清洁生产审核练习

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练习选取我国一家化工企业作为背景企业，结合其清洁生产审核过程，对清洁生产审核的每一个阶段进行逐步练习。在本练习中，每一阶段的第一部分，都对工厂的相关情况进行了简要介绍，针对每一道新作业都会给出新的信息，大多数的作业部分都需要考虑此题之前给出的信息。每一题仅与练习中此题之前提供的信息有关，与其后的信息没有直接联系。

第一章：筹划和组织 工厂介绍

这家化工厂属于某化学工业集团公司，自从1956年建立以来，已经发展成为一家精细化学品工厂，生产塑料添加剂和其它有机化学品。该厂是高聚物材料(聚氯乙烯、聚烯烃、涂料等)添加剂的专业生产厂家。全厂约有2800名职工，其中包括630名工程师和技术人员。

这家化工厂的产品主要分为6类：抗氧化剂、两种增塑剂、有机溶剂和两种聚烯烃，共约40种产品。在过去十年中，工厂为了达到政府制订的国家环境排放标准，已经实行了多项环保措施。目前工厂每天排放约7600吨污水，COD产生量平均每天7吨。一年交纳70万元排污费。为了达到地方环境部门制订的污染物排放标准，该厂认为需要扩大污水处理厂的能力。

这家工厂有6个主要生产车间，直接受厂级领导管理，并设有辅助部门，例如财会部门、技术设备部门(包括维修科、实验室和研究开发科)和环保部门。该厂实行厂长负责制，总工程师负责配合厂长工作。每个辅助部门的领导直接向厂长汇报工作。每个车间设一名车间主任，并有一名技术主管负责协助管理工作，车间主任和技术主管分别向厂长和总工程师汇报工作。车间有各自的环保工程师、技术员和过程控制人员，工人被分为不同的班组轮班工作。图1给出了该化工厂的组织机构示意图。

厂级领导决定进行清洁生产审核后，成立了审核小组。审核小组的首要任务是使全厂认识到清洁生产审核的目的及其重要性，并选择一个车间进行重点审核，设立清洁生产目标。因此，审核小组首先对车间主任进行培训，向他们介绍清洁生产的概念以及清洁生产审核的相关知识。但是由于工作负担重，只有几个

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车间主任参加了此次培训。 作业1：审核小组

? 根据图1，请组建一个审核小组，注明每个审核小组成员的专长和职能，并

且阐明审核小组为什么需要这种专长和这项职能。 姓名 白某某 小组职务 组长 职务/职称 厂长 专长和职能 负责审核总体计划与实施，领导编制工厂的长远发展规划，调节合理分配 张某某 副组长 总工程师 负责方案征集与科研分析及实施 熟悉具体工艺、技术及生产过程、设备、产品等 刘某某 成员 技术设备部门领导 负责设备及工艺更新改造及熟悉工厂整个设备及技术现入选原因 说话有影响力，便于组织管理，有丰富的经验和技术、工艺知识 方案征集实施 状和需求 陈某某 成员 财务部门主管 负责方案经济熟悉企业远材效益分析评估 料、能源产品及财务收支状况 高某某 成员 环保部门主管 负责方案征集及环境效益评估 朱某某 成员 溶剂车间主任 负责本车间资熟悉本车间内熟悉企业安全环保现状 料、方案征集、生产及工艺设分析评估及实施 备现状及需求

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赵某某 成员 抗氧化剂车间主任 负责本车间资熟悉本车间内料、方案征集、生产及工艺设分析评估及实施 备现状及需求 邵某某 成员 塑化剂一车间主任 负责本车间资熟悉本车间内料、方案征集、生产及工艺设分析评估及实施 备现状及需求 苏某某 成员 塑化剂二车间主任 负责本车间资熟悉本车间内料、方案征集、生产及工艺设分析评估及实施 备现状及需求 作业2： 克服障碍

