chǎn)業(yè)務(wù)計(jì)劃由廠里制訂，整體戰(zhàn)略計(jì)劃則由總部制訂；大的投資須由總部批準(zhǔn)；研究開發(fā)任務(wù)以及投資項(xiàng)目的準(zhǔn)備工作由工廠承擔(dān)完成。工廠主要根據(jù)長(zhǎng)期訂單來制訂生產(chǎn)計(jì)劃。其他任務(wù)如維修等等，在工作分派上從屬于生產(chǎn)，即根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行安排。 這家化工廠的產(chǎn)品主要分為6類

3、：抗氧化劑、兩種增塑劑、有機(jī)溶劑和兩種聚烯烴，共約40種產(chǎn)品。在過去十年中，工廠為了達(dá)到政府制訂的國家環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)實(shí)行了多項(xiàng)環(huán)保措施。目前工廠每天排放約7600噸污水，COD產(chǎn)生量平均每天7噸。一年交納70萬元排污費(fèi)。為了達(dá)到地方環(huán)境部門制訂的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，該廠認(rèn)為需要擴(kuò)大污水處理廠的能力，在兩年內(nèi)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(duì)障礙進(jìn)行分析并提出解決的辦法。 這家工廠有6個(gè)主要生產(chǎn)車間，直接受廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)管理，并設(shè)有輔助部門，例如財(cái)會(huì)部門、技術(shù)設(shè)計(jì)部門（包括維修科、實(shí)驗(yàn)室、研究開發(fā)科）和環(huán)保部門。該廠實(shí)行廠長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，總工程師

4、負(fù)責(zé)配合廠長(zhǎng)工作。每個(gè)輔助部門的領(lǐng)導(dǎo)直接向廠長(zhǎng)匯報(bào)工作。每個(gè)車間設(shè)一名車間主任，并有一名技術(shù)主管負(fù)責(zé)協(xié)助管理工作，車間主任和技術(shù)主管分別向廠長(zhǎng)和總工程師匯報(bào)工作。車間有各自的環(huán)保工程師、技術(shù)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(jī)構(gòu)示意圖。 廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)決定進(jìn)行清潔生產(chǎn)審核后，成立了審核小組。審核小組的首要任務(wù)是使全廠認(rèn)識(shí)到清潔生產(chǎn)審核的目的及其重要性，并選擇一個(gè)車間進(jìn)行重點(diǎn)審核，設(shè)立清潔生產(chǎn)目標(biāo)。因此，審核小組首先對(duì)車間主任進(jìn)行培訓(xùn)，向他們介紹清潔生產(chǎn)的概念以及清潔生產(chǎn)審核的相關(guān)知識(shí)。但是由于工作負(fù)擔(dān)重，只有幾個(gè)車間主任參加了此次培訓(xùn)。作業(yè)2：審核小組根據(jù)圖1，

5、請(qǐng)幫助該廠組建清潔生產(chǎn)審核小組，注明每個(gè)審核小組成員的專長(zhǎng)和職能，并且闡明審核小組為什么需要這種專長(zhǎng)和這項(xiàng)職能。至少找出一條審核小組在實(shí)施清潔生產(chǎn)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(chǎn)審核工作并且確保廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)能夠持續(xù)參與支持清潔生產(chǎn)審核工作？管理層技術(shù)設(shè)備部門環(huán)境部門財(cái)務(wù)部門維修科實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)科塑化劑二車間聚烯烴二車間聚烯烴一車間抗氧劑車間溶劑車間塑化劑一車間車間主任技術(shù)主管過程監(jiān)督員操作工 圖1：化工廠組織機(jī)構(gòu)示意圖第2章 ：預(yù)評(píng)估 審核小組所面臨的首要任務(wù)是減少廢水排放。審核小組在啟動(dòng)預(yù)評(píng)估后，根據(jù)所掌握的數(shù)據(jù)資料，對(duì)各生產(chǎn)車間的產(chǎn)出、廢

