浅谈机械工业清洁生产问题

浅谈机械工业清洁生产问题摘要：清洁生产是关于产品生产过程的一种新的思维方式，指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术与设备，改善管理，综合利用等措施，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害，并且实现工业生产的经济效益、社会效益和环境效益的统一，从而满足生产可持续发展的需要。关键字：清洁生产，机械工业，环境，效率清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头上削减污染，提高资源利用率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。1 机械工业清洁生产现状“清洁生产”这一名词的提出，在我国虽然是近几年的事，但长期以来我国工业发展曾实行的政策措施如：调整产品、原材料和能源结构；结合技术改造防治工业污染；通过环境管理减少污染的排放；通过综合利用实现“三废”资源化；通过物料平衡控制污染的产生等相关活动，都属于清洁生产的范畴。1.1 机械工业在清洁生产领域开展的工作从 80 年代以后，机械工业从末端治理、综合利用逐渐转向削减污染源，推行清洁生产，主要体现在如下几个方面：1.1.1 调整产业结构，降低物耗、能耗80 年代初，机械工业部曾对企业规模小、技术水平低、 、污染较为严重的行业，如锻压、铸造、热处理和电镀四个行业进行了专业化调整，减少了分散性，提高了集约化程度，降低了能耗、物耗，提高了经济效益，减少了污染物徘放量，产生了较好效果。1.1.2 研究和推广无污染、少污染技术大力推广无污染、少公害、废物少的高效、节能、低耗的先进工艺、材料和装备。如在金属热加工方面，研究和推广无污染、少污染技术有：用于铸造生产的新型无毒硬化制芯材料和工艺装备、滚筒冷却落砂机少砂、无砂铸造工艺、型砂再生回用技术；用于锻压生产的精锻、精冲、冷温挤、超塑成型等节能节材技术；用于热处理生产的无污染硫碳氛共渗新工艺、真空热处理技术；用于焊接生产的焊接锰尘综合治理回收技术、无污染（少污染）焊接工艺、烧结焊剂制造技术；用于表面保护的无氰电镀、电镀无污染排放与贵金属回收、喷漆室漆雾治理和回收等技术。1.1.3 调整产品结构，淘汰能耗高、村耗高、污染严重的产品我国机械工业产品单位能耗高的主要原因之一，是设备效率低、耗能高，故开发高效节能机电产品，更新改造企业的低效设备，是机械工业节能工作的重点任务。从 19811990 年，机械工业部会同有关部委在 10 年时间内，连续公布了 16 批节能机电产品 752 项，淘汰耗能高、耗材多、排污量大的产品 601 种。同时，加大了开发、引进、消化吸收和推广应用节能减污技术和产品的力度，并制定了相应的技术标准、设计规范和技术政策，取得了较大的成效。节能产品已有 3000 多种，产值已达 200 多亿元。1992 年，机2械工业总产值增长了 34%，而能耗总量只增长 93，万元产值综合能耗减少 187，全年节约一次能源 415 万吨标煤。1.2 机械工业在清洁生产领域取得的成绩下面以量大面广的工业锅炉、家用电器等产品为例，综述这方面的进展及效果。1.2.1 工业生产方面取得的成绩工业锅炉，主要通过改进燃烧方式和锅炉结构，加装除尘净化装置，改进燃烧等，减少了锅炉烟尘排放，降低了环境污染。我国工业锅炉行业对节能和环保日益重视。工业锅炉的型煤燃烧，分层燃烧技术日趋成熟。如山东省五洲环保节能中心研制出多功能均匀燃烧装置，解决了链条锅炉污染环境、煤耗高、出力不足等问题，获山东省科技进步奖。