? 至少找出一条审核小组在实施清洁生产审核过程中可能遇到的障碍，并提出

克服障碍的方法。采取何种措施才能够使普通员工参与清洁生产审核工作并且确保厂级领导能够持续参与支持清洁生产审核工作？

答：可能的障碍有：

1.认为清洁生产审核工作比较复杂，担心各个部门配合不清晰会影响生产。 解决方案：清楚解释清洁生产审核各个部门之间的联系和配合，在审核过程提供相应的培训咨询。

2废弃物的问题

解决方案：实现清洁生产废弃物再利用生产和归类处理分配，提供专业培训教育和道德培养

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财务部门

溶剂车间

塑化剂一车间 车间主任 技术主管 过程监督员 操作工 图1：化工厂组织机构示意图

组长： 副组长： 成员：

抗氧剂车间 塑化剂二车间 聚烯烃一车间 聚烯烃二车间 实验室 维修科 研究开发科 环境部门 总工 技术设备部门 厂长

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第二章：预评估

审核小组所面临的首要任务是减少废水COD排放。审核小组在启动预评估后，根据所掌握的数据资料，对各生产车间的产出、废水排放和能耗等情况进行了比较分析，结果如下：

? 无论在数量上还是价值上，两个聚烯烃车间的产出都是最高的；且单位产品

电耗高于同行业平均水平约5%，主要原料A利用率低于同行业平均水平约10%左右。抗氧剂车间的产出最低。

? 全厂COD的总产生量超过污水处理站COD处理能力大约20%，这是污水不

能达标排放的主要原因，各车间COD产出量的统计结果显示，聚烯烃一车间的COD产生量最大，大约占全厂COD产生总量的50%。

? 抗氧剂车间的排放物数量少，但其最终产品(一种有毒的锡的金属有机化合物)

可能会随废水流失，造成其排放物的毒性最大。

? 塑化剂一车间和溶剂车间的能耗较低，根据反应计量、计算，其能耗已接近

于理论最佳值。

? 审核小组认为两个聚烯烃车间和溶剂车间都存在较大的清洁生产潜力。 ? 清洁生产审核工作启动后，聚烯烃一车间和抗氧剂车间的工人都非常积极，

表示愿意参加清洁生产审核工作。

作业3：审核重点

? 根据所给信息，确定三个本轮清洁生产审核的备选审核重点，并从中筛选出

本轮清洁生产审核的审核重点。要求说明做出这种选择的原因。

答：三个被选审核重点及其原因如下：

聚烯烃车间：COD排放是全厂的50%,机会多

抗氧剂车间：排放物量少，有毒物可能随废水流失，毒性大；员工积极

性高。

溶剂车间：能耗较低。经过计算计量，能耗最接近理想值

经过综合考察，聚烯烃车间由于入选原因最多，机会更大，故被选定为本论审核

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重点。

作业4：清洁生产目标

? 请分别为全厂和审核重点设定具体的、定量的清洁生产目标。

答：综合考虑前面叙述，从减少企业负担及运行费用，和目标的可达性、时限性出发，将COD（7t）削减20%设定为清洁生产目标。 即：削减COD20%，折合为重量为7t×20%=1.4t

第三章：评估

聚烯烃一车间由若干单元操作组成。第一步是合成反应，后面是粗品的蒸发、冷却结晶、离心过滤、干燥，形成最终产品。整个生产过程用到四种原料（A、B、C和D）。在配料单元，这四种原料首先与工艺水进行混合，之后被送到合成反应器中进行反应。合成反应是放热的，用冷却水进行间接冷却。合成反应中工艺水只是反应介质，不参与合成反应，且反应产物不含水。反应结束后，合成溶液被输送到一次蒸发器中，蒸发出的液体进入回收单元，该液体含有未反应的原料A，经过回收单元处理后，一部分送回配料单元，其余的间接直接排掉。一次蒸发单元的产物（一次母液）进入二次蒸发器。（后续生产过程省略）

作业5：工艺流程图

? 画出聚烯烃一车间的工艺流程图（部分），包括配料、合成、一次蒸发和回

收单元这几部分单元操作，指出可能的污染物排放点。

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加入原料A 原料B 原料C 原料D

冷却水→合成反应堆→废水

↓

一次蒸发器 → 回收单位

↓ ↓

（废气排除）←↓ （未反应的原料A） ↓ ↓ ↓

二次蒸发器 污染物排放点

下面的表(1-3)中给出了化工厂合成反应及部分后续单元的生产数据汇总，操作单元包括配料、合成、一次蒸发以及回收。这些数据都是在正常生产过程中通过实测得到的。

表1：合成反应单元的总输入

总输入 1. 原料A 新输入 来自回收单元中 数量 730.0 kg/hr 300.0 kg/hr(回用物料单位价格 2.7 y/kg 回收利用部分 4300kg/h,其中：水4000 kg/hr，原料A300kg/hr，其他杂质忽略不计) 2. 原料B 3. 原料C 4. 原料D 5. 新鲜水（包括工艺水与冷却水） 6. 电 226.4 kg/hr 261.6 kg/hr 20.4 kg/hr 8.4 t/hr 190.0 kWh/hr 4.4 Y/kg 1.7 Y/kg 4.8 Y/kg 0.7 Y/t 0.4 Y/kWh

