玩具行业清洁生产潜力分析及实施办法研究

郑定成，戴 琴

（1.河源职业技术学院，广东河源517000；2.河源市清洁生产中心，广东河源517000）

玩具行业清洁生产潜力分析及实施办法研究

郑定成1，戴 琴2

（1.河源职业技术学院，广东河源517000；2.河源市清洁生产中心，广东河源517000）

从能源消耗、有机废气污染、可持续发展几个方面，分析了我国玩具行业推行清洁生产的紧迫性。通过几家玩具企业开展清洁生产审核过程中的研究和经验总结，指出注塑机能耗高、有机废气污染严重、非清洁能源的使用是玩具行业存在的主要问题。针对存在的问题，提出了注塑机的节能改造，有机废气源头控制，以及清洁能源替代非清洁能源的使用等清洁生产措施。并从注塑机变频器的使用，注塑机炮筒加热方式的改造，注塑机余热的回用等方面详细分析了注塑机节能改造的思路和方法。

玩具行业；清洁生产；潜力分析；措施

清洁生产是以 “节能、降耗、减污、增效”为目标，以科学管理和科学技术为手段，实施工业生产全过程控制污染，使污染物的产生和排放量最小化的一种综合性措施［1］。随着清洁生产的深入开展，世界各国在实践中不断开辟新的领域［2～4］，虽然目前还没有成熟的玩具行业清洁生产的指标体系和技术规范，但是完全可以借鉴其他行业清洁生产的成功经验，引入清洁生产理论，推行玩具行业的清洁生产，从根本上预防和减少对环境的污染，保证环境质量持续不断地改善。本文从清洁生产的角度，以广东省某市部分玩具厂为实例，分析玩具行业普遍存在的问题，提出相应措施，为玩具行业开展清洁生产审核工作提供参考，为玩具行业的管理者和操作者提供一些提高企业经济效益和环境效益的方案。

1 玩具行业实施清洁生产的紧迫性

我国玩具行业从20世纪80年代后发展起来，发展至今已成为世界上最大的玩具制造商和出口国，全球70%的玩具是在我国境内制造的，然而我国玩具业却也面临着能源消耗高、环保水平低、可持续发展能力差等问题，这决定了玩具行业实施清洁生产的紧迫性。

1.1 实施清洁生产是节约能源的必要途径

目前全国注塑机保有量超过80万台，一年正常工作消耗的电量超过2100亿kW·h，而三峡电站一年的发电量也不过1000多亿kW·h，全国注塑机一年正常工作消耗的电量超过两个三峡电站的发电量［5］。对国内玩具企业而言，一般注塑机的耗电量占企业总耗电量的50%～70%，占生产成本的6%～9%。所以说如何有效地利用电能，成为衡量一个企业是否为环保企业的一个标准，也是决定该企业的产品竞争力的一个重要因素。伴随着我国制造业的飞速发展，国家电力供应日趋紧张，使得高耗能的产业出现用电受限的局面，这种局面还将维持很长一段时间［6］，所以能源过度消耗不仅带来了巨额的经济费用，也影响着生产的持续开展。

1.2 实施清洁生产是缓解环保压力的需要

目前，玩具行业在喷漆工序使用的溶剂型油漆和在移印工序使用的印油，都含有苯、甲苯、二甲苯、甲醛等物质，在使用过程中易以气态形式挥发到空气中，其中喷漆工序产生的有机废气的量很大。苯、甲苯、二甲苯、甲醛等有机废气已被世界卫生组织确定为强烈致癌物质，近年来成为环保关注的一个重要问题，部分发达城市已经开始明令禁止喷漆工序的增加，所以环保的压力也使得玩具行业急需开展清洁生产，从源头上减少污染的产生。

1.3 实施清洁生产是走可持续发展道路的必由之路

玩具行业的快速发展促进了经济的发展，但也带来了环境的污染，与我国坚持可持续发展的道路相违背。随着环保法律法规的逐渐完善，玩具行业法规标准要求也更加严格，对玩具产品的要求也更加苛刻，在愈加严峻的形势下，玩具企业必须走信息化和生态化紧密结合的循环经济可持续发展道路，按照 “绿色工艺”和 “清洁生产”的要求运转和经营，提高资源和能源综合利用率，控制气态污染物排放，才能从根本上解决长期以来环境保护和经济发展之间的冲突。

