小氮肥行业清洁生产实施

1 小氮肥清洁生产运作的研究 第一章 绪 论 一 选题的背景 我国小氮肥工业自 1958 年诞生以来 经历了 46 年的风风雨雨 从无到有 从小到大 到今天无论是能力 产量 还是技术和管理水平 都有了巨大的变 化 从单一的碳酸氢铵发展为尿素 复合肥 碳铵等多品种共存 小氮肥已成 为我国化肥工业的一支重要力量 并在全国化肥总产量中占有举足轻重的地位 撑起了我国化肥工业的 半壁江山 全国小氮肥的平均吨氨能耗为 1265 万大 卡 已达到了国内中氮肥的水平 一批先进的小尿素企业的生产能耗可以与以 煤为原料的大型化肥引进装置相比美 90 年代国外化肥大量进口 严重冲击了小氮肥行业 有人说小氮肥是 夕 阳产业 到了 穷途末路 历史事实却证明 坚持走有中国特色的化肥工业 发展道路的小氮肥企业 在国家和地方政府的大力扶持下 不懈地进行技术改 造 进行产品结构调整 不仅没有萎缩 反而进一步发展了 但是 也应清醒 地看到 小氮肥企业的数量也由 1982 年的 1042 家消减至 2003 年的 525 家 生 存下来的企业 大浪陶沙后在不断增强壮大 2001 年统计的在运转的小氮肥企 业生产厂家为 497 家 其中 28 家企业合成氨能力在 10 万吨 年以上 64 家企 业合成氨能力在 6 10 万吨 年 56 家企业合成氨能力在 4 6 万吨 年 生产能 力小于 4 万吨 年的厂家有349 家 从全行业看 规模小的企业还是多数 抗风险 能力仍很差 二 选题的意义 以牺牲环境为代价的传统的经济发展模式 造成了震惊世界的一系列环境 2 公害事件 严酷的环境污染现实 唤醒了人们的环保意识 但许多国家走的是 一条 先污染 后治理 的工业污染防治之路 这种治理模式的重点只放在污 染的末端治理 即通过大量的环境治理投入 建立污染控制措施 对生产过程 中产生的大量 三废 进行处理 实践证明 这种末端治理模式造成的后果是 不仅资源浪费大 经济代价高 而且有些行业治理的技术难度大 特别是小氮 肥行业 对 NH3 H COD 等污染因子只是稀释而不能消除 治理污染的成本企业 无法承担 对企业而言 难于做到经济 社会 环境效益相统一 因此企业感 到污染治理是额外负担 没有动力和积极性 是消极的 被动的 清洁生产是将污染预防战略持续的应用于生产全过程 通过不断地改善管 理和技术进步 提高资源利用率 做到资源循环利用 减少污染排放 以降低 对环境和人类的危害 清洁生产的核心是 源头抓起 过程控制 末端治理 即淘汰落后的生产工艺和设备 推广新技术 新工艺 严格管理 加强资源的 综合利用 变废为宝 特别是提高水的循环利用率 降低产品的各类物料消耗 把污染物消除在生产过程中 少产生污染或不产生污染 最终降低治污成本和 生产成本 提高企业效益 小氮肥是个高污染 高能耗的行业 在激烈的市场 竞争和严峻的环保形势面前 要想生存和发展 必须走清洁生产之路 小氮肥 如何开展清洁生产 怎么才能搞好清洁生产 对于每一个小氮肥企业来说 都 是一个值得认真研究的问题 3 第二章 小氮肥行业清洁生产的概况 由于工业生产规模的不断扩大 工业污染和生态破坏日益严重 传统的污 染防治措施已经不能满足环境保护需要 由此不断引起了人们对环境管理变革 的思考 从 50 年代开始 人们广泛地关注由于工业飞速发展带来的一系列环境问题 但没有采取任何措施 将污染物直接排入环境 随着工业的不断发展 人们开 始研究和开发污染处理技术 企业在污染源排放口装置了治理污染物的设施 减少污染物的直接排放和污染造成的危害 但是这种末端处理的方法 不能从 根本上解决污染问题 而且末端治理污染技术 