各厂重视新产品开发和产品结构的改进，以提高对煤的适应性和产品的热效率。如福州锅炉厂研制的 6-20t/h 燃用类无烟煤工业锅炉，被国家经贸委认定为 1998 年度国家级新产品。 1.2.2 家用电器方面取得的成绩家用电器产品，正日益趋向健康型、环保型、节能型产品的开发。如春兰集团研制开发了无氟风冷电子保健冰箱，并采用了空调热交换器制造兑清洗等新工艺；长岭集团在冰箱生产中采用了聚氨酯真空隔热板技术，使冰箱节能降耗效果好；广东科龙集团和珠海格力电器集团采用新技术使空调机室内机噪声降低 2-3dB、室外机噪声降低 34dB，并降低成本30，减少用料，降低能耗。 至 1998 年底，我国已有 500 多万台冰箱实现了 CFC 替代，约占全国冰箱产量 50，其中有 35完全替代；此外，还生产出节能型冰箱，如新飞的“奋进者”BCD 系列，日耗电0.680.8kW.h 。1.2.3 汽车产品清洁化方面取得的进展汽车污染防治成为当前经济社会发展的重点和亮点，已取得显著成效，但仍然任重道远。在汽车制造领城，由于近几年来环境保护的形势发展需要，颁布了相关政策，采取了许多措施，清洁产品开发也取得了一定突破，通过改进发动机结构和燃烧方式，选用清洁燃料并采取汽车尾气净化消声器，以降低汽车尾气的浓度和噪声。2 机械工业在清洁生产领域存在的问题与评价 机械工业清洁生产取得了一定成绩，但是存在的问题和差距绝对不可忽视。主要有以下几个方面。2.1 观念尚未更新，清洁生产组织机构也未落实清洁生产是工业实现可持续发展战略的必由之路，是国民经济可持续发展的重要组成部分。清洁生产有自己特定的理论概念、技术内涵和实践工具。它又是一个契合点，把发展经济和环境保护结合在一起，把经济效益与环境效益统一起来。清洁生产为制定国家经济发展政策和环境资源政策提供了一种指导思想和理论基点。但是这样的观念尚未在机械工业规划与管理层面和企业层面建立起来，环境观念还是偏重于末端治理。组织机构也不落实，未建立相应机构。组织管理部门也来颁发过有关清洁生产的政策文件，虽然做了一定工作并取得成绩，但停留在自发阶段，还没有升华为主流意识，这种状态与国家发展经济的要求存在较3大差距。全国人大环境资源委员会于 1999 年已将“清洁生产法”的立法列入议程，并于 2001年 6 月提出清洁生产法的征求意见稿；国家经贸委于 1999 年 3 月在太原市启动全国十二个城市清洁生产试点，在全国引起较大轰动和影响。在国内，专门设立了国家清洁生产中心，石油化工、航空、冶金等行业均成立了本行业的清洁生产中心，制订了推行清洁生产的实施方案，提出了清洁生产技术的导向目录或指南，组织了一大批企业进行清洁生产审核，制定并实施清洁生产方案，取得了较好效益。与这些工业部门相比较，机械工业行业尚未将清洁生产纳入主流，正需急起直追。2.2 机械工业清洁生产水平与其在国民经济中的地位不相称机械工业是为国民经济提供技术装备和为人民生活提供机电产品的重要产业。但总的来说，机械工业主要还是靠生产要素的投入，特别是依靠高消耗支撑取得的，属粗放式、速度型增长。机械工业不仅是耗能耗材的大户，而且也是排污的主要行业之一。有人认为，机械工业产生的污染要比钢铁或石油化工等行业少，其实不然。机械工业不仅大量使用这些工业所生产的原材料，而且产品的耗能、排污和可靠性，直接影响到其它行业的清洁生产水平。为此，机械工业造成直接或间接污染是不可忽视的。 我国环境污染的 70%是由工业生产造成的，而工业污染物中的大部分是由各种工艺装备或各类机电产品在生产运行中产生的。技术装备的性能、质量和水平，对于企业生产的经济效益及其周围环境，都会产生直接影响。同时，机械工业本身又是耗能、耗材和排污大户，特别是金属热加工行业，包括铸造、锻压、热处理、焊接、电镀和喷漆等，是量大面广的行业。