郭建紅

（中國鋁業(yè)股份有限公司連城分公司，甘肅 蘭州 730000）

在傳統(tǒng)電解鋁工業(yè)中，一直伴隨著高能耗和高污染的問題。為解決電解鋁工業(yè)中的污染物問題，應該通過系統(tǒng)化、科學化的方法來對電解鋁工業(yè)設備進行綜合研究，找到關鍵問題，解決或降低環(huán)境污染的主要癥結(jié)。而生命周期評價（LCA）是一種可以對整個設備運行因素進行綜合評價的方法在環(huán)境保護、產(chǎn)品設計、設備運維及整個產(chǎn)業(yè)鏈都發(fā)揮著重要作用。因此，電解鋁工業(yè)設備運行因素綜合生命周期評估法對電解鋁工業(yè)意義重大。

1 電解鋁設備運行生命周期評估模型的建立

電解鋁工業(yè)中，設備運行的生命周期評價過程主要包括系統(tǒng)邊界的設定、生命周期清單構(gòu)建和評價方法的確定等三個過程。

（1）生命周期評價的系統(tǒng)邊界。在電解鋁設備運行因素綜合生命周期評價過程中，系統(tǒng)邊界主要指電解鋁設備生產(chǎn)整個過程包含的所有單元[1]。所以本文中的生命周期評價的系統(tǒng)邊界主要包括鋁原材料生產(chǎn)、設備生產(chǎn)與運輸、電解法制鋁生產(chǎn)過程、設備運維損耗以及設備污染物排放及廢棄物處理。通過采集近年來相關研究的數(shù)據(jù)，我們可以確定更為詳細的系統(tǒng)邊界[2]。

（2）生命周期評價的清單構(gòu)建。在對電解鋁工業(yè)設備的生命周期評價過程中，生命周期清單可以實現(xiàn)對系統(tǒng)邊界中的大量數(shù)據(jù)的輸入和輸出進行量化和匯總，因此，生命周期評價的清單構(gòu)建至關重要。我們通過研究近年來的研究和企業(yè)實際生產(chǎn)設備數(shù)據(jù)，構(gòu)建了細致的電解鋁工業(yè)設備運行因素綜合生命周期的生命周期清單[3]。結(jié)合實際電解鋁工業(yè)設備的更新?lián)Q代和結(jié)構(gòu)改革，我們對采集的數(shù)據(jù)進行歸納分析，并采用泰勒系列展開式對所有數(shù)據(jù)進行評價，將不符合生命周期評價的因素去除，確保所有數(shù)據(jù)的準確性以降低評價方法的誤差。本文采集的生命周期評價清單如表1所示。

表1 電解鋁工業(yè)設備運行生命周期清單

（3）生命周期評價的評價方法。評價方法是判斷生命周期評價模型是否準確的最重要過程，也是評價結(jié)果的主要影響因素。本文選擇的電解鋁工業(yè)設備生命周期評價方法為RECIPE方法。RECIPE通過選取生命周期清單中近年來的大量數(shù)據(jù)進行分析，通過與標準化數(shù)據(jù)進行對比，篩選出最為關鍵的影響因素，并把這些因素對模擬結(jié)果的影響量化，量化后的影響因素可以直接進行數(shù)值上的對比分析。

為了保證本文建立的生命周期評價的準確性，我們還進行了敏感性分析測試。通過對系統(tǒng)邊界和生命周期評價清單一個參數(shù)的改變得到的結(jié)果與為改變參數(shù)時的結(jié)果的比較，觀察參數(shù)變動對評價結(jié)果的影響程度，從而篩選出主要的影響因素，為解決電解鋁設備中的問題提供針對方案。

2 電解鋁設備運行生命周期評價實例研究

為了評估電解鋁工業(yè)設備運行因素對實際生產(chǎn)生活情況的影響，我們對中國鋁業(yè)連城分公司的電解鋁工廠進行實例分析，進行系統(tǒng)的生命周期評價。

2.1 實例分析的數(shù)據(jù)采集

對甘肅地區(qū)的電解鋁工廠的電解設備進行統(tǒng)計，主要的數(shù)據(jù)來自于相關文獻和企業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。根據(jù)中國鋁業(yè)集團相關報表獲取的電解鋁生產(chǎn)設備運行的消耗和折損數(shù)據(jù)。

查閱資料后發(fā)現(xiàn)，蘭州市電解鋁行業(yè)全省占比較大，年產(chǎn)量達到90億噸，電解鋁設備接近2000臺，電解鋁排放污水達300噸。

2.2 實例分析的評價過程

為了對電解鋁工業(yè)設備運行因素進行綜合的生命周期評價，我們對蘭州市電解鋁工業(yè)設備進行完整的生命周期評價。首先我們根據(jù)蘭州市電解鋁企業(yè)的案例，篩選出電解鋁工業(yè)設備的關鍵影響因子，然后通過本文建立的生命周期評價方法，確定實際評價模型的邊界條件和生命周期清單。最后，將我們收集到的實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)代入生命周期評價中去，對電解鋁設備運行產(chǎn)生的環(huán)境影響進行評價。

2.3 實例分析的評價結(jié)果

我們通過對生命周期評價模型的計算，得到如表2的實驗數(shù)據(jù)。

表2 生命周期評價結(jié)果

通過對蘭州市電解鋁工業(yè)設備的生命周期評價結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，電解鋁工業(yè)的關鍵設備是電解槽和熔煉爐，造成的環(huán)境影響也主要與二者的熔煉、冷卻水等相關。通過對采集數(shù)據(jù)的生命周期評價模擬結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)：電解鋁設備生產(chǎn)1t原材料，對水資源、生態(tài)環(huán)境和金屬資源耗竭的影響因子分別為27.45kg、37.65kg、9.71kg。將實驗結(jié)果與全國層面的實際數(shù)據(jù)進行對比發(fā)現(xiàn)，本文對蘭州市電解鋁工業(yè)設備的評價結(jié)果符合蘭州本地電解鋁行業(yè)設備發(fā)展和影響規(guī)律，綜合生命周期評價誤差不大，該生命周期評價模型預測結(jié)果準確并能夠較好的預測未來一段時間的電解鋁行業(yè)設備的趨勢。

3 結(jié)語

本文通過生命周期評價模型的建立，對我國電解鋁工業(yè)設備運行因素進行了綜合而全面的評價。為了確定該生命周期評價結(jié)果的準確性，我們對甘肅的電解鋁工業(yè)設備進行了實例量化分析。通過對實際情況的LCA評價，實現(xiàn)了對電解鋁工業(yè)設備對環(huán)境影響的分析目的。得到的主要結(jié)論有。

（1）本文通過邊界條件選擇、生命周期清單建立和評價方法的判定建立的電解鋁工業(yè)設備運行因素綜合生命周期評估系統(tǒng)與實際數(shù)據(jù)相吻合，說明該評價準確性較高。

（2）通過對甘肅地區(qū)的電解鋁工業(yè)設備進行實際的生命周期評價，再次驗證了本實驗評價模型的準確性。同時從分析結(jié)果可知，電解鋁工業(yè)設備對礦石資源耗盡、水資源污染有著巨大的影響。因此，在今后的電解鋁工業(yè)設備的發(fā)展過程中，應該注重電解鋁工業(yè)設備的改進創(chuàng)新，更加注重污染物的排放達標和治理，達到可持續(xù)、綠色發(fā)展的目的。