铝冶炼清洁生产评价体系研究

铝冶炼清洁生产评价体系研究何德文文呈柴立元杨晓光宋丹娜黄良辉金艳(中南大学冶金学院环境工程系)摘要：从我国铝冶炼行业及其清洁生产评价现状出发，提出铝冶炼清洁生产评价体系的实施方案;依据生命周期评价理论，确定了铝冶炼行业各个部门的具体清洁生产评价指标，分析了其等级划分方法和应用前景，为清洁生产在铝冶炼行业的实施推广提供指导。关键词：铝冶炼清洁生产评价指标一、我国铝冶炼行业及其清洁生产评价指标体系研究现状随着《中华人民共各国清洁生产促进法》的颁布与实施，清洁生产的概念已逐渐深入到了各行各业。清洁生产是一种有别于传统末端治理的新型环保思想，它将整体预防的环境战略持续应用于生产全过程，在做到提高企业效益的同时，尽可能的减少人类对环境的风险，以期达到节能、降耗、减污、增效的目的。铝冶炼行业是国民经济的重要基础产业，也是高能耗、重污染的粗放型模式的工业部分，长期以来我国铝冶炼行业沿袭“高投入、粗放经营”、“先破坏、后治理”的传统发展模式，致使资源浪费惊人，环境污染严重，不可避免地面临着可持续发展与资源有限的矛盾、资源开发与环境保护之间的矛盾川。目前，国内铝行业与国外发达国家同类行业相比，不管是能耗还是环境保护都存在明显差距。氧化铝生产能耗是国外的1.3倍，即便是采用了拜尔法的企业，其能耗也比国外高;电解铝产生对生态环境造成严重危害的含氟和沥青烟气;此外还有粉尘、赤泥等污染⋯⋯铝行业面临的形势十分严峻。因此，我国铝冶炼行业急需大力推行清洁生，在源头上预防和削减污染，同时给企业带来经济效益和环境效益。但是，如何以清洁生产的理念和方法指导铝冶炼的生产过程，什么样的铝冶炼企业能成为清洁生产企业，国内目前还未见系统完整的研究成果，因此也还没有统一的规范和标准出台，致使对铝冶炼开展的清洁生产审计难度较大。研究制定铝冶炼行业的清洁生产评价指标体系，一方面可以防止生态破坏，保护国民健康，促进经济发展，另一方面又可以为铝冶炼行业开展清洁生产提供标准导向和技术支持，将低效益、重污染、高能耗的厂家从行业内淘汰，提升行业整体的国际竞争力，促进我国铝工业的可持续发展。二、铝冶炼清洁生产实施方案的提出清洁生产是工业可持续发展的一项重要战略，也是实现污染控制重点由末端控制向生产全过程转变的重大措施。近年来，国内开展清洁生产审核的企业数呈逐年上升趋势。清洁生产(污染预防)已被工业企业所接受并将向纵深全面开展。采用清洁生产技术可彻底解决我国铝冶炼行业的环境污染问题，可以起着短期强制性行政措施所起不到的作用。而铝冶炼清洁生产评价指标的建立，将在全行业内推动清洁生产的顺利开展，使铝冶炼过程朝清洁、标准和规范化迈进。这将大大有利于从源头上减少污染物的排放，减轻环境污染，提高环境质量，以促进铝行业可持续的发展，意义非常重大。铝冶炼行业的清洁生产就是在生产过程中，尽量节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，在全部排放物和废物离开生产过程以前，减少它们的数量和毒性;另对产品而言，清洁生产策略旨在减少产品的整个生命周期中(从原材料的冶炼到产品的最终处置)对人类和环境的影响。铝冶炼清洁生产的实施方案包括:冶炼过程中清洁的能源、清洁的生产过程、清洁的产品，其基本要素见图1所示。图1铝冶炼清洁生产实施方案由上可知，铝冶炼清洁生产是个相对性的概念，是与现有的生产技术比较而言的，因此评价一项具体的铝冶炼清洁生产技术，主要是与它所替代的生产技术进行相应的比较，有时也需要在不同的清洁生产技术方案之间进行权衡。目前由于清洁生产的评价，还处于不断研究和完善过程之中，至今还没有公认的、法定的方法。本文在我国现有有色冶金工业技术改造或新产品开发评价方法基础上，从技术、经济和环境三方面对铝冶炼清洁生产技术评价指标进行了探讨。（一）铝冶炼清洁生产指标的设定原则清洁生产指标设定的正确与否关系到评估工作全过程的科学性和可操作性。