2 玩具行业存在的清洁生产问题

广东省某市约有4家已开展清洁生产审核工作的玩具企业，以生产塑料、合金玩具为主，玩具行业基本工艺流程见图1。

2.1 注塑机能耗过高

注塑机是玩具行业最为重要的设备之一，注塑成型的过程是将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，如图2所示，经加热熔化呈流动状态后在柱塞或螺杆的推动下熔融塑料受压向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴，以很快的速度注入闭合的模具型腔内，待冷却定型后即可获得所要求的塑料制品［7］。

该市开展清洁生产审核工作的玩具厂注塑车间电耗比重很高，达到全厂的50%～70%，经调查分析，主要有以下几点原因：

（1）采用高压节流控制方式控制注塑机的液压系统的进油量

这些企业很多是采用我国自行研制生产的注塑机，该类注塑机90%以上是采用高压节流控制方式，这种控制模式存在很大的能量浪费。在实际工作过程中，注塑机的液压执行组件所需的流量并不是一成不变的，而是在一个工作周期内时大时小，有时几乎为零。当工作所需流量较小时，高压节流控制方式控制的油泵的供油量远远大于执行组件所需的油量，富余的处于高压状态的液压油全部经溢流阀流回油箱，一方面消耗大量的动力，另一方面液压油与管道摩擦产生大量的热量，导致液压油温升高，为降低油温，往往还需要增加冷却循环水，进一步浪费能源［8］。

（2）采用电阻丝加热

在玩具行业生产中，注塑机需要广泛用到电加热，而该市玩具企业90%以上使用的是电阻丝加热，这种加热方式主要是靠接触传导来传递热能，只有紧靠在料筒表面内侧的热量才能传到料筒上，这样外侧的热量大部分散失到空气中，存在着热传导损失，并导致环境温度上升，热量利用率较低。

（3）余热浪费严重

一方面采用电阻加热的注塑机，炮筒余热浪费严重，另一方面注塑机料筒排放的废气含有一定的余热和粉尘，无组织排放到车间，均没有得到有效回收，既浪费余热又污染车间环境。

2.2 有机废气排放量较多

该市玩具厂有机废气排放量较多的主要原因：一是喷漆工序的使用比例虽然在逐年降低，但是还占有一定量的比例，油漆挥发量大；二是喷漆工序自动化程度低，污染重；三是移印工序占有的比例逐年加大，仍以传统的敞开式移印机为主，印油挥发量较大。

2.3 非清洁能源的使用

该市的玩具企业喷漆后，起干燥作用的固化炉，静电喷涂后，起烘干作用的烘干机，从开厂建设阶段开始均采用柴油作为能源，成本较高，污染较重。

3 玩具行业实行清洁生产的对策和建议

3.1 注塑机进行节能改造

（1）采用变频器对注塑机液压系统的工作流量进行实时控制

根据注塑工艺要求的流量值对电动机进行转速调节，从而代替各种液压阀的调节，实现液压泵输出流量的无级调速，并可大量减少各种阀门的使用。由于液压油的工作流量与工作压力之间存在相应的对应关系，因此采用变频器控制液压泵的工作流量，可在不改变液压回路阻力的情况下，通过对流量的调节来达到对工作压力的调节［9］。

（2）采用电磁加热

采用更节能环保的电磁加热，电磁加热通过电子线路板产生交变磁场，当用含铁质容器放置上面时，容器表面即切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流 （即涡流），涡流使容器底部的铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。因为采用电磁加热是铁制容器自身发热，所以热转化率特别高，最高可达到95%。

（3）增加余热回收装置

对于部分采用电阻发热方式又不适合进行发热装置改造的注塑机，采用对注塑机进行余热回收，也能达到节能的效果。现在一般有两种回收装置，一种是炮筒的余热回收，另一种是料筒的余热和废气回收装置。炮筒的余热回收装置主要包括集热罩、热风输送系统、热风自动补偿系统、冷风输送系统、自动电控系统、过滤装置。原理是炮筒上多余的热量在集热罩的收集下，被热风系统从料筒底部输送到料筒进行加热塑胶料，料筒的废气和余热经过滤系统过滤之后又进入集热罩被收集进行下一个循环。料筒的余热回收是料筒的余热不外排，单独进行回收，该装置更经济，也具有一定的节能效果。

