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环境工程基础节能灯的产品生命周期评估班级:11级地质一班组长：王随军20113330组员：余文博20113326组员：倪振华20113327组员：梁培20113328组员：张迪20113329节能灯的产品生命周期评估一、概述：1.1、意义：节能灯是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备。2008年国家启动“绿色照明”工程，城乡居民和企业使用中标企业节能灯享受定比一例的补助。节能灯的推广意义重大，然而，废旧节能灯的回收利用机制尚未空白，其对环境的影响也越来越受人关注。小组以生活中使用广泛的节能灯为研究对象，依据浙江阳光集团股份公司图1.1-1：遍布教室的节能灯公布的部分数据和报告，对节能灯的生产、使用到废弃回收等一应生命周期过程进行了有关环境方面的评价与评估。组成员各抒己见、各尽其能，在充分整理分析文献的基础上，充分利用自己的才智，为小组提供了不少贡献性的方法、建议和结论，并锻炼了各自的调查研究的能力。1.2、节能灯的工作原理：节能灯通过电子镇流器给灯管灯丝加热，灯丝的电子粉发射电子，电子碰撞充满于灯管内的氩原子，氩原子碰撞后取得了能量后撞击内部的汞原子，汞原子在吸收能量后跃迁产生电离，并发射紫外线，紫外线激起荧光粉发光。灯管两端电压直接经过等离子态导通并发出紫外线，紫外线激起荧。由于荧光灯工作时灯丝的温度较白炽灯低，所以其寿命和热能的散失均较白炽灯低、寿命较长，所以较白炽灯节约电能.1.3、内容：依据LCA（lifecycleassessment）原则，小组把本次对日光灯的产品生命周期评估的调查研究内容包括：产品清单分析、影响评价和结果讨论三大部分。其中影响评价包括定性和定量两种方法的评价。1.4、技术现状：相对于白炽灯的热发光原理，白炽灯以巧妙的绕过这一阶段而达到其对能源、资源的节约的性能；但节能灯中电子粉、汞蒸汽、氩氦蒸汽和荧光粉等对特殊资源（特别是稀土资源）的依赖交大，同时目前此类的替代产品远不尽人意；并且，节能灯的回收在循环阶段在目前中国仍然是一空白，进而使节能灯陷入了‘“生前节能，死而污染”的窘境。二、产品清单分析：从节能灯制作的原料采集到原料的废弃回收，产品生命周期可分为以下阶段：原料采集与加工、制作与包装、销售与运输、使用、废弃与在循环。图2.0-1：产品生命周期示意图产品对环境造成的影响，不仅只着眼于污染物的排放，同时还需考虑到资源、能源的效益与消耗情况。2.1、原料采集与加工：如图2.1-1示：节能灯主要可以分为上部（两旁）的灯头结构和下部（中间）的灯管部分组成。灯头部分集中有灯座、灯壳、护罩、集成电路板；灯管中延伸有发光板（荧光粉）、灯丝（涂有电子粉）、灯罩、并充满氩氦汞蒸汽。图2.1-1：某品牌节能灯产品分解图节能灯灯座采用复合型节能材料；灯壳采用高效散热的铝材；护罩采用高强度的塑料；集成电路板集成了硅、锡、铜等金属资源；光源上的荧光粉则是采用矿业上的稀有金属提炼制而成。灯罩为隔绝节能灯和外部环境、了高透光度的玻璃材料；此外、加之灯管内的填充气体，组成了节能灯的必要材料。节能灯原料的加工与采集从不同程度上对资源和环境以及能源造成了一定的消耗、包括原料的加工、金属的开采与冶炼、废弃金属的回收与二次利用、材料的运输等。间接中对环境、资源造成一定的消耗。2.2、产品的制作与包装：节能灯的生产包括光源、镇流器生产以及整灯总装，工艺流程及产污环节见图4和图5。