设备和运行成本昂贵 很难被 所有企业特别是中 小企业所承受 80 年代后期 随着技术的进步 在生产工艺过程中减少污染物产生的思想 得到广泛关注 工业污染管理开始出现从末端处理向废物减量化的战略转移 90 年代初 许多环境管理工具被开发出来 并得到政府的极力推荐和企业 采用 如环境审计 环境评估等 随着实践的探索 企业一致认为 在源头缩减 在生产工艺过程控制污染 的产生 提高投入物料的利用率和转化率 降低单位产品的物耗和能耗 这种 污染防治措施比末端处理更好 因此 为企业开展清洁生产奠定了良好的基础 一 清洁生产的概念 随着人口的增长与工业化趋势的发展 人类选择了可持续发展的道路 实 现可持续发展 要求政府和企业都要转变观念 使用新政策与管理手段 开发 和应用环境无害技术 特别是发展防止污染和使用原材料的更清洁技术 一些 4 国家在提出转变传统的生产发展模式和污染控制战略时 曾采用了不同的提法 如废物最少量化 无废少废工艺 清洁工艺 污染预防等等 但是这些概念不 能包容上述多重含义 尤其不能确切表达当代容环境污染防治于生产可持续发 展的新战略 89 年联合国环境署的专家组 分析了当时出现的工业污染防治概 念和实践 提出了清洁生产的概念 清洁生产的概念基本要素如下图 图 1 清洁生产的基本要素图 1996 年联合国环境规划署与环境规划中心 UNEPIE PAC 综合各种说法 采 用了 清洁生产 这一术语 来表征从原料 生产工艺到产品使用全过程的广 义的污染防治途径 给出了以下定义 清洁生产是将综合性预防的战略技术 运用与生产过程 产品服务中 以提高效率 降低人类安全和环境的风险 对生产过程而言 清洁生产包括节约原材料和能源 淘汰有毒害原材料并在全 部排放物和废物离开生产过程以前减少它数量和毒性 对产品而言 清洁生产 策略旨在减少产品在整个生产周期过程 包括从原料提炼到产品的最终处置 产品人体 不断运用 预防性战略风险削减清洁生产 环境 一体化 空气 水 土地 工艺 5 中对人类和环境的影响 对服务来说 清洁生产将预防战略结合到环境设计和 所提供的服务中 清洁生产不包括末端治理技术 如空气污染控制 废水处理 固体废弃物焚烧或填埋 清洁生产通过应用专门技术 改进工艺技术和改变管 理态度来实现 污染预防和废物最小量化都是美国环保局提出的 废物最小量化是美国污 染预防的初期表述 现一般已用污染预防一词所代替 美国对污染预防的定义 为 污染预防是在可能的最大限度内减少生产厂地所产生的废物量 包括通 过源削减 源削减指 在进行再生利用 处理和处置以前 减少流入或释放到 环境中的任何有害物质 污染物或污染成分的数量 减少与这些有害物质 污 染物或组分相关的对公共健康与环境的危害 提高能源效率 在生产中重复 使用投入的原料以及降低水消耗量来合理利用资源 人常用的两种源削减方法 是改变产品和改进工艺 包括设备与技术更新 工艺与流程更新 产品的重组 与设计更新 原材料的替代以及促进生产的科学管理 维护 培训或仓储控制 污染预防不包括废物的厂外再生利用 废物处理 废物的浓缩或稀释以及减 少其体积或有害性 毒性成分从一种环境介质转移到另一种环境介质中的活动 我国在 中国 21 世纪议程 中对清洁生产定义 清洁生产是指既可满足人们 的需要又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施 其实 质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理 将废物减量化 资源 化和无害化 或消灭于生产过程之中 同时对人体和环境无害的绿色产品的生 