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1、清洁生产原理与应用课程练习题中国矿业大学环境与测绘学院中国矿业大学清洁生产中心2022年7月第四阶段：方案产生和筛选作业8：方案产生依据工艺说明、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）。八个方面如下：1 .如何改进原辅料及能源才能尽量削减或消退废弃物？2 .如何改进技术工艺才能尽量削减或消退废弃物？3 .如何改进设备才能尽量削减或消退废弃物？4 .如何改进过程把握才能尽量削减或消退废弃物？5 .如何改进产品才能尽量削减或消退废弃物？6 .如何利用废弃物本身特性才能尽量削减或消退废弃物？7 .如何加强治理才能尽量削减或消退废弃物？8
2、.如何提高员工素养才能尽量削减或消退废弃物？表4：方案产生方案类型清洁生产方案原辅材料及能源技术工艺设备过程把握产品废弃物治理员工第五阶段：可行性分析为了说明可行性的过程，下面就四个清洁生产方案进展了具体论述。这四个方案是从审 核小组产生的众多方案中选择出来的。1 .冷却系统的改造为了提高制冷力量，必需安装其次台制冷设备，这样可以增加合成反响器的进料量，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。安装其次套循环系统需要的冷却 水管道，反响器本身只需要再管道方面做有限的改动。市场上很简洁找到关于冷却系统的技 术，技术设备部门的工程师也生疏这些技术。反响器旁边有容纳制冷设备的空间。不要
3、要额 外的培训，但是由于反响器的进料量增加，必需为操作工制订的操作规程并进展相应的培训 和治理。2 .安装电脑把握的反响器装料和过程把握系统可以安装一台微电脑把握器对过程进展最优化把握。合成反响器上需要增加连线。由于 原料B在合成反响中完全转化，其流量可用来作为反响过程的把握参数，还要增加连线和管 道从而把握原料B的流量。这方面的技术相当简洁，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展额外的培训。3 .将原料D的5公斤包装袋改为可重复使用的200公斤包装桶这会削减包装铺张，避开向混料箱（配料）装料时的散落。由于财务部门负责定购，所以 必需通知该部门。需要制作的操作规程，并对操作工
4、人进展相关培训，同时还要添置的操作 设备。4 .修补漏洞和改进修理程序在实地调查中觉察很多泄露、管路堵塞、物料散落等问题，大局部马上做了修复。目前修 理工作仅仅在需要的时候才进展，也就是说设备在修理时已经无法使用了。作为技术设备部 门的一局部，修理科情愿重安排工作程序，以满足车间持续预防性修理打算的需要。由于加 大了工作量，所以需要增加技术人员和操作工人，但是财务部门不同意雇用的人员，因此增 加的工作量只能由有关部门和车间担当。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、修理组和聚烯燃一车间共同负责预防性修理，期望增加的修理工作量能够削 减设备的修理从而降低技术部门的工作量。此
5、项方案不需要进展额外的培训，但必需列出一 份任务清单并依据清单严格执行。作业9：初步分析通过下表5对上述4个方案进展初步分析，并确定哪些方案需要具体的技术、经济和环境评估？表5：清洁生产方案的初步分析方案涉及的变动实施难易投资本钱所需进一步评估估量实施时间人员设备简洁简单低高技术环境经济短中长冷却系统的改造电脑把握改用200公斤包装桶改进修理程序厂级领导依据审核小组的方案筛选结果，打算马上转变包装和进展预防性修理，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削减了 3%o作业10：实施有效的车间治理方案利用上述改进车间治理类方案的实施所取得的经济收益，估算
6、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：有效车间治理实施前后的经济效益比照工程（价格）实施前实施后差异数量（小时）价值（元/小时）数量（小时）价值（元/小时）经济收益（元/小时）输出产品（10元/公斤）副产品（50元/吨）COD （0.4元/公斤）总收益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响效率（一样的产率）和产品 质量状况下，反响器的进料量可增加约12%,总产出也可增加约12%,耗颖水量增加到18吨 /小时。同时，回收单元回收的原料A的重复使用率可到达100%。由于提高了原料A的重复使用率，COD可削减100公斤/小时。而配料、合成、冷却、蒸 发和回收操
7、作的耗电量则从190度/小时增加到200度/小时。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的根底上答题），并计算节约的操 作本钱，将计算结果填写到表7中。表7：冷却系统的改动对物料平衡的影响和估量节约费用工程（价格）实施前实施后差异数量（小时）价值（元/小时）坐4日一 奴里（小时）价值（元/小时）经济收益（元/小时）输入输入原料：A（2.7元/公斤）B（4.4元/公斤）C（1.7元/公斤）D（4.8元/公斤）颖水（0.7元/吨）电（0.4元/度）输出产品（10元/公斤）副产品（50元/吨）COD （0.4元/公斤）总收益据估算，冷却系统的改动扩容所需要