图2.2-1:光源生产工艺流程及产污环节电路板插件机插装点胶、贴片波峰焊测试焊接连线分板贴标签试亮老化功率测试装配老练检验移印包装入库废气G1-2废气G1-3固废S1-2固废S1-3固废S1-4光源、灯具图2.1-2镇流器及整灯总装生产工艺流程及产污环节节能灯的制作加工一方面需要能源的支持、另一方面需要固定和专备的厂房生产空间及其他资源的支持；劣质产品的淘汰、产品加工时的三废的排放和材料的过剩等均对环境资源能源造成了一定的污染和消耗；另外工作生产和管理人员的生活生产及产房的绿化和冲洗也会造成一定的污染和资源消耗。2.3、产品销售与运输节能灯从产地到销售地的运输、运输过程的产品的破损和销售以及售后的服务等均会通交通工具等间接的工具对环境和能源造成一定程度的污染和浪费。2.4、产品的使用：节能灯的使用包括产品的初次使用以及二次利用。期间对产品的使用供应的能源、产品的不合理利用、以及维修和通过节能灯的能源泄露（如热泄露、光污染、光电的泄露）等亦会有对环境和资源的影响。2.5、产品的废弃与再循环：产品的废弃包括以上生命过程中的废弃。一方面、产品的随意丢弃会造成资源和环境的污染和浪费；另一方面、日光的回收技术在我国乃至世界还不甚健全，因此一些资源无可奈何的浪费；在者，节能灯废弃后，灯管里的各种蒸汽散发至空气中，并最终造成土壤的污染。三、影响评估3.1、产品生命周期定性评价依据产品的上述生命周期过程，小组讨论给出如下表3.1-1的定性评估：原材料采集与加工产品的制作与包装产品销售与运输产品的使用产品的废弃与再循环资源12343能源11233固体废料32244废液32243废气32143表3.1-1：节能灯的环境责任表最终产品的环境责任率R=0.653.2、产品生命周期定量评价3.2.1、材料采集与加工阶段表3.2.1-1列出了1支节能灯相应的原配料需求量。名称单位数量芯片PCS1金线卷8.4*10^-5封装料个1支架个1模条个0.01粘合剂克1铝型材克60驱动电源个1铝基板块0.03胶垫片0.03玻璃块0.01密封条条0.03LED灯杯壳个0.1LED工矿灯壳个0.002AB胶及环氧树脂克10表3.2.1-1：主要的原配料消耗表3.2.2、节能灯的制作与包装阶段本阶段的主要污染因素为：锅炉烟气、锡尘废气、荧光粉粉尘和废气苯、噪声、生产废水、生活污水、锡渣、金属屑、不合格产品及原件、灯具安装产生的边角料、包装废料、生活垃圾等。1、废气本阶段废气主要是煤粉锅炉燃烧后产生的烟尘和SO2及NO2;生产过程中焊接产生的锡尘、荧光粉配胶时产生的荧光粉粉尘、点胶、封胶、备胶时散发出的废气苯,均属无组织排放.2、废水废水实行雨污分流，废水由生产废水和生活污水组成。生产废水来源于超声波清洗工序和地面冲洗水，沉淀后全部用于的绿化用水。生活污水主要来自生产、管理人员的日常生活和食堂外排污水,通过一体化污水处理设施处理达标后,排入云中河.3、噪声噪声源主要为锅炉鼓、引风机以及水泵运行时的噪声,根据类比分析，噪声声级值约70-90dB（A）。4、固废本项目固体废物主要包括以下部分：①切筋和划片时产生的金属屑、灯具安装时产生的边角废料②焊接时产生的锡渣③废弃包装料④生产用锅炉的灰渣⑤生产人员的生活垃圾本阶段每生产制作一直节能灯主要污染物及排放估计列入表3.2.2-1内容类型排放源(编号)污染物名称处理前产生浓度及产生量(单位)排放浓度及排放量(单位)大气污染物锅炉烟尘8.75g0.3mg/m30.44g0.015mg/m3SO22.0g2*10^-4mg/m30.3g3.4*10^-5mg/m3焊接工序锡尘（有