裴 燏，戴秋香，呼世斌

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100； 2.中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

電子電器開發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)成為一個國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。我國改革開放30年來，電子工業(yè)飛速發(fā)展，從開發(fā)到生產(chǎn)，已經(jīng)占據(jù)了全球的半壁江山。產(chǎn)業(yè)每年增長速度超過30%，電子電器進(jìn)出口總額占到35%以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模連續(xù)多年來在全國各行業(yè)中排在前列。如何有效地控制電子電器企業(yè)的環(huán)境污染，防止其在空間上擴(kuò)散，在總量上突出。首先要提高資源的有效利用率，我國電子產(chǎn)品制造業(yè)屬于傳統(tǒng)的發(fā)展模式，對不可再生資源的依賴性較大。因此，為了提高資源有效利用率和回收有用資源，利用物質(zhì)守恒定律開展物料流動分析，學(xué)習(xí)歐盟國家先進(jìn)的方法和手段，已經(jīng)成為電子企業(yè)的一個必然選擇。

1 物料流動分析的基礎(chǔ)理論——質(zhì)量守恒定律

質(zhì)量守恒定律是物料流動分析的重要理論基礎(chǔ)。在特定的時期輸入一個系統(tǒng)的物質(zhì)的總量等同于同一時期（或一個流程工期內(nèi)）輸出該系統(tǒng)的物質(zhì)的總量之和。對于工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)來說，外部所提供的輸入物質(zhì)進(jìn)入生產(chǎn)過程，經(jīng)過加工、制造等過程，一部分成為產(chǎn)品，其余部分廢品或污染物進(jìn)入到自然環(huán)境中去，而整個過程中的輸入量恒等于輸出量。如果過程是一個連續(xù)的系統(tǒng)，可以不考慮工藝過程中儲存的量[1]。

電子生產(chǎn)企業(yè)物料守恒可以按批次進(jìn)行物料平衡分析，即進(jìn)入生產(chǎn)過程某一批次的物料總和等于該批次物料輸出總量之和。但是，電子企業(yè)生產(chǎn)物料種類極為復(fù)雜，所用的原材料、元件、各種藥劑多達(dá)幾百種，因此，為了能使研究問題簡單化，或有明確的輸入輸出結(jié)果，一個分析系統(tǒng)，只能進(jìn)行一種或幾種相關(guān)物料的流動分析。

2 物料平衡關(guān)系與平衡圖

2.1 全部物料平衡關(guān)系

圖1 物料流動分析平衡圖

圖1即是根據(jù)質(zhì)量守恒定律繪制的物料流動平衡圖，平衡關(guān)系可用下式表示。

2.2 物料投入產(chǎn)出平衡圖

對于復(fù)雜的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，通常把系統(tǒng)當(dāng)作“黑箱”，分析其物質(zhì)的輸入輸出量，它主要研究系統(tǒng)的物質(zhì)流入和流出，也是本研究對電子電器生產(chǎn)物料流動分析的主要方法[2]，其物料平衡關(guān)系符合式（1）。

3 物料流動平衡分析

3.1 物料流動分析對象選擇

進(jìn)行物料平衡分析的對象應(yīng)是企業(yè)重點(diǎn)工藝過程，包括嚴(yán)重的污染環(huán)節(jié)或過程、環(huán)境壓力大和公眾反映強(qiáng)烈的工藝、能耗大的環(huán)節(jié)或部位，還包括有明顯清潔生產(chǎn)機(jī)會的環(huán)節(jié)或過程[3]?？筛鶕?jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況確定建立物料平衡的方法。對工藝比較簡單的生產(chǎn)過程，將所有輸入輸出物料納入到一個物料平衡中。物料平衡可以對一個廠區(qū)、一個車間、一個工段、一個系統(tǒng)（流程）或一個裝置（反應(yīng)器、節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行，如何選擇以便于研究分析問題，找到投入產(chǎn)出關(guān)系為準(zhǔn)[4]。