8、的投资金额为91万元（包括管道和设备），该企业一 年共300个工作日，依据题目所给信息进展经济评估。作业12：经济评估利用表8中给出的数据，评估改动冷却系统的经济可行性。要求至少计算出投资归还期 和净现值。表8：财务数据作业13：环境评估节约的操作本钱（每年）万元增加的操作和修理本钱无年度总节约万元贴现率12%折旧年限1()年工厂税率11%这项方案的环境效益是什么？聚烯崎一车间是否已经到达其制定的清洁生产目标?第六、七阶段：清洁生产方案的实施和持续清洁生产清洁生产审核小组对产生的清洁生产方案进展了筛选，并对局部初步可行的中高费方案 进展了可行性分析。依据评估结果，审核小组认为所提出的这四项中高
9、费方案均可行，即冷 却系统的改造、实现电脑把握、承受200公斤包装和实施预防性维护。审核小组打算将本轮 清洁生产审核取得的主要成果向厂级领导进展汇报。作业14：重要结论本轮清洁生产审核最重要的结论是什么？作业15：持续清洁生产提出几条明显应当实施的措施，使该化工厂的清洁生产能够持续下去。清洁生产审核练习题中华人民共和国环境保护部清洁生产中心1刖百本套练习题选取我国一家化工企业作为背景，结合清洁生产审核的过程，对清洁生产审 核的每一阶段进展逐步练习。在本练习中，每一阶段的第一局部都对工厂的相关状况进展了简要介绍，同时为学生供 给了完成作业所必需的相关信息。随着培训课程的逐步深入，针对每一道作业题
10、都会给出的 信息，大多数的作业都需要考虑此题之前给出的信息。特别说明的是，每一题仅与练习题中 此题之前供给的信息有关，与其后的信息没有直接联系。第一阶段：筹划和组织这家化工厂属于某化学工业集团公司，自从1956年建立以来，已经进展成为一家精细化学 品工厂，主要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、聚烯烧、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。厂里的主要设备建于1956年，现在仍旧可以使用，但是厂里领导认为这批设备已经过时，正 在寻求资金更设备。工厂的生产业务打算由厂里制订，整体战略打算则由总部制订；大的投 资须由总部来批
11、准；争辩开发任务以及投资工程的预备工作由工厂担当完成。工厂主要依据 长期订单来制作其生产打算，其它任务（如修理等）在工作分派上附属于生产，即依据生产需 要进展安排。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烧，共约 40种产品。在过去十年中，工厂为了到达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 了到达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力量，在两年 内将COD排放总量降低20%。作业1：治理层的参与至少找出一条在审核前工厂治理层可能提出的障碍
12、，对障碍进展分析并提出解决的办 法。这家工厂有6个主要生产车间，直承受厂级领导治理，并设有关心部门，例如财会部门、技 术设备部门（包括修理科、试验室和争辩开发科）和环保部门。该厂实行厂长负责制，总工程师 负责协作厂长工作。每个关心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帮助治理工作，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、修理工程师、操作工程师、过程把握人员和操作工，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构造示意图。厂级领导打算进展清洁生产审核后，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
13、的目的及其重要性，并选择一个车间进展重点审核，设立清洁生产目标。 因此，审核小组首先对车间主任进展培训，向他们介绍清洁生产的概念以及清洁生产审核的 相关学问。但是，由于工作负担，只有几个车间主任参与了此次培训。图1化工厂组织机构示意图作业2：审核小组依据图1,请帮助该厂组建清洁生产审核小组，注明每个审核小组成员的专长和职能, 并且说明审核小组为什么需要这种专长和这项职能。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，并提出抑制障碍 的方法。实行何种措施才能够使一般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?其次阶段：预评估审核小组所面临的首要任务是削