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表2：合成反应器的输出(合成溶液的成分)

合成反应器的输出 1. 产品 2. 副产品 3. 原料A 4. 原料D 5. 工艺水 表3：一次蒸发器的输出(一次母液的成分) 一次蒸发后的输出 1. 产品 2. 副产品 3. 原料A 4. 原料D 5. 工艺水 作业6：物料平衡

? 将输入-输出数据纳入工艺流程图中，利用物料平衡计算出下列数据：

1. 合成反应器冷却系统的新鲜水用量；

送到二次蒸发器(一次母液) 送到回收单元(蒸出液) 566 kg/hr 398 kg/hr 7.8 kg/hr 0.2 kg/hr 1645 kg/hr 384 kg/hr 8.5 kg/hr 4927 kg/hr 数量 626 kg/hr 444 kg/hr 436 kg/hr 9.7 kg/hr 7,300 kg/hr 进水：（1）新鲜水：8400kg/hr

(2 ) 回用水：4000kg/hr 出水： 7300kg/hr

冷却水：8400+4000-7300=5100kg/hr

1. 回收单元排出废水的成分；

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输入（kg/hr） 输出 回用（kg/hr） 废水排量（kg/hr） 水 4927 D 8.5 A 384

3.一次蒸发器中损失。

输入 4000 ---- 300 927 8.5 84 输出 回收器 二次蒸发器 566 398 7.8 0.2 1645 损失 60 46 44.2 1 728 产品 副产品 A D 水

626 444 436 9.7 7300 384 8.5 4927

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输入的原料A、B和C是液体，批量运输；原料D是固体，装在5 kg的袋中运送。在配料区，每种原料分别同新加的工艺水和回收单元中的回收液(原料A)混和。合成反应是放热的，因此要用水冷却，反应产率依赖于反应温度。一次蒸发是用来除去多余的水和未反应的原料A和D。因为缺少维修，一次蒸发器的状况较差，检测到几处泄漏和溢流。在回收过程中，部分过量(未反应)的原料A循环回到配料区，但由于合成反应器冷却系统的制冷量低，目前只有其中的一部分被重复使用。在单元操作之间，液体原料通过管道运送，固体原料用传送带运送。现场调查发现管道上有几处泄漏。在操作中，随机抽取样品，手动控制生产过程。合成、澄清工序同最终产物的洗涤都是分批进行的，其余工序的步骤都是连续进行的。工厂的生产一天24小时分3班连续进行。合成工序的产率在80%到90%（行业先进水平为92%）之间。车间负责组织安排生产过程的各项操作，在车间的要求下维修组负责对设备进行维修。

作业7：原因分析

? 分析上面练习中说明的废弃物产生的原因。参照以下8条提示，从前面给出

的信息推出可能原因：

原辅料及能源、技术工艺、设备、过程控制、产品、废弃物本身特性、管理、员工素质 是否对废弃排放物的数量或成分有影响？

1.原辅料及能源是否对废弃物的数量或成分有影响?

答：输送原材料时有泄漏现象，提高产品转化率可减少废弃物产生。

2.技术工艺是否对废弃排放物的数量或成分有影响?

答：由于该生产反应是放热反应需要冷却系统工作效果良好，80%-90%产率波动太大，不稳定，应研发使其稳定的工艺。

3.设备是否对废弃物的数有影响?

答：设备老化，设备受损坏，造成一次蒸发器上有漏泄和溢流现象，提高合成反应器制冷效果。

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4.过程控制是否对废弃物的数量或成分有影响? 答：手动控制不精确，造成浪费与损失。 5.产品是否对废弃物的数量或成分有影响? 答：提高产品转化率可减少废弃物的产生。

6.废物本身特性是否对废弃物的数量或成分有影响? 答：废弃物可回收、循环利用，减少后续处理。

7.管理是否对废弃物的数量或成分有影响?

答：加强管理、维修，减少跑冒滴漏，注意废弃物的处理。

8.员工素质是否对废弃排放物的数量或成分有影响?