机械工业单位产值的能耗为工业发达国家的 4 倍，而金属热加工耗能量又占机械工业耗能总量的 70以上，单位产值的耗钢量也为工业发达国家的 1315 倍。机械工业所产生的废物种类多、数量大，比较突出的有铸造产生的废旧型砂、热处理产生的盐浴炉渣、电镀和涂装及热处理等产生的废水、各种热加工产生的废气等“三废”和各种污染。 综上所述，机械工业清洁生产肩负着双重任务：一是机械工业作为装备部门，要向国民经济各部门提供高效、节能、降耗、减污的机电设备和产品，降低机电设备和产品的原始消耗量和排放量；二是实施机械制造工业自身的清洁生产，尤其是热加工行业，是机械工业清洁生产的重点。3 分析机械工业的清洁生产问题机械工业清洁生产涉及材料、能源、制造工艺和生产管理等领域。由于大多数企业的技术落后，工艺比较陈旧，设备更新速度慢。因此，改变传统的资源高消耗、粗放经营的生产模式，推行无废、少废工艺，实行生产全过程控制污染，使污染物的产生量和排放量最小，以达到高效、节能、降耗、减污的清洁生产目标，还任重而道远。为此，机械工业必须加大力度推行清洁生产，从根本上消除和减少污染源，加强研究开发和推广应用清洁生产技术，包括从产品设计、原辅材料选择，到改进制造工艺、改造现有技术装备，充分有效地利用资源，才能把废物的产生降到最低限度。43.1 机械工业污染源分析机械工业的主要污染源来自如下方面：金属加工过程：如铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护等热加工生产过程（属重点污染源）以及切削加工、磨削加工、清洗、包装等其它加工过程。 机电产品：如工业锅炉、汽车、柴油机、锻压机械、木工机械、风机、泵、压缩机、电机、家用电器等。3.1.1 铸造生产过程中的问题加热使铁水的温度高达 1400左右，在铁水的溶化过程中，大量的粉尘和有害气体通过化铁炉的顶部排入大气。退火窑是对铸件进行热处理的关键设备，它主要是改变铸件的内部组织提高其机械性能，在煤的燃烧过程中释放出大量的烟尘和有害气体，通过烟囱排入大气。在此过程中主要的有害气体为 CO、HF 和 SO2。3.1.2 焊接生产过程产生的污染问题一是焊接材料制造过程中产生的污染，如焊丝酸洗产生废酸、焊丝镇钢产生废水和含有毒性的废酸；二是焊接前准备和焊后处理过程产生的污染二是施焊过程产生的污染。如手工电弧焊现场产生合锰、氟的烟尘量一般均达每立方米数十到数百毫克。在船仓或容器、管道内焊接时，烟尘高达五、六百毫克立方米。即使在露天焊接烟尘也达十几克位方米（美国等国标为5mg/m3。熔炼埋弧焊用的焊剂，排放出大量的含锰、硅、氟化物的烟尘，严重影响操作者的身体健康，也影响周边地区农作物的生长。碳弧焊气格烟尘中含大量氧化铁及1-1.5的铜及毒性较大的苯并葩。焊接过程中产生 O3 和 CO、NO2、N2 等等。3.1.3 热处理生产过程中产生的问题在工件淬火冷却和油中回火过程，产生大量的 CmHn、CO 和烟尘。活性盐成分中含HCI 和 HCN 等剧毒、腐蚀性气体。喷沙清理工件表面，产生 SiO2 和 AL2O3。粉尘。煤炉的煤渣，盐浴脱氧的渣和废盐，均含有剧毒的氛盐。热处理中的废液主要有两个来源：一是淬火冷却剂，另一是清洗用水。其中排出的油中含 Fe、Cr；工件自盐中带出的 Ba+2、SO4-1、NO3-1、C1-1 、CN-1 等有害、剧毒物质。液体渗碳中含有氰盐剧毒。3.1.4 表面保护生产过程主要包括有机涂装过程和电镀生产过程其中有机涂装过程产生朱雾、有机气体，喷涂、喷沙过程产生高噪声、粉尘、Ar、N2等。