清洁生产审核中的物料平衡

福建省环境科学研究院 周世良



清洁生产审核中的物料平衡

福建省环境科学研究院 周世良

物料平衡是清洁生产审核中的一个重要手段，它用定量的方法科学计算生产过程中物料的流失，找出清洁生产机遇。该文通过一个陶瓷厂制成车间的案例，说明物料平衡在清洁生产审核中的目的、过程和应用。

清洁生产审核 物料平衡 环评 陶瓷厂

1 问题的提出

笔者在参加清洁生产审核评审中，发现几乎所有的清洁生产审核报告中都有物料平衡的实测章节，但做完了物料平衡的实测后，只是比较了实验的偏差后就没有了下文，物料平衡实测成了清洁生产审核报告的一个装饰品。为此，本文拟讨论物料平衡在清洁生产审核中目的、过程和应用。

2 物料平衡

物料平衡是环境保护科学研究中的常用方法之一。在环境科研、环境影响评价、清洁生产审核等方面都有很广泛的应用，物料平衡还包括水平衡、特征污染物平衡等内容。

物料平衡是根据质量守恒定律，对某一个系统输入和输出的物料量进行分析讨论的方法。根据物料平衡的不同目的，可以设计不同的方案进行研究，物料平衡的总体思路是：

根据质量守恒定律，即：投入物质总和=产出物质总和

其中：投入=原料+辅料+其他混入

产出=回收+处理+转化+产品+排放

水平衡是物料平衡的一个重要部分。水若参与反应，则应是物料衡算中的一部分，但在许多情况下，它并不直接参与反应，如引入蒸气、清洗和冷却等，则其本身化学性质是不变，因此，也可以单独通过水平衡进行讨论。

特征污染物的平衡也是物料平衡的一种重要平衡形式，它是对某一我们关心的物质(重要的污染物) 通过特征污染物平衡进行深入的讨论，大多数特征污染物平衡是以重金属或是某元素为主进行物料衡算的，有些有机污染物在生产的过程中发生了复杂的化学变化，由于机理过于复杂，则很少能采用物料平衡的方法进行计算。

在环境影响评价中，物料平衡的目的是用来求取拟建工程的污染物排放源强的，然后用于预测该工程对环境的影响程度。由于工程尚未建成，不可能进行实测，因此，主要是通过理论计算法、类比等方法（如排污系数法等）进行计算，分析污染物的产生环节和数量。

清洁生产审计中物料平衡的目的，是为了准确地判断审计重点的废弃物流，定量地确定废弃物的数量、成分以及去向，从而发现过去无组织排放或未被注意的物料流失，并为产生和研制清洁生产方案提供科学依据。

因此，清洁生产审核中的物料平衡主要是通过对物料输入、输出量的定量计量，进行物料平衡，确定物料损失物的去向（特别是无组织排放情况），发现清洁生产的潜力，以便有针对性地提出清洁生产的无低费方案或是中高费方案。因此，在清洁生产审核中的物料平衡实测过程中，不应该有估算值进入平衡中；对复杂的工艺过程，不一定进行全过程的物料实测，可以针对某一重点工段进行物料实测，确定该工段物料损失物的去向，发现该工段清洁生产的潜力。

3 案例分析

以下通过一个陶瓷厂制成车间的案例来说明在清洁生产审核中的物料平衡目的、方案设计和用途。

3.1 方案设计

根据陶瓷厂制成车间的工艺流程，为了求取该车间的物料流失情况，寻找清洁生产的机会，达到求取制成车间的无组织排放的粉尘量的目的。我们设计了以下实验方案:

设输入:粉料A和秞料B；输出:产品C和次品D; 废坯土E；除尘器中回收粉料F。用称重法测得各物料的质量。

通过对除尘器出口风量和粉尘浓度的监测求得从排气筒排出的粉尘质量G。

通过各种物料的含水率分析，求取排入空气中的水量。

3.2 实测

输入:粉料A和秞料B称重，并分析其含水率。

输出:产品C和次品D; 废坯土E；除尘器中回收粉料称重F；除尘器出口监测风量和粉尘浓度得出有组织排放的粉尘G；并分析其含水率。

则散发在空气中的水份：

Y=（A×A1%+B×B1%）－（C×C1%×＋D×D1%×＋E×E1%＋F×F1%）

进出工段的物料差，减去散发在空气中的水份，可以得出该工段的无组织排放粉尘。

如某次测得的数据如图1，则可以算得制成车间无组织排放的粉尘量。

X=（A+B）－（C＋D＋E＋F＋Y）

=(499+28)-(455+8+5+5+1+43)=527-517=10

图1

3.3 清洁生产潜力分析

根据该工段的物料平衡和无组织排放粉尘的量，我们可以提出清洁生产的改进方案。比如:

3.3.1其除尘器效率为83%左右，不是很高，可以通过增加除尘设施；提高除尘器效率。

3.3.2实际原料利用率：其产品得率为86.4%，可以通过减少次品率，提高产品得率。

3.3.3根据无组织排放粉尘的量的分析，发现在圧坯工段的粉尘最大，应增设除尘设施；其次是磨边工段的粉尘量排放也较大，并且沿传送带落下，建议改为湿法磨边，并沿传送带设立粉尘接收糟，提出回收粉料重复利用等方案。

3.4 物料平衡偏差讨论

在实验过程中，由于存在测量仪器的误差，方案设计的人为误差、系统误差等，实验误差不可避免，但以多少为宜呢? 本人认为要根据实验的目的而定。如我们要讨论原料的得率，其误差取物料量的5%是可以的。但如果为了讨论物料流失部位(无组织排放)的5%，则太大了。我们可以举个例子，如果一条5000吨/日的生产线，如果物料损失允许250吨/日，那么这个物料平衡实验还有什么意义呢?又如一个2万吨/日县的污水处理厂水平衡损失允许1000吨/日，那么这个水平衡实验又有什么意义呢?

本人认为，上述陶瓷厂制成车间的无组织排放量测定实验进行了5次，分别为10、9.8、10.4、10.3、9.5，它们与平均值之间的误差在5%～10%之间，应该说是允许的。

4 结语

物料平衡是清洁生产审核中的一个重要方法，它可以用实验方法科学定量生产过程中物料的流失，我们应该根据清洁生产审核的目，精心设计实验方案，取得科学的实验结果，指导我们提出清洁生产的改进方案，而不要把物料平衡当作一个装饰品。

[1] 国家环境保护局.企业清洁生产审计手册.

[2] 曹阳.工程分析的物料平衡方法探讨[J].环境保护,2004(3): 44-46.

[3] 张新华,田珺,陈婷,潘旻阳.物料平衡分析在形成清洁生产审核方案中的应用[J].污染防治技术,2012(2):34-36.

[4] 张蓓,郝莉莉,杨光辉.物质流成本分析在清洁生产审核物料平衡分析中的案例实践[J].山东化工,2011(7):74-75.