从清洁生产的战略思想和内涵看，指标体系应把握好三个环节的要求：即对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量和毒性；对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响;对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。从我国铝冶炼行业的实际情况看，指标体系的重点应是前两个环节，而这两个环节又可以技术、经济和环境指标来衡量。这些评价指标应当体现以下原则：1.符合清洁生产的思路，体现预防为主的原则，指标体系不考虑末端治理；2.针对典型工艺设定评价指标，该典型工艺能基本反映企业的总体生产状况，从而避免针对某一单项技术建立技术要求；3.力求实用和可操作性，尽量选用铝冶炼行业和环保部门常用的指标，以易于企业和审核人员的理解和掌握；4.既要考虑指标体系构架的完整性又要考虑到体系在使用时数据的易得性；5.要符合产业政策和铝行业的发展要求；6.在开发中保护，在保护中开发，生态保护和污染防治并重，生态保护和生态建设并举。(二)铝冶炼清洁生产指标的评价方法目前国内有关铝冶炼清洁生产评价指标的研究还处于起步阶段，相关文献显示，大多评价方法还只是文字叙述型的定性评价，定量方法一般也只是单目标评价。在总结借鉴国内外相关行业清洁生产指标评价方法的基础上，结合我国铝冶炼行业自身的特点，我们提出了包括技术、经济以及环境三个层次的、较为系统完整的多目标评价方法。1.技术评价指标技术评价的主要目标在于确定某项成果技术上的先进性和优越性，估量某个方案是否可实现，是否适应当时的实际情况，需要具备哪些具体条件以及对目前的生产困难造成的影响。其具体评价指标应包括：①技术的先进性、新颖性，是否是专利技术；②技术的安全、可靠性;③原材料供应是否有保证；④成熟程度，是否需要再作小试、中试，有无实施的先例；⑤对设备的要求，标准型还是非标准型，安装是否有特殊要求；⑥产品质量是否有保证；⑦对生产能力有无影响等。在进行铝冶炼清洁生产技术评价时，应根据该项技术的性质和特征有重点地进行，主要选择与被替代技术有明显差别的内容加以比较;在征询意见方面，不但应征求技术专家的意见，也应广泛吸收制作、管理人员的参与。2.经济评价指标经济评价在于开发和应用清洁生产技术过程中各种投入的费用和所节约的费用以及获得的各种附加效益，确定该项技术在经济上的可盈利性或可承受性。经济评价方法可采用动态分析和静态分析相结合，以动态分析为主。对一项清洁生产技术的经济评价应采取财务分析的方法，在企业层次上分析测算项目的效益和费用，考察项目的获利能力、清偿能力以及外汇效果等财务情况，以判断项目财务上的可行性。进行财务评价的主要指标有:投资利润率、投资利税率、财务内部收益率(FIRR)以及投资回收期。进行清洁生产经济评价的关键在于收集完整的费用数据，而各项费用随不同方案有所变化，主要体现在以下几方面：①原材料费用；②能源和公共设施费用(燃料、电、蒸汽、水等)；③维修费；④废料的处理或处置费用(废料收集费、运输费、处理费、管理费、排污费等)；⑤事故赔偿费；⑥产品的效益等。在上述计算的基础上再比较各项目财务评价的指标，最终确定铝冶炼清洁生产的经济评价指标。3.环境评价指标对一项技术或一个方案所进行的环境评价，看它是否能够促进可持续发展，具体可以从它的资源利用水平和废料排放水平两方面进行。①资源利用水平资源利用水平可用单位产品产量或产值的能耗、物耗和水耗等来描述;在考虑资源利用水平时，应从下面几个因素进行：所需劳动力的投入；占地面积；短缺资源的进口和原材料使用；废料利用的可能性;废品回收、再生、重复的可能性等。对于资源利用水平的评价，目前有两种定量的评价方法：a.耗能指标式中:cij——表示各耗能单元或设备、产品等的各种能源消耗量；fi——表示各种能源转换为煤(或油)当量的转换系数；n——表示能源种类总数；m——表示单元、设备、产品数。b.资源生产力资源生产力是针对某一生产过程或某一产品，不但考虑资金、人力的支出，同时也考虑了资源消耗，其相应折算式如下：②废料排放水平废料排放水平是指单位产品产量和产值的三废排放量、污染物排放量；它可用废物产率指标来衡量：式中：废物产生量为进料与销售商品量之差，产品产量为销售之产品，t。