电镀生产过程产生的污染主要集中在末端：（1）各种杂质金属离子的污染：电镀液中存在有各种杂质金属离子，含量在 10mgl以下 ； （2）有机杂质的污染：主要来源于化工原料、添加剂（如光亮剂）的分解积累，产生有害气雾； （3）电镀清洗废水的污染：电镀生产中所排放的有污染的废水 90是由清洗镀前、镀后的工件所产生的，其中含有 CN-1、Cr+6、Cd+2 、N2 等对环境、人体危害严重。 3.1.5 机电产品对环境的影响及污染形式 机电产品对环境的污染，主要有两种形式： 直接影响环境：耗煤、耗油、产生噪声、电磁干扰等。 5工业锅炉大量耗煤、耗油并产生烟尘；汽车耗油并产生 CO、HC 等尾气污染；柴油机产生噪声、CO、SO2 、HC 、NOx、等污染；锻压、木工、风机等产生噪音污染。间接影响环境：如耗电的产品，虽未直接影响环境，但却直接影响能源工业（能耗、材耗等） ，耗电大则排放的污染物就多。3.2 机械工业清洁生产技术的研究与发展对于机械工业而言，清洁生产肩负着双重任务。一是实现机械工业自身的清洁生产，二是机械工业作为装备部门，要向国民经济各部门提供高效、节能、减污的机电产品和设备（即清洁产品或称绿色产品） 。本课题的重点在机械工业的自身清洁生产，并侧重于金属热加工清洁生产技术以及汽车产品、发电装备等净化技术。清洁生产技术是一个相对概念，是与现有生产技术比较而言。因此，评价一项生产技术，主要是与所替代的生产技术进行对应的比较，有时也需要在不同的清洁生产技术之间进行权衡。为了进行比较和评价，需要设置相应的评价准则，主要应考虑以下几个方面的因素： 环境因素，如污染物削减率、对实现环境目标的贡献度、废物排放达标率，物质综合利用率等。技术因素，如技术成熟工艺可靠性程度、技术适用范围、符合国情程度、符合技术方向与发展趋势程度等。经济因素，如运行成本、投资回收率、提高综合经济效益程度、市场需求量、商业成功概率等。按上述三大类因素对清洁生产技术进行选择和开发研究，并根据科学技术部规划重点项目，经过调查咨询和认真分析，结合国情、行情的实际情况，机械工业清洁生产技术的研究及其发展分述如下。3.2.1 绿色产品设计技术绿色设计技术考虑的设计方案是一个闭环系统，即原料-工业生产-产品使用-报废-二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收的整个生命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品的环境属性（资源效率、环境影响） ，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。绿色产品设计技术改变了原来末端处理环境污染的办法，是对环境保护从源头抓起的污染预防技术。3.2.2 洁净成形技术洁净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工就可以用作机械构件的成形技术。它是建立在新材料、新能源、机电一体化、精密模具技术、计算机技术、自动化技术、数值分析和模拟技术等多学科高新技术成果基础上，改造了传统的毛坯成形技术；使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本的成形技术。它使得成形的机械构件具有精确的外形、高的尺寸精度、形位精度和好的表面粗糙度。该项技术包括洁净铸造成形、精确塑性成形、精确连接、精密热处理改性、表面改性、高精度模具等专业领域，并且是新工艺、新装备、新材料以及各项新技术成果的综合集成技术。 近年来，随着经济、科技发展趋于全球化，我国将进一步开放国内市场、参与国际竞争。我国制造业特别是大批量生产的6汽车、拖拉机、摩托车、农用汽车等行业预计在未来十年产量将会有 50到成倍增长。