组织排放）0.52mg/m33mg0.52mg/m30.6mg胶类废气苯（无组织排放）0.56mg/m30.64mg0.56mg/m30.64mg水污染物办公楼、食堂宿舍等废水量CODCrSS氨氮BOD52460mm3300mg/l0.72g300mg/l0.72g15mg/l0.04g60mg/l0.14g2460mm360mg/l140mg45mg/l24mg15mg/l40mg12mg/l2.8mg固体废弃物焊接工序锡渣1.5*10^-3g委托资质单位定期处理检验工序不合格品0.8g返回生产线或供应商切筋划片金属屑0.1g外售至废品收购站灯具安装边角废料1.2g包装工序废包装材料0.4g办公生活区生活垃圾12环卫部门定期清理锅炉炉渣20g外售做建材原料噪声锅炉房鼓引风机及水泵运行声，声级值约55-70dB（A）。噪声治理主要采用消声、减震，厂房隔离，产噪设备合理布局，加强管理，使厂界噪声达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》Ⅱ类标准，对周围环境影响较小。表3.2.2-1：本阶段主要污染物及排放估计3.2.3：产品的销售与运输本阶段的污染排放和资源、能源的浪费主要在运输工具上。假设生产的节能灯采用复合国四排放标准的普通柴油货车运输。国四排放标准如图3.2.3-1示；货车容积24立方米，包装后小规格节能灯成品和包装的规格为20cm*3cm*2cm,大规格包装规格为40cm*30cm*20cm，节能台灯的包装规格为20cm*15cm*10cm。依据预计生产量和国四标准。则运输年排放量如表3.2.3-2COg/KWh碳氢化合物g/KWh氮氧化合物g/KWh颗粒物g/KWh烟度/m1.50.463.50.020.5图3.2.3-1国四部分排放标准COμg/KWh碳氢化合物μg/KWh氮氧化合物μg/KWh颗粒物μg/KWh烟度/m45131050.67.5*10^-5表3.2.3-2没支节能灯在运输过程中平均污染物排放量四、产品周期结果评价与分析4.1、产品生命周期过程中对环境的影响在节能灯的整个生命周期过程中，原料采集和加工和产品的加工两阶段为资源浪费比重较大的部分、各产品和原料生产中机器运作和三废的排放应给予足够的重视。在废弃与在循环阶段，节能灯的废弃与回收主要采取集中填埋，充满灯管的氩氦气体和汞蒸汽的回收或者转化措施仍在发展过程中。汞蒸汽散发后对土壤、地下水和人体突然造成的直接和潜在的伤害是不容小觑的。据悉，虽然一直节能灯的汞含量大约只有5mg，但渗入土壤后却可以污染1800t地下水；并会造成周围空气中汞含量增高，而人体一次性吸收25mg汞蒸汽便会有生命危险。4.2、产品生命周期各过程的改进建议鉴于以上弊端，小组认为可从至少几点促使节能灯的清洁生产与污染防治：1、改善节能灯的生产工艺：从高效率、低消耗入手，做到物尽其用，做好过剩生产原料的再回收利用2、寻找稀缺和有害资源的替代品：如节能灯的荧光粉是国家严格控制的稀有金属资源，灯管中的汞蒸汽对人体和环境均有不同程度的危害，应尽量减少或杜绝其使用量。3、改善节能灯的回收与再循环机制：集中填埋的方法早已落后当今时代，其弊端不言而喻，集中填埋不仅会造成一些可回收资源的浪费，而且汞对地下水和土壤的污染也是乃以估量的。新的循环处理工艺呼之欲出。参考文献[1]钱易，唐孝杰.环境保护与可持续发展2000：（343~348）[2]王玲，陈涛.节能灯的回收与利用湖南理工学院学报2012；25；92~94[3]浙江阳光集团股份有限公司T2环保节能灯环境报告书