6、水排放和能耗等情況進(jìn)行了比較分析，結(jié)果如下：無論在數(shù)量上還是價(jià)值上，兩個(gè)聚烯烴車間的產(chǎn)出都是最高的；抗氧劑車間的產(chǎn)出最低。聚烯烴一車間的COD產(chǎn)生量大約占全廠COD產(chǎn)生總量的50抗氧劑車間的排放物數(shù)量最少，但其最終產(chǎn)品（一種有毒的錫的金屬有機(jī)化合物）可能會(huì)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(jù)反應(yīng)計(jì)量、計(jì)算，其能耗已接近于理論最佳值。審核小組認(rèn)為兩個(gè)聚烯烴車間和溶劑車間都存在較大的清潔生產(chǎn)潛力。清潔生產(chǎn)審核工作啟動(dòng)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(chǎn)審核工作。作業(yè)3：審核重點(diǎn)根據(jù)所給信息，確定三個(gè)本輪清潔生產(chǎn)審核的備選審核的重點(diǎn)

7、，并從中篩選出本輪清潔生產(chǎn)審核的審核重點(diǎn)。要求說明做出這種選擇的原因。作業(yè)4：清潔生產(chǎn)目標(biāo)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(chǎn)量降低20.請(qǐng)為工廠和審核重點(diǎn)設(shè)定具體的、定量的清潔生產(chǎn)目標(biāo)。第3章 ：評(píng)估聚烯烴一車間（生產(chǎn)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(yīng)，后面是粗品的蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、離心過濾、干燥，形成最終產(chǎn)品。整個(gè)生產(chǎn)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(jìn)行混合，之后被送到合成反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。合成反應(yīng)是放熱的，用冷卻水進(jìn)行間接冷卻。反應(yīng)結(jié)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(jìn)入

8、回收單元，該液體含有未反應(yīng)的原料A，經(jīng)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(chǎn)物（一次母液）進(jìn)入二次蒸發(fā)器。（后續(xù)生產(chǎn)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(diǎn)。下面的表（1-3）中給出了化工廠合成反應(yīng)及部分后續(xù)單元的生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總，操作單元包括配料、合成、一次蒸發(fā)以及回收。這些數(shù)據(jù)都是在正常生產(chǎn)過程中通過實(shí)測(cè)得到的。表1：合成反應(yīng)單元的總輸入總輸入數(shù)量單位價(jià)格1.原料A 新輸入 730.0公斤/小時(shí) 2.7元/公斤回收單元中回收利用部分 300.0公斤/小時(shí) （含在40

9、00公斤/小時(shí)的回收水中，此處4000公斤/小時(shí)為水量，不含300公斤原料A的數(shù)量）2.原料B 226.4公斤/小時(shí) 4.4元/公斤3.原料C 261.6公斤/小時(shí) 1.7元/公斤4.原料D 20.4公斤/小時(shí) 4.8元/公斤5.水（包括工藝水與冷卻水） 8.4噸/小時(shí) 0.7元/噸6.電 190.0度/小時(shí) 0.4元/噸表2：合成反應(yīng)器的輸出（合成溶液的成分）合成反應(yīng)器的輸出數(shù)量1.產(chǎn)品 626公斤/小時(shí)2.副產(chǎn)品 444公斤/小時(shí)3.原料A 436公斤/小時(shí)4.原料D 9.7公斤/小時(shí)5.工藝水 7300公斤/小時(shí)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

10、母液）送到回收單元（蒸出液）1.產(chǎn)品 566公斤/小時(shí)2.副產(chǎn)品 398公斤/小時(shí)3.原料A 7.8公斤/小時(shí) 384公斤/小時(shí)4.原料D 0.2公斤/小時(shí) 8.5公斤/小時(shí)5.工藝水 1645公斤/小時(shí) 4927公斤/小時(shí)作業(yè)6：物料平衡將輸入-輸出數(shù)據(jù)納入工藝流程圖中，利用物料平衡計(jì)算出下列數(shù)據(jù)：1、 合成反應(yīng)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(yùn)輸；原料D是固體，裝在5公斤的袋中運(yùn)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回收液（原料A）混合。合成反應(yīng)是發(fā)熱的，因此要用水冷卻，反應(yīng)產(chǎn)率依賴于反應(yīng)溫度