节约能源和材料，提高资源利用效率已成为能否以低成本参与国际市场竞争的十分重要的问题。工业发达国家的经验表明采用洁净成形技术革新是一个有效途径。在我工国，少数骨干企业对零部件的洁净成形生产技术已具备较好的基础，但对复杂的难成形件尚未掌握其制造技术，一大批倒、企业需要采用洁净成形来改造，以提高洁净成形产品在成形件中所占比重，未来十年预计我国将要建设上百条洁净成形生产线。同时在世界上洁净成形技术也是一项前沿制造技术，仍处于不断发展和创新的状态之中，我们必须尽快缩小与工业发达国家在这方面的差距。3.2.3 成形与改性技术清洁化清洁成形与改性技术是实现机械制造业自身清洁生产的重要举措，旨在成形与改性过程中，采用无毒、无害的原材料，利用率高的能源及高效、节能、降耗的工艺与设备，使材料、能源消耗及排污最少，使先进的成形与改性技术与环境保护、生态系统协调发展，因而它是新的知识集约型技术，是 21 世纪科技发展的关键技术之一。 成形与改性技术与国民经济中的能源工程、海洋工程、交通运输等关系密切，其中的重大关键件都是靠成形与改性技术来完成的，如机床铸件占机床总量的 70-80，汽车铸件重量占汽车总重量的 1520等，故清洁成形与改性技术对可持续发展有着举足轻重的作用。3.2.4 绿色包装技术技术概述产品本身除具备基本功能、寿命要求、低成本及环境友好性等属性外，在某种程度上，作为产品“嫁衣”的包装对产品的整体形象、产品竞争力等具有重要影响。产品的包装已显得愈来愈重要，并成为国际贸易中“绿色贸易壁垒”的重要因素。但伴随包装的快速发展，包装废弃物的数量也急剧增加，包装废弃物已成为一种公害，破坏着生态环境平衡，危害着人们的健康。面对严重的包装废弃物问题，世界各国纷纷提出减少包装废弃物，发展“绿色包装” 、 “生态包装”和“环境之友包装”的问题。 “绿色包装”是国际环保发展趋势的需要。随着环境保护浪潮的冲击，消费者对商品包装提出了越来越高的要求，即要求新型包装产品必须符合“3RID ”原则，有时也称“4RID”原则。 这里的 4RID 或 3RID 是指减少包装材料消耗（Reduce） ，包装容器的再填充使用（Reuse 或 Refill） ，包装材料的回收循环使用（ Recycle） ，能量的再生（Recover）及包装材料具有何降解性（Degradable） 。3R 是指 Reduce、 Reuse、 Recycle。 在重视环境保护的世界氛围中，绿色包装在销售中的作用日益重要，越来越受到各国消费者的青睐。21 世纪绿色革命的重要内容“绿色包装革命”是新一轮市场竞争的重要法码。可以肯定，带有浓厚环保气息的绿色包装的商品，在国际市场中具有较强的生命力和竞争力。4 解决清洁生产问题的方法和措施要实现工业的进步，经济的发展与可持续发展理论相协调，解决清洁生产问题刻不容7缓。4.1 更新传统观念，树立清洁生产意识“清洁生产”是近几年我国引进的一个新概念，由于宣传还不够广泛，大多数公众和有关领导对清洁生产的概念还不甚了解。通过广泛地宣传、教育和培训，将清洁生产的概念、内涵和相关技术，向社会传播，让公众都知道，提高公众参与程度，增加企业的社会压力。这样形成全社会对清洁生产的思考，其意义十分深远。各级领导（包括企业领导）要认识在市场经济体制下，清洁生产对企业及行业生存和发展的重要性，对我国社会实现可持续发展肩负的重大责任。企业领导要把清洁生产作为提高企业整体素质，增强企业形象和竞争力的重大举措，必须把提高资源利用效率和环境影响因素纳入企业发展之中。应该指出，作为机械工业实施清洁生产主体的企业职工，更新观念，树立清洁生产意识，是企业实施清洁生产的基础。企业的工程技术人员、管理人员，是参与策划、组织和实施清洁生产的骨干力量。