答：提高员工素质与积极性和道德水平的提高，会减少废弃物产生。

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第四章

作业8：方案产生

? 根据工艺说明、物料平衡及相关的分析，产生清洁生产方案。从八个方面着

手产生相应的方案，并将方案简要写在表中(表4)。

表4：方案产生 方案类型 原辅料及能源 清洁生产方案描述 将原料D的包装改为200kg 技术工艺 增加合成反应器的冷却能力，用效率高的工艺代替一次蒸发器 设备 修理一次蒸发器 过程控制 采用自动控制代替手动控制 产品 从长远考虑采用水性涂料 废弃物 回收溢出的原料，回收取样的样品 管理 预防跑冒滴漏，加强预防性维修，改进验样程序，修理泄漏点，按工艺程序操作，统一不同班次的操作方法 员工 加强培训，让员工尽职尽责，以厂为家

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第五章：可行性分析

为了说明可行性分析的过程，下面就四个清洁生产方案进行了详细分析。这四个方案是从审核小组产生的众多方案中挑选出来的。

1. 冷却系统的改造

为了提高制冷能力，必须安装第二台制冷设备，这样可以增加合成反应器的进料量，进而使一次蒸发器中出来的原料A可以得到全部的循环利用。安装第二套循环系统需要新的冷却水管道，反应器本身只需要在管道方面做有限的改动。市场上很容易找到关于冷却系统的技术，技术设备部门的工程师也熟悉这些技术。反应器旁边有容纳制冷设备的空间。不需要额外的培训，但是由于反应器的进料量增加，必须为操作工制订新的操作规程并进行相应的培训和管理。

2. 安装电脑控制的反应器装料和过程控制系统

可以安装一台微电脑控制器对过程进行最优化控制。合成反应器上需要增加连线。因为原料B在合成反应中完全转化，其流量可用来作为反应过程的控制参数，还要增加连线和管道从而控制原料B的流量。这方面的技术相当简单，但是还没有应用于化工厂，操作工和技术设备部门将需要进行额外的培训。

3. 将原料D的5 kg包装桶改为可重复使用的200 kg包装桶

这会减少包装浪费，避免向混料箱(配料)装料时的撒落。因为财务部门负责定购，所以必须通知该部门。需要制定新的操作规程，并对操作工人进行相关培训，同时还要添置新的操作设备。

4. 修补漏洞和改进维修程序

在实地调查中发现很多泄漏、管路阻塞、物料撒落等问题，大部分立即做了修复。目前维修工作仅仅在需要的时候才进行，也就是说设备在维修时已经无法使用了。作为技术设备部门的一部分，维修科愿意重新安排工作程序，以满足车间持续预防性维修计划的需要。因为加大了工作量，所以需要增加技术人员和操

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作工人，但是财务部门不同意雇用新的人员，因此增加的工作量只能由有关部门和车间承担。各方面商定了一个试验期，在此期间由技术设备部门的技术人员、维修组和聚烯烃一车间共同负责预防性维修，希望增加的维修工作量能够减少设备的修理从而降低技术部门的工作量。此项方案不需要进行额外的培训，但必须列出一份任务清单并按照清单严格执行。

作业9：初步分析

? 对这些方案的初步分析是用来确定哪些方案需要详细的技术、经济和环境评

估，通过下表5可以完成初步分析。

? 表5：清洁生产方案的初步分析

方案 冷却系统的改造 电脑控制 √ 涉及的变动 实施难易 投资成本 所需进一步评估 预计实施时间 人员 设备 简单 复杂 低 √ √ √ √ √ √ √ √ 高 技术 环境 经济 短 中 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 长 改用200kg包装桶 √ 改进维修程序 √ √ √ 厂级领导根据审核小组的方案筛选结果，决定立即改变包装和进行预防性维修，结果审核重点的一次蒸发器产出（含产品和副产品）提高了5%，审核重点排出的COD减少了3%。

作业 10：实施有效的车间管理方案

? 利用上述改进车间管理类方案的实施所取得的经济收益，估算这些方案的实

施对物料平衡的影响，并将计算结果填入表6中：

表6：有效车间管理实施前后的经济效益对比

项目(价格) 实施前 实施后 差别

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数量(kg/h) 价值(Y/h) 数量(kg/h) 5660 19.9 3.71 594.3kg 0.418t 899.2kg 284.1 价值(Y/h) 经济收益(Y/h) 输 产品(10 Y/kg) 副产品(50Y/t) 566kg 0.398t 927kg 5943 20.9 3.60 283 1 0.1 出 COD(0.4Y/kg) 总收益 从多个中高费方案中选出“冷却系统改造”方案作为分析的案例。

