电子电器生产企业物料流动分析方法研究

2013-10-15戴秋香呼世斌

河北环境工程学院学报 2013年6期

裴燏，戴秋香，呼世斌

（1.西北农林科技大学，陕西杨凌 712100； 2.中国环境管理干部学院，河北秦皇岛 066004）

电子电器开发与生产已经成为一个国家现代化程度的标志。我国改革开放30年来，电子工业飞速发展，从开发到生产，已经占据了全球的半壁江山。产业每年增长速度超过30%，电子电器进出口总额占到35%以上，产业规模连续多年来在全国各行业中排在前列。如何有效地控制电子电器企业的环境污染，防止其在空间上扩散，在总量上突出。首先要提高资源的有效利用率，我国电子产品制造业属于传统的发展模式，对不可再生资源的依赖性较大。因此，为了提高资源有效利用率和回收有用资源，利用物质守恒定律开展物料流动分析，学习欧盟国家先进的方法和手段，已经成为电子企业的一个必然选择。

1 物料流动分析的基础理论——质量守恒定律

质量守恒定律是物料流动分析的重要理论基础。在特定的时期输入一个系统的物质的总量等同于同一时期（或一个流程工期内）输出该系统的物质的总量之和。对于工业企业系统来说，外部所提供的输入物质进入生产过程，经过加工、制造等过程，一部分成为产品，其余部分废品或污染物进入到自然环境中去，而整个过程中的输入量恒等于输出量。如果过程是一个连续的系统，可以不考虑工艺过程中储存的量[1]。

电子生产企业物料守恒可以按批次进行物料平衡分析，即进入生产过程某一批次的物料总和等于该批次物料输出总量之和。但是，电子企业生产物料种类极为复杂，所用的原材料、元件、各种药剂多达几百种，因此，为了能使研究问题简单化，或有明确的输入输出结果，一个分析系统，只能进行一种或几种相关物料的流动分析。

2 物料平衡关系与平衡图

2.1 全部物料平衡关系

图1 物料流动分析平衡图

图1即是根据质量守恒定律绘制的物料流动平衡图，平衡关系可用下式表示。

2.2 物料投入产出平衡图

对于复杂的生产工艺系统，通常把系统当作“黑箱”，分析其物质的输入输出量，它主要研究系统的物质流入和流出，也是本研究对电子电器生产物料流动分析的主要方法[2]，其物料平衡关系符合式（1）。

3 物料流动平衡分析

3.1 物料流动分析对象选择

进行物料平衡分析的对象应是企业重点工艺过程，包括严重的污染环节或过程、环境压力大和公众反映强烈的工艺、能耗大的环节或部位，还包括有明显清洁生产机会的环节或过程[3]。可根据实际生产状况确定建立物料平衡的方法。对工艺比较简单的生产过程，将所有输入输出物料纳入到一个物料平衡中。物料平衡可以对一个厂区、一个车间、一个工段、一个系统（流程）或一个装置（反应器、节点）进行，如何选择以便于研究分析问题，找到投入产出关系为准[4]。

图2 黑箱系统物料流动分析平衡图

选择物料流动分析的过程具有明显的边界，相对独立的封闭系统，物料流入流出清楚，数据可得，生产记录完整。

3.2 物料流动分析数据获取

3.2.1 收集物料流动数据的方法

如果企业具备连续性生产能力，那么在收集数据时要不间断地考察企业72 h的生产状况，以每天、每小时、每个班次的数据平均值作为基础数据。

例如对水资源进行物料平衡分析时，有些企业按天、按月观测的用水数据波动较大，还有些企业存在淡旺季的特殊生产情况，那么需要按照全年的数据进行物料平衡分析。

对于周期性生产的企业，连续考察至少3个生产周期，认真收集每个周期的数据，用每个周期数据的平均值作为基础数据。

当确定了数据收集方法后，可以将收集的数据按照产品的单位消耗进行计算。例如企业一个周期收集的数据或连续生产企业一个班次，物料整理时按照每生产1 t产品进行，最后得出结果。

3.2.2 物料平衡数据获取方法

在物料流动分析过程中，对于物料平衡数据的获取有以下3种方式：

3.2.2.1 现场实测法

实测法是数据获取的首选方式，它能以最快、最直接的方式反应企业的情况，但是要求较高，需要企业有完善的计量设备，并且存在一些弊端，可能会中断企业的连续生产。现场实测法在连续性生产企业完成较为困难。

3.2.2.2 资料查询法

资料查询法数据的取得，主要是通过企业以往的生产报表、产排污报表进行查询来取得数据。此种方法较为简单，但是存在一定的弊端，因为查取的资料中没有涉及到原辅料在运输、储存过程中的损失，准确性稍差。

3.2.2.3 进行测算法

对一些计量设施不完善、基础资料欠缺的企业，测算方式比较适用。测算是根据化学反应式、经验系数、设计工艺的转化率、配料比等数据进行。这种方法是按照设计值进行的，但是在生产中，测算数值的准确性难以控制，因为工人在操作时对参数的控制会存在偏差。

在企业获取物料平衡数据时，根据实际情况来选取合适的方法。计量设备比较完善的企业，优先选择实测法，然后再考虑资料查询法，最后考虑测算法。这3种获取物料平衡数据方法的精确性是逐次降低的。

4 物料平衡结果的分析

4.1 物料流动平衡分析

利用物料平衡图进行分析，大致发现生产过程污染物产生的环节和物料的流向，然后分析物料平衡的结果。

第一，判断物料流动数据。如果投入和产出相差不小于5%，表明该物料平衡数据是错误的。要从以下方面分析错误原因：绘制物料平衡图时，是否在物料种类输出、输入时出现漏项现象，需要对数据重新核查，将漏掉的数据补齐；在实测数据的时候，计算设备是否存在误差，应对计量设备重新校正后重新实测；当采用测算方法时，应检查参数的选用是否正确，重新进行测算。通过以上对错误的分析，如果结果相差在5%之内，说明此次物料平衡分析结果是有效的。

第二，对分析过的有效的物料平衡结果进行分析，从以下三个方面入手：分析流失物料的原因、数量、种类和排放产生的污染物的情况；通过和相似企业进行对比来分析本企业资源利用的情况，找出中间的差距，对企业的主要原材料的利用率进行详细的分析；废弃物是否对环境、工人的健康、生产产生不良的影响[5]。