对于企业各级领导，尤其是主要领导，转变传统生产观念，提高清洁生产意识，是机械 J 业企业实施清洁生产的关键。4.2 制定技术政策，实施清洁生产审核1999 年，全国人大环境与资源保护委员会已将清洁生产法的制定列入 2001 年立法计划。推行清洁生产，将成为我国经济和社会实现可持续发展的法律规定。按规定要求，对企业进行清洁生产审核，将成为一项重要制度。清洁生产审核，是对企业现在的和计划进行的工业生产进行预防污染分析和评价，是企业实行清洁生产的前题。清洁生产审核要对企业生产全过程的每个环节、每道工序，可能产生的污染进行定量的监测，找出物耗多、能耗高、污染重的原困，然后有的放矢地提出相应对策，制定解决方案，防止和减少污染的产生。 对于机械工业新建和技改项目，在立项的“环境影响评价”阶段，应根据清洁生产的要求，对原材料选用、工艺技术选择和产品选型，准备多个方案，进行清洁生产审核，以最大限度地减少建设项目对环境的风险。对于机械工业现有企业，尤其是使用有毒、有害原料及辅料进行生产的企业和“限期治理”的企业，要通过清洁生产审核，应采取改进原材料、改进产品设计、改造生产工艺和设备以及改善管理等措施，以达到清洁生产的要求。 机械工业推行清洁生产，实现本行业可持续发展，应该会同有关部门制定行业技术政策，编制清洁生产技术导向目录和指南，定期公布限期淘汰的设备、产品、生产技术和工艺。对采用列入国家清洁生产技术导向目录中的技术、设备和产品的项目，应按照国家有关规定给予加速折旧、减免税收等优惠政策，所用贷款给予贴息扶持。清洁生产审核与 IS014000 相结合，对实施清洁生产具有互补性。前者的要求，首先是从技术方面对生产过程各环节系缘分析，然后是管理方面存在的问题，最后提出改进和实施方案；后者的要求，是从管理制度上建立一套较完整的环境管理体系，但在技术方面的内容涉及较少。两者结合，互为补充，将会为企业清洁生产的实施，提供有效的技术支撑和环境管理制度方面的保证。84.3 加强组织管理，建立行业清洁生产中心1995 年在联合国环境规划署（UNEP）和工业发展组织（UNIDO）的支持下，国家清洁生产中心已正式成立。其主要任务是：为制定国家清洁生产法规政策提供研究建议，促进制订推行清洁生产的措施和管理制度；指导各地区、行业推行清洁生产的活动，培训师资队伍，建立清洁生产信息网络，开展国内、国际清洁生产信息交流和技术转让；组织工业部门开展清洁生产技术与方法的评价和推广工作；为在工业企业开展清洁生产审核提供咨询服务；建设并推广清洁生产示范工程。继国家清洁生产中心成立之后，又陆续成立一批行业和地方清洁生产中心。现已经建立的行业清洁生产中。C 有：中国石化总公司清洁生产中心、化工清洁生产中心、冶金工业清洁生产中心、中国航空工业总公司清洁生产中心等。止匕外，正在筹建轻工清洁生产中心。由此可见，我国工业部门的几个主要行业已经先后成立了清洁生产中心。这些行业都设立了专门机构推进本行业清洁生产的活动、实施与发展。因此，建立机械工业清洁生产中心，与有关组织一起，协助政府和主管部门，推动机械工业清洁生产向纵深发展，是当前经济和社会发展形势的需要，必将发挥重要作用。机械工业清洁生产中心的主要工作，应包括：协助主管部门编制机械工业清洁生产发展规划，编制本行业清洁生产技术导向目录，指导机械工业清洁生产活动，开展本行业清洁生产信息交流，培训清洁生产专业人员，实施清洁生产规范工程以及提供咨询服务等。信息可取得性是推进清洁生产成功的关键因素之一。为了普及推广清洁生产思想、方法和技术，应建立机械工业清洁生产信息网络和信息库，调动各网员单位的积极性，收集和传递国内外清洁生产信息资料。开展清洁生产技术研究和应用工作，举办清洁生产学术