14、减废水排放。审核小组在启动预评估后，依据所把握的 数据资料，对各生产车间的产出、废水排放和能耗等状况进展了比较分析，结果如下：(1)无论在数量上还是价值上，两个聚烯煌车间的产出都是最高的；抗氧剂车间的产出 最低。(2)聚烯煌一车间COD产生量大约占全厂COD产生总量的50%o(3)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。(4)塑化剂一车间和溶剂车间的能耗较低，依据反响计量、计算，其能耗已接近于理论最 正确值。(5)审核小组认为两个聚烯烧车间和溶剂车间都存在较大的清洁生产潜力。(6)清洁生产审核工作启动后，聚烯燃一车间和抗
15、氧剂车间的工人都格外乐观，表示情愿 参与清洁生产审核工作。作业3：审核重点依据所给信息，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缘由。作业4：清洁生产目标假设工厂污水处理厂的处理效率不变，为了使COD排放总量降低20%,必需将COD产生 量降低20%o请为工厂和审核重点设定具体的、定量的清洁生产目标。第三阶段：评估聚烯煌一车间（生产用于溶剂型油漆的分散剂）由假设干个单元操作组成。第一步是合成 反响，后面是粗品的蒸发、冷却结晶、离心过滤、枯燥，形成最终产品。整个生产过程用到 四种原料（A、B、C、D）o在配料单元,这四种原料首先与工
16、艺水进展混合，之后被送到合成 反响器中进展反响。合成反响是放热的，用冷却水进展间接冷却。反响完毕后，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，该液体含有未反响的原料A,经过回收单 元处理后，一局部送回配料单元，其余的直接排掉。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燃一车间的工艺流程图（局部），包括配料、合成、一次蒸发和回收单元这几局 部单元操作，指出可能的污染物排放点。下面的表（1-3）中给出了化工厂合成反响及局部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
17、的。说明：（1）该车间生产过程的全部输入输出物料已全部标在表中；（2）合成反响过程中, 水不参与也不生成；（3）合成反响单元之后的工艺过程中，物料A、物料D、产品、副产品、 水等相互之间无化学反响。表1:合成反响单元的总输入总输入数量单位价格1.原料A输入730公斤/小时2.7元/公斤回收单元中回收利用局部300公斤/小时（含在4000公斤/小时 的回收水中，此处4000公斤/小时为 水量，不含300公斤原料A的数量）2.原料B226.4公斤/小时4.4元/公斤3.原料C261.6公斤/小时1.7元/公斤4 .原料D20.4公斤/小时4.8元/公斤5.水（包括工艺水与冷却水）8.4吨/小时0.
18、7元/吨6.电190度/小时0.4元/度表2：合成反响器的输出（合成溶液的成分）（单位：公斤/小时）合成反响器的输出数量L产品6262 副产品4443.原料A4364 .原料D9.75 .工艺水7300表3： 一次蒸发器的输出（一次母液的成分）（单位：公斤/小时）一次蒸发后的输出送到二次蒸发器（一次母液）送到回收单元（蒸出液）1 .产品5662 .副产品3983.原料A7.83844 .原料D0.28.55 .工艺水16454927作业6：物料平衡依据上述三个表的输入一输出数据画出合成、回收、一次蒸发器三个部位的物料平衡 图，利用物料平衡计算出以下内容：（1）合成反响器冷却系统的冷却水用量；（
19、2）回收单元排出废水的成分；（3） 一次蒸发器中的损失。依据上述信息画出聚烯煌一车间的物料流程图和物料平衡图。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公斤的袋中运送。在配 料区，每种原料分别同加的工艺水和回收单元中的回收液（原料A）混合。合成反响是放热的, 因此要用水冷却，反响产率依靠于反响温度。一次蒸发是用来除去多余的水和未反响的原料 A和Do由于缺少修理，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，局部过量（未反响）的原料A循环回到配料区，但由于合成反响器冷却系统的制冷量低， 目前只有其中的一局部被重复使用。在单元操作之间，液体原料通过管道运送，固体原料用
20、传送带运送。现场调查觉察管道上有几处泄漏。在操作中，随机抽取样品，手动把握生产过 程。合成、澄清工序同最终产物的洗涤都是分批进展的，其余工序的步骤都是连续进展的。 工厂的生产一天24小时分3班连续进展。合成工序的产率在80%左右（行业平均水平为85%） o 车间负责组织安排生产过程的各项操作，在车间的要求下修理组负责对设备进展修理。作业7：缘由分析分析上面练习中说明的废弃物产生的缘由，参照以下8条提示，从前面给出的信息推出 可能缘由：1 .原辅料及能源是否对废弃物的数量或成分有影响？2 .技术工艺是否对废弃物的数量或成分有影响?3 .设备是否对废弃物的数量或成分有影响?4 .过程把握是否对废弃物的数量或成分有影响?5 .产品是否对废弃物的数量或成分有影响?6 .废弃物本身特性是否对废弃物的数量或成分有影响?7 .治理是否对废弃物的数量或成分有影响?8 .员工素养是否对废弃物的数量或成分有影响?