产品生命周期管理

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9.05
23.80
/MJ 388.48 117.88 736.42
0.24 0.647
3.44 34.67
NOx: 0.002
15231.7 2
213.43 7524.65 5.286 213.93 8428.77
废弃填埋
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118.81
材 料
工序
聚 丙 烯
原油开采 原油运输 原油分馏 石脑油等 1384.61 4.29 NOx:0.002 裂解 裂解气分 2944.61 20.83 离 烃类: PP生产 1207.34 12.05 2.774 NOx:0.17 废弃填埋 8.78 CH4:13.0
产品生命周期管理
• 生命周期:
• 产品系统中前后衔接的一系列阶段,从原材料 的获取或自然资源的生成,直至最终处置。 • 一种产品从原料采集、原料制备、产品制造和 加工、包装、运输、分销,消费者使用、回用 和维修,最终再循环或作为废物处理等环节组 成的整个过程的生命链。
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应用于工业企业部门
• ①产品系统的生态辨识与诊断。通过从摇篮到坟墓 的分析,识别对研究影响最大的工艺过程和产品寿 命阶段。另外,也可以评估产品的资源效益,即对 能耗,物耗进行全面平衡,一方面降低能耗、物耗 从而降低产品成本;另一方面,帮助设计人员尽可 能采用利于环境的原材料和能源。 • ②产品环境影响评价与比较。以环境影响最小化为 目标,分析比较某一产品系统内的不同方案或者对 替代产品(或工艺)进行比较。例如通过分析燃油 汽车和电力汽车,发现电力汽车的环境影响并不象 通常认为的很小,而是要大于燃油汽车。
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• 水泥生产有3种典型工艺,即立窑工艺、湿 法回转窑工艺和新型干法工艺。对这三种 工艺进行生命周期评价,从而得到不同工 艺生产水泥的环境负荷,为水泥的环境性 能改善、新工艺和新技术的发展提供方向 和指导。
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目标和范围的确定
• 功能单位:1kg 42.5等级硅酸盐水泥; • 评价目标:确定不同工艺生产功能单位水泥的环境 负荷。 • 评价范围:基于生命周期理论,评价范围界定为水 泥产品的厂内生产过程及其周边环境。 • 其中: • 厂内生产过程是指原料依次经过预处理、生料粉磨、 煅烧、熟料磨和水泥均化等工序,最终成为水泥产 品的生产全过程。 • 周边环境是指外部资源和能源的投入和污染物的排 放等。
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源自文库
清单分析
• 清单分析的任务是收集数据,并通过一些 计算给出该产品系统各种输入输出,作为 下一步影响评价的依据。输入的资源包括 物料和能源,输出的除了产品外,还有向 大气、水和土壤的排放。在计算能源时要 考虑使用的各种形式的燃料和电力、能源 的转化和分配效率以及与该能源相关的输 入输出。
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影响评价
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LCA用于消费者组织
• 消费者组织主要利用LCA指导消费者进行环 境友好产品的消费以及对公众行动进行全 过程的环境评价。
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生命周期评价方法
① 目标定义和范围界定
② 清单分析 ③ 生命周期影响评价 ④ 改善评价
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目标与范围确定
• 确定目标和范围是LCA研究的第一步。一般需 要先确定LCA的评价目标,然后根据评价目标 来界定研究对象的功能、功能单位、系统边界、 环境影响类型等等,这些工作随研究目标的不 同变化很大,没有一个固定的模式可以套用, 但必须要反映出资料收集和影响分析的根本方 向。另外,此研究是一个反复的过程,根据收 集到的数据和信息,可能修正最初设定的范围 来满足研究的目标。在某些情况下,由于某种 没有预见到的限制条件、障碍或其它信息,研 究目标本身也可能需要修正。
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特征化
• 特征化是以环境过程的有关科学知识为基 础,将每一种影响大类中的不同影响类型 汇总。目前完成特征化的方法有负荷模型、 当量模型等,重点是不同影响类型的当量 系数的应用,对某一给定区域的实际影响 量进行归一化,这样做是为了增加不同影 响类型数据的可比性,然后为下一步的量 化评价提供依据。