11、。一次蒸發(fā)是用來除去多余的水和未反應(yīng)的原料A和D。因?yàn)槿鄙倬S修，一次蒸發(fā)器的狀況較差，檢測(cè)到幾處泄漏和溢流。在回收過程中，部分過量（未反應(yīng)）的原料A循環(huán)回到配料區(qū)，但由于合成反應(yīng)器冷卻系統(tǒng)的制冷量低，目前只有其中的一部分被重復(fù)使用。在單元操作之間，液體原料通過管道運(yùn)送，固體原料用傳送帶運(yùn)送?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)管道上有幾處泄露。在操作中，隨機(jī)抽取樣品，手動(dòng)控制生產(chǎn)過程。合成、澄清工序同最終產(chǎn)物的洗滌都是分批進(jìn)行的，其余工序的步驟都是連續(xù)進(jìn)行的。工廠的生產(chǎn)一天24小時(shí)分3班連續(xù)進(jìn)行。合成工序的產(chǎn)率在80左右（行業(yè)平均水品為85）。車間負(fù)責(zé)組織安排生產(chǎn)過程的各項(xiàng)操作，在車間的要求下維修組負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修

12、。作業(yè)7：原因分析分析上面練習(xí)中說明的廢棄物產(chǎn)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(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？2、 技術(shù)工藝是否對(duì)廢棄排放物的數(shù)量或成分有影響？3、 設(shè)備是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？4、 過程控制是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？5、 產(chǎn)品是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？6、 廢棄物本身特性是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？7、 管理是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？8、員工素質(zhì)是否對(duì)廢棄物的數(shù)量或成分有影響？第四章作業(yè)8：方案產(chǎn)生l 根據(jù)工藝說明、物料平衡及相關(guān)的分析，產(chǎn)生清潔生產(chǎn)方案。從八個(gè)方面著手產(chǎn)生相應(yīng)的方案，并將方案簡(jiǎn)要寫在表

13、中（表4）。1. 如何改進(jìn)原輔料及能源才能盡量減少或消除廢棄物？2. 如何改進(jìn)技術(shù)工藝才能盡量減少或消除廢棄物？3. 如何改進(jìn)設(shè)備才能盡量減少或消除廢棄物？4. 如何改進(jìn)過程控制才能盡量減少或消除廢棄物？5. 如何改進(jìn)產(chǎn)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(qiáng)管理才能盡量減少或消除廢棄物？8. 如何提高員工素質(zhì)才能盡量減少或消除廢棄物？ 表4：方案產(chǎn)生方案類型清潔生產(chǎn)方案描述原輔料及能源技術(shù)工藝設(shè)備過程控制產(chǎn)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(gè)清潔生產(chǎn)方案進(jìn)行了詳細(xì)分析。這四個(gè)方面是從審核小組產(chǎn)生的眾多方

14、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(tái)制冷設(shè)備，這樣可以增加合成反應(yīng)器的進(jìn)料量，進(jìn)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(yīng)器本身只需要在管道方面做有限的改動(dòng)。市場(chǎng)上很容易找到關(guān)于冷卻系統(tǒng)的技術(shù)，技術(shù)設(shè)備的工程師也熟悉這些技術(shù)。反應(yīng)器旁邊有容納制冷設(shè)備的空間。不需要額外的培訓(xùn)，但是由于反應(yīng)器的進(jìn)料量增加。必須為操作工制定新的操作規(guī)程并進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)和管理。2. 安裝電腦控制的反應(yīng)器裝料和過程控制系統(tǒng)可以安裝一臺(tái)微電腦控制器對(duì)過程進(jìn)行最優(yōu)化控制。合成反應(yīng)器上需要增加連線。因?yàn)樵螧在合成反應(yīng)中完全轉(zhuǎn)化，其流量可用來

15、作為反應(yīng)過程的控制參數(shù)，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(shù)相當(dāng)簡(jiǎn)單，但是還沒有應(yīng)用于化工廠，操作工和技術(shù)設(shè)備部門將需要進(jìn)行額外的培訓(xùn)。3. 將原料D的5公斤包裝袋改為可重復(fù)使用的200公斤包裝桶這會(huì)減少包裝浪費(fèi)，避免向混料箱（配料）裝料時(shí)的撒落。因?yàn)樨?cái)務(wù)部門負(fù)責(zé)訂購，所以必須通知該部門。需要制定新的操作規(guī)程，并對(duì)操作工人進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，同時(shí)還要添置新的操作設(shè)備。4. 修補(bǔ)漏洞和改進(jìn)維修程序在實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多泄露、管路堵塞、物料撒落等問題，大部分立即做了修復(fù)。目前維修工作僅僅在需要的時(shí)候才進(jìn)行，也就是說設(shè)備在維修時(shí)已經(jīng)無法使用了。作為技術(shù)設(shè)備部門的一部分，維修科愿意重新安排工作