圖2 黑箱系統(tǒng)物料流動分析平衡圖

選擇物料流動分析的過程具有明顯的邊界，相對獨(dú)立的封閉系統(tǒng)，物料流入流出清楚，數(shù)據(jù)可得，生產(chǎn)記錄完整。

3.2 物料流動分析數(shù)據(jù)獲取

3.2.1 收集物料流動數(shù)據(jù)的方法

如果企業(yè)具備連續(xù)性生產(chǎn)能力，那么在收集數(shù)據(jù)時要不間斷地考察企業(yè)72 h的生產(chǎn)狀況，以每天、每小時、每個班次的數(shù)據(jù)平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

例如對水資源進(jìn)行物料平衡分析時，有些企業(yè)按天、按月觀測的用水?dāng)?shù)據(jù)波動較大，還有些企業(yè)存在淡旺季的特殊生產(chǎn)情況，那么需要按照全年的數(shù)據(jù)進(jìn)行物料平衡分析。

對于周期性生產(chǎn)的企業(yè)，連續(xù)考察至少3個生產(chǎn)周期，認(rèn)真收集每個周期的數(shù)據(jù)，用每個周期數(shù)據(jù)的平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

當(dāng)確定了數(shù)據(jù)收集方法后，可以將收集的數(shù)據(jù)按照產(chǎn)品的單位消耗進(jìn)行計算。例如企業(yè)一個周期收集的數(shù)據(jù)或連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)一個班次，物料整理時按照每生產(chǎn)1 t產(chǎn)品進(jìn)行，最后得出結(jié)果。

3.2.2 物料平衡數(shù)據(jù)獲取方法

在物料流動分析過程中，對于物料平衡數(shù)據(jù)的獲取有以下3種方式：

3.2.2.1 現(xiàn)場實(shí)測法

實(shí)測法是數(shù)據(jù)獲取的首選方式，它能以最快、最直接的方式反應(yīng)企業(yè)的情況，但是要求較高，需要企業(yè)有完善的計量設(shè)備，并且存在一些弊端，可能會中斷企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)。現(xiàn)場實(shí)測法在連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)完成較為困難。

3.2.2.2 資料查詢法

資料查詢法數(shù)據(jù)的取得，主要是通過企業(yè)以往的生產(chǎn)報表、產(chǎn)排污報表進(jìn)行查詢來取得數(shù)據(jù)。此種方法較為簡單，但是存在一定的弊端，因?yàn)椴槿〉馁Y料中沒有涉及到原輔料在運(yùn)輸、儲存過程中的損失，準(zhǔn)確性稍差。

3.2.2.3 進(jìn)行測算法

對一些計量設(shè)施不完善、基礎(chǔ)資料欠缺的企業(yè)，測算方式比較適用。測算是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)、設(shè)計工藝的轉(zhuǎn)化率、配料比等數(shù)據(jù)進(jìn)行。這種方法是按照設(shè)計值進(jìn)行的，但是在生產(chǎn)中，測算數(shù)值的準(zhǔn)確性難以控制，因?yàn)楣と嗽诓僮鲿r對參數(shù)的控制會存在偏差。

在企業(yè)獲取物料平衡數(shù)據(jù)時，根據(jù)實(shí)際情況來選取合適的方法。計量設(shè)備比較完善的企業(yè)，優(yōu)先選擇實(shí)測法，然后再考慮資料查詢法，最后考慮測算法。這3種獲取物料平衡數(shù)據(jù)方法的精確性是逐次降低的。

4 物料平衡結(jié)果的分析

4.1 物料流動平衡分析

利用物料平衡圖進(jìn)行分析，大致發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程污染物產(chǎn)生的環(huán)節(jié)和物料的流向，然后分析物料平衡的結(jié)果。

