第三章 清洁生产的理论基础b

三、系统论与系统工程原理
• 系统论是处理生产过程、产品或服务体系中清洁 生产的重要方法论。清洁生产无论概念内容，还 是实施运行，都贯穿着系统论的思想方法特点。 • 定义：系统是相互作用和相互依赖的若干组成部 分结合的具有特定功能的有机整体。 • 环境：将作为研究对象的集合体当作系统，系统 边界以外并与系统密切相关的称为环境。
产业生态化的特征：
• 自然系统中的能量属于可再生能源，而目前产业 系统的能源主要来自不可更新的矿石燃料。产业 生态化应该尽量效仿自然生态系统，注重清洁能 源的开发和使用，以及能量的梯级利用。 • 与自然生态系统的演变发展过程一样， 产业生态 化也是一个由低级到高级、由简单到复杂不断变 化发展的过程。
四、质量守恒原理
• 物质循环和能量的梯级利用是清洁生产的 重要内容，所用的方法/工具就是：物料和 能量平衡分析，而质量（能量）守恒原理 就是它的理论基石。 • 治理守恒原理解释了如何节能、降耗。
1、节能
清洁生产要求减少能源的需求，最好的办法就 是节能。节能不是消极地减少能源用量，而是积 极地提高能量的有效利用率。 如何提高利用率呢？先回答下面几个问题 ：
在清洁生产审核中，物料衡算就是这个原理的应 用。
物质平衡的基本表达式： 物质平衡的基本表达式：∑F - ∑D = A
– F——体系的进料量 – D——体系的出料量(包括产品和废弃物) – A——体系中物料的积累量
作业： 1、简述质量守恒原理在清洁生产中 的应用。 2、简述生态学原理在清洁生产中的 应用。 （二者选一） 参考文献
节能，或者说提高能量的有效利用，本质是什么？ 就是要防止和减少能量的贬值现象的发生。提高 能量转换过程中的效率。
– 原则一:“能量匹配原则” 在需要低品质能量的场合，尽 量不供给高品质的能量，比如可以用副产品热蒸汽加 热，就不用电或燃气等加热。 – 原则二:“能量的梯级利用” 同一能量可以在不同品位多 次利用。还是上面的例子，煤燃烧发电，化学能转化 为（准确说是机械能再转变为）电能和热能，热能对 于发电厂来说是副产品，但也可以再利用，比如给居 民住宅供暖。
产业生态化的特征：
• 充分运用能量流动、物质流动和信息传递 这些功能，使产业系统更加具有生态系统 的特征。把产业活动对自然的消耗和对环 境的影响置于生态系统物质能量的总的交 换过程中，实现产业活动与生态系统的良 性循环和可持续发展。
产业生态化的特征：
• 效仿自然生态系统的物质循环方式，建立不同企 业、工艺过程间的联系，使一个过程产生的废物 （副产品）可以被另一个过程作为原料，增加了 消化各种废物的生态链条，使原来线性的叠加的 生产过程形成“食物链/网”状的结构。从而达 到充分利用资源，减少废物产生，物质循环应用， 消除环境破坏，提高经济发展规模和质量的目的。
开采者/物质制造 者（矿物、植物）
物质处理者 “制造商” ”
有 限 的 废 物
废物 处理者
消费者
产业生态化
• 产业生态化定义：仿照自然生态系统的循 环模式推动产业生态化，以达到资源的高 效、循环利用，减少废物排放，实现产业 和自然环境的和谐发展。 • 核心：遵循生态规律、模仿自然生态系统 来构造产业系统 • 目的：使资源在系统内有效利用，从而减 少废物产生
– – – – – 一个过程或者单位产品的理论能耗是多少？节能潜力 有多大？ 能量浪费了多少，是怎么分布的？ 引起能量损耗/损失的原因是什么？ 科学用能的基本原则是什么？ 实际过程中有哪些不合理、不正确的用能情况？等等
质量（能量）守恒基本原理
• 热力学第一定律：能量的数量是守恒的， 能量既不能创造，也不会消灭，只能从一 种形式转换为另一种形式，从一个物体传 递到另一个物体，总量恒定不变。 • 第二定律：能量转换过程总是朝着能量贬 值的方向进行，高品质的能量可以全部转 换为低品质的能量，能量传递过程是朝着 能量品质下降方向进行。揭示了能量质的 属性。
第三章 清洁生产的理论基础
二、生态学原理 生态学原理 三、系统论与系统工程原理 四、质量守恒原理
1、从生态学角度看清洁生产
清洁生产是将生态学的基本观点、方法延伸和应 用到清洁生产领域，根据生态学原理建立新的发 展模式。 • 清洁生产是产品或产业生态化的过程，符合生态 系统物质和能量流通的规则。 • 将环境因素纳入设计、决策中，强调产品和产业 的发展应与生态相平衡。
系统分类一
小系统 简单系统 大系统
巨系统 大系统 一般复杂巨系统 巨系统 特殊复杂巨系统（社会系统） 特殊复杂巨系统（社会系统）
系统
复杂系统
系统分类二
根据系统与环境之间是否具有物质的、能量的和 信息的交换，将系统分为 ： • • 孤立系统：既无能量交换，也无物质交换 封闭系统：只有能量交换，没有物质交换——地 球（相对的） • 开放系统：既有能量交换，又有物质交换——自 然界系统、人类社会系统
2、产业生态化
对以往人类活动违背生态规律带来的不良 后果进行反思后，人类提出了“产业生态 化”的概念，这也是清洁生产的基础理论 之一。就是遵循生态规律，效仿自然生态 系统来构建产业系统，达到资源的高效、 循环利用，减少废物的排放，实现产业和 自然环境和谐发展。
理想生态产业系统示意图
有 限 的 资 源
2、降耗
• 根据热力学第一定律，物质在生产和消费 过程中及其后，都没有消失，只是从原来 的“有用”的原料/产品，变成了“无用” 的废物进入环境中，形成污染，但物质总 量不变。废弃物或再循环/再利用、或损失 掉。再循环的物质越多，损失在环境中的 就越少。清洁生产就是通过废物最小化、 循环再利用等，来实现对环境污染的最小 化。
按反馈属性分为开环系统、闭环系 统
输入
输出
系 统
开环系统的一般表示
输入
输出
ห้องสมุดไป่ตู้
主通道
闭环系统的一般表示
反馈环节
•
有反馈的，不论是正反馈还是负反馈，都是闭环系统，没有反馈的是开环系 统。
清洁生产与系统论
• 系统与环境的作用关系是清洁生产研究的 立足点之一。一个生产过程、一个企业在 实施清洁生产方案时，都要从系统的观点 出发，我们是一个开放的闭环系统，那就 意味着有物质能量的进出，有反馈机制， 特别是环境给我们的反馈，不能忽略不计。