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原料、能源消耗和污染物排放清单
• 原料组分:石灰石、石膏、粘土和铁粉等;在干法 生产工艺中,除这些组分外,还包括掺入粉煤灰和 矿渣等工业废渣。 • 能源消耗:各生产工序的电耗和煤耗; • 污染物:颗粒物、SO2、NOX和CO2等。
• 在比较不同水泥生产工艺的环境影响时,未考虑不 可再生资源和颗粒物排放造成的环境影响以及污染 物对人体健康的影响。 • 根据上述评价范围和数据确定方法,可得到典型水 泥生产工艺的资源、能源消耗和污染物排放数据如 下表所示。
2.80 3.05 8.63 4.91 5.63
2.90 3.27 10.50 4.92 6.79
1.59 2.38 6.82 3.32 4.15
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• 从表中数据,干法工艺水泥生产的环境影 响远低于立窑工艺和湿法工艺。考虑到现 阶段先进的干法工艺产量在我国水泥总产 量中所占比重还较低,因此通过行业结构 调整,用干法工艺替代其他工艺,是降低 我国水泥生产环境负荷的有效途径。
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水泥原料
能源消耗 污染物排 放
项目 石灰石 粘土 石膏 铁粉 粉煤灰 矿渣 标准煤 电力/kWh 颗粒物 二氧化硫 氮氧化物 二氧化碳
立窑工艺 1.1259 0.1665 0.0568 0.0613 — — 0.1953 0.0830 3.25E-4 3.993E-4 2.4E-3 1.0703
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量化评价
• 量化评价是确定不同影响类型的贡献大小, 即权重,以便能得到一个数字化的可供比 较的单一指标。
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改善评价
• 根据一定的评价标准,对影响评价结果做 出分析解释,识别出产品的薄弱环节和潜 在改善机会,为达到产品的生态最优化目 的提出改进建议。
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硅酸盐水泥各种生产工艺LCA方法
• 近20年来,我国水泥产量一直位居全球第一,但另 一方面,水泥生产工艺落后的问题仍然十分突出。 统计表明,2004年我国立窑工艺、湿法回转窑工艺 和新型干法工艺生产的水泥产量所占比重分别为 59.%、8.1%和32.5%,新型干法工艺生产水泥产量不 到总产量的1/3。巨大的水泥生产规模和落后的生产 工艺不仅加剧资源和能源紧张态势,而且排放大量 污染物。就能源消耗而言,统计表明,2003年全国 水泥工业消耗能源1.0×108t标准煤,约占全国能源 总耗量的6%,而同年度水泥工业总产值 (1.495×1011元),仅占国内生产总值的1.28%。在水 泥生产过程中,排放的污染物包括废气、废水和噪 声等,以废气尤其是颗粒物为主。
湿法工艺 1.2241 0.1990 0.0444 0.0263 — — 0.1940 0.1112 3.43E-4 9.033E-4 2.262E-3 1.1270
干法工艺 1.0737 — 0.0511 0.0285 0.0980 0.1376 0.0938 0.0966 2.55E-4 3.501E-4 1.419E-3 0.8073
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影响评价
• 对于水泥生产来说,主要影响类别包括不 可再生资源消耗(ADP)、不可再生能源消耗 (EDP)、温室效应(GWP)、人类健康损害(HT)、 环境酸化(AP)和营养化作用(NP)等6项。为 了比较不同环境影响类别的作用程度,必 须将各环境影响类别转化为同一标准下的 量化数据,可用各环境影响类别的环境负 荷当量数与世界环境负荷的总当量数之比 值表示,称之为环境污染相对指数,详见 下表。
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单位/a 不可再生 资源消耗 (ADP) 不可再生 能源消耗 (EDP) 温室效应 (GWP) 环境酸化 (AP) 营养化作 用(NP) 人类健康 损害(HT) 10­-14
立窑工艺 1.49
湿法工艺 1.47
干法工艺 1.32
10­-14 10­-14 10­-14 10­-14 10­-14
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• ④向公众提供有关产品和原材料的资源信息。 与产品有关的环境数据和信息,全球尚无统一 的来源,各国都在积极开展有关的数据收集、 整理工作。 • 例如美国国家环保局开展了大量的LCA研究, 已经积累了一些主要的化学品的大量数据,成 为产品设计和使用的第一手科学背景资料。荷 兰资源环境部开展了“生态指标”计划,目前 已经提出了100种原材料和工艺的生态指标, 直接为设计人员选择原材料和生态工艺提供定 量化的支持。