扩大制冷量需要安装一套氨冷却系统，这样在保持同样的反应效率(相同的产率)和产品质量的情况下，反应器的进料量可增加约12%，总产出也可增加约12%，耗水量增加到18t/h。同时，回收单元回收的原料A的重复使用率可达到100%。

由于提高了原料A的重复使用率，COD可减少100kg/h。而配料、合成、冷却、蒸发和回收操作的耗电量则从190 kWh/h增加到200kWh/h。

作业11：技术评估：节约的证明

? 估算冷却系统的改动引起的物料平衡的变化。（在作业10的基础上做） ? 利用这条信息计算节省的操作成本。

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完成下表(表7)。

表7：冷却系统的改动对物料平衡的影响和预计节省费用

项目(价格) 实施前 数量 (/h) 输入原料： 230kg 226.4kg 261.6kg 20.4kg 8.4t 190kwh 594.3kg 0.42t 1971 996 445 98 5.9 26 5943 21 价值 (Y/h) 723.6 253.6kg293kg 实施后 数量 (/h) 1954 1116 498 109 价值 (Y/h) +17 -120 -53 -11 -6.7 -4 +713 +3 +40 差别 经济收益 (Y/h) 输 A(2.7 Y/kg) B(4.4 Y/kg) D(4.8 Y/kg) 新鲜水(0.7 Y/t) 电(0.4 Y/kWh) 输 产品(10 Y/kg) 出 副产品(50 Y/t) COD (0.4 Y/kg) 总收益 入 C(1.7 Y/kg) 22.8kg 18t 200kwh 12.6 665.6kg 80 0.47t 6656 -100kg 24 -40 +578.3 冷却系统的改动扩容所需投资91万元(包括管道和设备)。

作业12：经济评估

? 利用表8中的数据，评估改动冷却系统的经济（财务）可行性。要求至少计

算出投资偿还期和净现值。

NPV??(1?Fi)j?I

j?1nF n I i j

10= = = = =

年净现金流量 项目寿命周期 总投资费用 贴现率 年份

1注：?(1?12=5.6502 %)jj?1

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表8：财务数据 费用 总投资 节省的操作成本(每年)* 贴现率 折旧年限 工厂税率 *：Y 910,000 作业11的结果 12 % 10年 25 % 一年300个工作日 答：年运行费用总节省（P）=578×24h×300天=4163760元=416.376万元

年增加现金流量（F）=净利润+年折旧费

=年度总节省-年折旧费-各项税金总和+年折旧费 =年度总节省-（年度总节省-年折旧）×工厂税率 =4163760-（4163760-910000/10）×25% =3145570元

所以NPV==5.6502×3145570-910000=16863099.614万 N（偿还期）=I/F=910000/3145570=0.2893年

作业13：环境评估

? 这项方案的环境效益是什么？聚烯烃一车间是否已经达到其制定的清洁生

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产目标？

答：聚烯烃一车间削减COD负荷约10kg/h(24吨/d)。全厂COD符合7t/d,由此计算削减全厂34.29%负荷，车间68.58%负荷。

超过近期内削减全厂20%COD负荷，重点削减聚烯烃车间40%COD负荷的目标。

第六、七章：清洁生产方案的实施和持续清洁生产

清洁生产方案产生和筛选，并对部分初步可行的中高费方案进行了可行性分析之后，根据评估结果，审核小组认为所提出的这四项中高费方案均可行，即冷却系统的改造、实现电脑控制、采用200 kg新包装和实施预防性维护。审核小组决定将本轮清洁生产审核得主要成果向厂级领导进行汇报。

作业14：重要结论

? 本轮清洁生产审核最重要的结论是什么？

答：1.各方面都有收入 2.可以减少污染

2. 清洁生产环境经济均有收益。

作业15：持续清洁生产

? 提出几条明显应该实施的措施，使该化工厂的清洁生产能够持续下去。

答1.在各个部门清洁生产审核 2.管理设备定时检查维修 3.提高员工薪水 4维持处理污染

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制定长期清洁生产计划：将清洁生产与研发工作和新产品、新设备的规划结合起来。

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