3.2 有机废气的控制

清洁生产的思想是从源头上控制或者减少污染物的产生，要从源头上控制有机废气的产生，一是根据产品的具体情况，减少喷漆工序的使用比例，使用移印、静电喷涂等污染相对较少的喷涂方法；二是对产量较大的产品，采用自动喷涂线；三是改造传统的开放式移印机为封闭式移印机，移印工序印油挥发量可以减少约50%。

3.3 使用清洁的能源

清洁能源的使用，从长远发展来看，即可减少成本又可减少污染物的产生。玩具企业的烘干工序能源的使用，对输气管路能到达的地方，可采用天然气、石油气等气体燃料代替柴油的使用，对输气管路不能到达的地方，可采用电代替柴油的使用。烘干工序的主要成本是服务费用和燃料费用，虽然石油气和天然气的服务和设备的费用更高，但是相比柴油，产生相同的热量，石油气和天然气的用量更低，价格更便宜，在大量长期使用的情况下，使用石油气和天然气的效益更好，而且几乎没有污染。

4 结语

由于玩具行业的能耗以及废气产生源均较集中，只有从源头上改进设备和过程控制，才能达到真正的降低玩具行业能耗，减少玩具行业有机废气排放的目的。因此，提倡清洁生产工艺、提高全行业技术水平、结合企业自身特点，真正将提高效益、减少污染作为企业的当务之急，才能使得玩具行业具有可持续发展的潜力和竞争力。

［1］姜小东.清洁生产与企业生产效益 ［J］.环境污染与防治，2008（3）：45－46.

［2］Bezamaa A，Valeriab H，Correac M.Evaluation of the environmental impacts of a Cleaner Production Agreement by frozen fish facilities in the Biobío Region，Chile［J］.Journal of Cleaner Production，2012，26：95－100.

［3］Pedro A，Ochoa George.Cleaner production in a small lime factory by means of process control［J］.Journal of cleaner production，2010，18（12）.40－43.

［4］叶新，李汉平.保障清洁生产审核取得成效的基本规范探讨［J］.环境污染与防治，2010，（2）：106－109.

［5］沈朝晖.“海天”节能梦想：节出一个三峡电站 ［N］.宁波日报，2011－01－19.

［6］蓝钢杰.变频器在注塑机节能中的应用 ［J］.变频器世界，2005，（6）：103－105.

［7］段宏伟.塑料注射成型机加热装置的热损耗分析 ［J］.农机化研究，2005，12（3）：95－97.

［8］俞鸿斌.变频器在注塑机调速系统中的节能分析及应用 ［J］.工程塑料应用，2007，35（7）：68－71.

［9］Mu W，Wu S.Application of the transducer in the injection molding machine［J］.Engineering Plastics Application，2002，（7）：43－45.

Analysis and Research of Cleaner Production Potential and Its Implementation in Toy Industry

ZHENG Ding-cheng1，DAI Qin2
（1.Heyuan Polytech Vocational College，Heyuan Guangdong 517000 China）

The urgency of carrying out cleaner production in toy industry is discussed from the aspects of energy consumption，organic exhaust gas pollution and sustainable development.After the research and the review of the cleaner production auditing of several toy industrial enterprises，the main environmental problems are pointed out. They are the high energy consumption of the injection molding machine，serious pollution of the organic exhaust gas and the use of the non-clean energy.For that，the cleaner production measures are proposed such as renovation of the injection molding machine，source control of the organic exhaust gas and use of the clean energy.The suggestions are further put forward for the energy saving of the machine，like the use of the converter，changing the way of heating the gun barrel and recycling the exhaust heat.

toy industry；cleaner production；potential analysis；measures

X38

：A

：1673－9655（2013）02－0070－03

2012－09－09

郑定成 （1985－），男，硕士研究生，主要从事环保教学及清洁生产工作。