16、程序，以滿足車間持續(xù)預(yù)防性維修計(jì)劃的需要。因?yàn)榧哟罅斯ぷ髁?，所以需要增加技術(shù)人員和操作工人，但是財(cái)務(wù)部門不同意雇用新的人員，因此增加的工作量只能由有關(guān)部門和車間承擔(dān)。各方面商定了一個(gè)試驗(yàn)期，在此期間由技術(shù)設(shè)備部門的技術(shù)人員、維修組和聚烯烴一車間共同負(fù)責(zé)預(yù)防性維修，希望增加的維修工作量能夠減少設(shè)備的修理從而降低技術(shù)部門的工作量。此項(xiàng)方案不需要進(jìn)行額外的培訓(xùn)，但必須列出任務(wù)清單并按照清單嚴(yán)格執(zhí)行。作業(yè)9：初步分析l 對(duì)這些方案的初步分析是用來確定哪些方案需要詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境評(píng)估，通過下表5可以完成初步分析。表5：清潔生產(chǎn)方案的初步分析方案涉及的變動(dòng)實(shí)施難易投資成本所需進(jìn)一步評(píng)估預(yù)計(jì)實(shí)施的時(shí)間

17、人員設(shè)備簡(jiǎn)單復(fù)雜低高技術(shù)環(huán)境經(jīng)濟(jì)短中長(zhǎng)冷卻系統(tǒng)的改造電腦控制改用200公斤包裝桶改進(jìn)維修程序廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)審核小組的方案篩選結(jié)果，決定立即改變包裝和進(jìn)行預(yù)防性維修，結(jié)果審核重點(diǎn)的一次蒸發(fā)器產(chǎn)出（含產(chǎn)品和副產(chǎn)品）提高了5%，審核重點(diǎn)排出了COD減少了3%。作業(yè)10：實(shí)施有效的車間管理方案l 利用上述改進(jìn)車間管理類方案的實(shí)施取得的經(jīng)濟(jì)效益，估計(jì)這些方案的實(shí)施對(duì)物料平衡的影響，并將計(jì)算結(jié)果填入表6中：表6：有效車間管理實(shí)施前后的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比項(xiàng)目（價(jià)格）實(shí)施前實(shí)施后差別數(shù)量（/小時(shí)）價(jià)值（元/小時(shí)）數(shù)量（/小時(shí)）價(jià)值（元/小時(shí)）經(jīng)濟(jì)效益（元/小時(shí)）輸出產(chǎn)品（10元/公斤）副產(chǎn)品（50元/噸）COD（0.

18、4元/公斤）總收益擴(kuò)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(yīng)效率（相同的產(chǎn)率）和產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，反應(yīng)器的進(jìn)料量可增加約12%，總產(chǎn)出也可增加約12%，耗新鮮水量增加到18噸/小時(shí)。同時(shí)，回收單元回收的原料A的重復(fù)使用率可達(dá)到100%。由于提高了原料A的重復(fù)使用率，COD可減少100公斤/小時(shí)。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(shí)增加到200度/小時(shí)。作業(yè)11：技術(shù)評(píng)估：節(jié)約的證明l 估算冷卻系統(tǒng)的改動(dòng)引起的物料平衡的變化。（在作業(yè)10的基礎(chǔ)上做）l 利用這條信息計(jì)算節(jié)省的操作成本。完成下表（表7）。表7：冷卻系統(tǒng)的改動(dòng)對(duì)物料平衡的影響和預(yù)計(jì)節(jié)省費(fèi)用項(xiàng)目（價(jià)格）實(shí)施前實(shí)施后差別數(shù)量（/小時(shí)）價(jià)值 （元/小時(shí)）數(shù)量 （/小時(shí)）價(jià)值（元/小時(shí)）經(jīng)濟(jì)效益（元/小時(shí)） 輸 入 輸入原