对铝冶炼清洁生产技术在进行环境指标评价时，过程中有害于身体健康、生态、环境的各种因素；的废料和废品对环境的影响。(三)铝冶炼清洁生产评价指标的分类清洁生产指标体系是为评价一个项目是否符合清洁生产目标而制定的，清洁生产指标应遵循容易量化、数据易得，并考虑产品生命周期的全过程的基本原则。依据生命周期评价理论，主要围绕铝冶炼行业的生命周期展开分析。针对铝冶炼的生产特点，评价指标应能覆盖原材料、生产过程和生产管理的各个主要环节，因而铝冶炼清洁生产评价指标可分为四大类:生产工艺与装备指标、资源能源利用指标、污染物产生指标和废物回收利用指标。由于铝冶炼工业大体可划分为氧化铝生产、炭素阳极生产和电解铝生产三大部门。因此，上述四大类指标在这三个生产部门又包含了各自的具体指标，详见表1。要求所设计的各项指标均采用铝冶炼行业和环境保护部门最常用的指标，易于了解和执行。1.要求各项指标的采样和监测按照国家标准监测方法执行；2.每个采样点应至少选取三组以上样品进行数据分析；3.污染物产生指标系指末端处理之前的指标，应分别在监测各个车间或装置后进行累计；4.铝冶炼清洁生产评价指标等级确定。清洁生产指标评价指标可采用百分制进行分级。首先对各指标按专家评分标准进行打分，然后分别乘以各自的权重值，最后累加起来得到总分。通过总分比较能够基本判定建设项目整体所达到的清洁生产程度。总体结果可划分为五个等级进行定量评价。清洁，指标分数，85；较清洁，70～80；一般，55～70；较差，40～55；很差，40。由于清洁生产是一个相对的概念，因而清洁生产指标的评价结果也是相对的。如果一个项目综合评分结果大于85分，从平均的意义上说，该项目原材料的选取对环境的影响、产品对环境的影响、生产过程中资源的消耗程度以及污染物的排放量均处于同行业国际先进水平，则该项目属“清洁生产”项目；同理，若综合评分结果在70~85分之间，可认为该项目总体上处于国内先进水平，部分指标处于国际先进水平，属“比较清洁”；若综合评分结果在55~70分之间，可认为该项目为清洁生产程度“一般”，即总体在国内处于中等水平；若综合评分结果在40~55分之间，可判定该项目清洁生产程度“落后”，即该项目的总体水平低于国内一般水平，其中某些指标的水平在国内可能属“较差”之列；若综合评分结果在40分以下，则可判定该项目为完全不符合清洁生产要求，属于“很差”等级，其生产水平处于国内末等，不仅消耗了过多的资源、产生了过量的污染物，而且在原材料的利用以及产品的使用及报废后的处置等多方面均有可能对环境造成超出常规的不利影响，故应从行业内淘汰。上述五个等级的划分为易于量化的评价指标，但由于清洁生产评价指标体系涉及面广、完全量化难度大，在实施过程中应针对不同的评价指标确定不同的评价等级。可将其中难于量化的指标(如生产工艺与装备指标、废物回收利用指标、环境管理指标等)分为三个等级做定性评价。具体评价指标数值的确定本着操作性强，同时激励企业不断进步为宗旨，可根据国际先进、国内领先和国内一般水平将各指标分为一级、二级和三级。四、多目标评价指标体系在铝冶炼行业的应用前景根据多目标评价指标体系对铝冶炼企业的生产、实践进行评价、分析以及排序，可确定铝冶炼企业的清洁生产等级。根据各指标中的相应权重，分析各评价指标对整个生产工艺流程的影响因子，使企业在生产实践过程有针对性、有选择地分配企业中的各种资源，从而达到资源优势最大化。使用有关数据进行对未来的预测，并对预测结果进一步从经济活动做出合理性分析。在铝冶炼行业清洁生产中体现在如何通过调整各评价指标来达到在经济效益最大化的基础上，产生的污染最少。若某企业清洁生产不达标，可通过分析其特定的生产工艺流程的各具体指标与理想最优化之间的差距，发现实际生产实践过程中的不足，并有针对性地予以改进。应该指出，完好、可信的预测，有时需要反复调整，各步骤之间有时需要反馈，有时要改变样本数，有时还要补充某些信息或数