第一，判斷物料流動數(shù)據(jù)。如果投入和產(chǎn)出相差不小于5%，表明該物料平衡數(shù)據(jù)是錯誤的。要從以下方面分析錯誤原因：繪制物料平衡圖時，是否在物料種類輸出、輸入時出現(xiàn)漏項(xiàng)現(xiàn)象，需要對數(shù)據(jù)重新核查，將漏掉的數(shù)據(jù)補(bǔ)齊；在實(shí)測數(shù)據(jù)的時候，計算設(shè)備是否存在誤差，應(yīng)對計量設(shè)備重新校正后重新實(shí)測；當(dāng)采用測算方法時，應(yīng)檢查參數(shù)的選用是否正確，重新進(jìn)行測算。通過以上對錯誤的分析，如果結(jié)果相差在5%之內(nèi)，說明此次物料平衡分析結(jié)果是有效的。

第二，對分析過的有效的物料平衡結(jié)果進(jìn)行分析，從以下三個方面入手：分析流失物料的原因、數(shù)量、種類和排放產(chǎn)生的污染物的情況；通過和相似企業(yè)進(jìn)行對比來分析本企業(yè)資源利用的情況，找出中間的差距，對企業(yè)的主要原材料的利用率進(jìn)行詳細(xì)的分析；廢棄物是否對環(huán)境、工人的健康、生產(chǎn)產(chǎn)生不良的影響[5]。

4.2 解決方案

由工作小組提出和實(shí)施解決方案，生產(chǎn)部門具體實(shí)施。具體方法、步驟如下[6]：

4.2.1 產(chǎn)生方案

廣泛發(fā)動群眾征集，全員參與，保質(zhì)保量。由工作小組組織全員征集，工程技術(shù)人員參與，專家組參與、指導(dǎo)。

4.2.2 征集方式

召開車間工人、管理人員和廠有關(guān)職能部門參加的專題會議，廣開言路、集思廣益；設(shè)立合理化建議箱，收集單位和個人意見。

4.2.3 方案基本類型

方案的基本類型為：加強(qiáng)管理；原輔材料改變與能源替代；改進(jìn)工藝技術(shù)；優(yōu)化生產(chǎn)過程控制；廢棄物回收利用和循環(huán)使用；員工激勵及素質(zhì)提高；設(shè)備維護(hù)與更新；產(chǎn)品更新與改進(jìn)。

4.2.4 分類匯總方案

對所有方案按8個方面列表筒述與預(yù)估。由工作小組按可行的方案、暫不可行的方案、不可行的方案進(jìn)行分類匯總。

4.2.5 篩選方案

通過初步篩選或權(quán)重總和計分排序篩選與匯總。由工作小組組織環(huán)保、技術(shù)、工藝、生產(chǎn)等部門對方案進(jìn)行篩選，篩選出1～2個方案。

根據(jù)物料平衡分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)企業(yè)在生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理存在問題，同歐盟等發(fā)達(dá)國家的情況與清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)行清潔生產(chǎn)分析，找到解決辦法，有針對性地提出可使企業(yè)實(shí)現(xiàn)物耗和能耗降低、生產(chǎn)效率提高、減少成本的解決方案。

[1] 劉剛，陳玉成.清潔生產(chǎn)審核過程中的物料平衡技術(shù)與方法探討[J].三峽環(huán)境與生態(tài)，2011，33（2）：38-42.

[2] 孫大光，呂川.清潔生產(chǎn)審核目標(biāo)設(shè)置與驗(yàn)證新方法—EP相對法[J].四川環(huán)境，2011，30（4）：93-95.

[3] 魏金秀，汪永輝，李登新.國內(nèi)外電子廢棄物現(xiàn)狀及其資源化技術(shù)[J].東華大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，31（3）：133-137.

[4] 魏邦億，韓盛.淺議引入精益化生產(chǎn)管理的清潔生產(chǎn)審核方法[J].新疆環(huán)境保護(hù)，2009，31（3）：41-43.

[5] 王豐豐.電解鋁生產(chǎn)清潔生產(chǎn)審核[J].遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，2007，27（2）：34-36.

[6] 張浩，汪鯤，曹永德，等.煉化企業(yè)物料平衡介紹及實(shí)施方法和策略技術(shù)[J].數(shù)字石油化工，2009（10）：150-153.