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四种通用工程塑料的生命周期评价
• 采用LCA方法比较PE、PP、GPPS、PVC4大通用工程 塑料的环境影响,以便更好地选用材料,为塑料制品 工业的生态设计提供参考。 • 在评估4大材料生命周期的环境影响时,研究的起 止点放在原油的开采、原油的运输、原油的提炼、 聚合体的生产、废物处置方面,而材料的使用阶段 不在考虑之列,废物处置则选择了环境影响较大的 填埋方式,而这种填埋方式也是在我国城市固体废 弃物处置中被普遍采用的。能源生产中所带来的环 境排放按照各阶段的能耗比计入其中。评价范围选 用的功能单元是1000kg。4种材料的实际工艺流程图 和每一生产过程的数据如下。
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• ③生态产品设计与新产品开发。直接将LCA 应用于新产品的开发与设计中。 • ④再循环工艺设计。大量的LCA工作结果表 明,产品用后处理阶段的问题十分严重, 解决这一问题需要从产品的设计阶段就考 虑产品用后的拆解和资源的回收利用。
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LCA应用于政府环境管理部门和国际 组织
• 可借助于LCA进行环境立法和制定环境标准和 产品环境标志。 • ①制定环境政策和建立环境产品标准。在环境 政策与立法上,很多发达国家已经借助于LCA, 制定“面向产品的环境政策”。 • ②实施生态标志计划。客观上促进了生态产品 的设计、制造、技术的发展,为评估和区别普 通产品与生态标志产品提供了具体的指标,客 观上也刺激了生态产品的消费。 • ③优化政府的能源、运输和废物管理方案, LCA能够很好的支持政府的环境规划。
CO2 /kg 347.3 102.0 86.59
SO2 /kg 2.3 0.73 0.37
其它 /kg
废水 废渣 能耗/MJ /t /kg 8.43 22.21 364.06 111.75 0.23 3.23 687.68 0.6 32.35 14223.56
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原油开采 原油运输
原油分馏 聚 乙 烯 石脑油等 裂解 裂解气分 离 PE生产
372.11 107.59
92.74 1482.6 7 3153.0 8 1191.5 3 8.78
2.51 0.77
0.40 4.61 22.35 11.89 乙烯: 2.017 NOx: 0.17 CH4: 13.0 NOx: 4.7×10
• 在LCA从中,影响评价是对清单分析中所辨识 出来的环境负荷的影响作定量或定性的描述和 评价。影响评价方法目前正在发展之中,一般 都倾向于把影响评价作为一个“三步走”的模 型,即影响分类、特征化和量化评价。 ① 影响分类 ② 特征化 ③ 量化评价 • 。
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影响分类
• 将从清单分析得来的数据归到不同的环境 影响类型。影响类型通常包括资源耗竭、 人类健康影响和生态影响3个大类。每一大 类下又包含有许多小类,如在生态影响下 又包含有全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、 光化学烟雾和富营养化等。另外,一种具 体类型,可能会同时具有直接和间接两种 影响效应
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• ⑤国际环境管理体系的建立。LAC直接促进了国际 环境管理体系的制定。以1992年联合国环境与发展 大会所通过的国际环境管理纲要为契机,国际标准 化组织(ISO)于1993年6月成立了ISO/TC207“环境 管理委员会”,开始起草ISO14000环境管理体系标 准,与已被80多个国家和地区所广泛采用的ISO9000 标准不同,ISO14000体系不仅关注产品的质量,而 且对组织的活动、产品和服务,从原材料的选择、 设计、加工、销售、运输、使用到最终废弃物的处 理进行全过程的管理。该标准旨在促进全球经济发 展的同时,通过环境管理国际标准来协调全球环境 问题,试图从全方位着手,通过标准化手段来有效 地改善和保护环境,满足经济持续增长的需求。
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1000kgPE,PP,GPPS,PVC资源消 耗 化合物 消耗的资源/kg 化合物 消耗的资源/kg
PE PP
原油 1.507 1.443 原盐 -
GPPS PVC
原油 1.975 0.73
原盐 0.56
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1000kgPE,PP,GPPS,PVC能耗与 排放其它/kg 废水/t 废渣/kg 能耗 材料 工序 CO /kg SO /kg
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