产亦将随着可持续发展进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向 二 清洁生产的内容 清洁生产的内容可以从不同的角度进行划分 第一角度 6 1 清洁的原材料和能源 2 清洁的生产过程 3 清洁的产品 第二角度 清洁生产包括四方面的内容 1 自然资源和能源利用的最合理化 自然资源和能源利用的最合理化 要求用最少的原材料和能源消耗 生产 尽可能多的高质量产品 提供尽可能多的高质量服务 达到生产中最合理地利 用自然资源和能源的目标 在生产 产品和服务中 最大限度地 节约能源 利用可再生能源 利用清洁能源 开发新能源 实施各种节能技术和措施 节约原材料 利用无害和无毒原材料 减少使用稀有原材料 现场循环利用物料 2 经济效益最大化 生产的源动力在于满足人类的需要和追求经济效益最大化 企业通过各种 手段提高生产效率 降低生产成本 使生产 产品和服务获得尽可能大的经济 效益 对于工业企业 经济效益最大化要求在生产 产品和服务中 最大限度 地 减少原材料和能源的使用 采用高效的生产技术和工艺 减少副产品 7 降低物料和能源损耗 提高产品质量 合理安排生产进度 培养高素质的职工队伍 完善企业管理制度 树立良好的企业形象 3 人类与环境危害最小化 生产的一个主要目标是提高人类的生活质量 减少生产对人类与环境造成 的风险和危害是实现生产目标的重要保证 对于工业企业 人类与环境危害最 小化就是在生产 产品和服务中 最大限度地 减少有毒有害物料的使用 采用少废和无废生产技术和工艺 减少生产过程的各种危险因素 现场循环利用废物 使用可回收利用包装材料 采用可降解和易处理材料生产产品 合理利用产品功能 延长产品寿命 合理包装产品 4 清洁生产是一个相对的概念 所谓清洁的生产过程和清洁的产品是和现有的工业和产品比较而言的 因 此 推行清洁生产 本身就是一个不断完善的过程 随着社会经济的发展和科 学技术的进步 需要适时地提出更新的目标 争取达到更高的水平 三 小氮肥清洁生产的现状 8 小氮肥行业 由于其局限性 工艺技术 装备水平较为落后 单位产品物 耗 能耗高 污染物产生量大 控制污染能力低 生态环境破坏严重 小氮肥 主要污染源和污染因子见表 1 表 1 小氮肥污染现状表 污 染 源污染因子 造气污水NH3 N 造气吹风气H2 CH4 CO NO 造气炉渣SIO2 C 脱硫静氨塔下水NH3 N 碳化水箱泄露NH3 N 碳化清洗塔下水NH3 N 碳化综合塔下水NH3 N 碳化等压回收塔溢流NH3 N 精炼再生气NH3 H2 CO 合成驰放气H2 CO CH4 尿素尾气H2 NH3 尿素解析残液NH3 设备 跑 冒 滴 漏 COD NH3 N 各油分排污COD 沸腾炉炉渣SiO2 现在大部分小氮肥企业一般均采用末端治理的污染防治办法 其 COD NH3 N 排放浓度分别平均为 280mg l 500mg l 而小氮肥行业的国家排放 标准分别为 150 mg l 100 mg l 在严峻的环境治理形势面前 小氮肥企业的 9 生存压力可见一般 随着 2002 年国家 清洁生产促进法 的颁布和实施 清洁生产已经得到了 全社会的关注 原国家经贸委在全国各行业均选择了相关企业进行清洁生产示 范 小氮肥也不例外 2000 年安徽阜阳化工总厂被中国 加拿大政府首选为 小氮肥清洁生产的典型 进行清洁生产示范 取得了显著的经济效益和环境效 益 在小氮肥行业引起了强烈反响 在各级政府 小氮肥协会的监督和企业自 身的生存压力下 小氮肥企业按照 清洁生产促进法 要求 根据各自企业的 情况 纷纷进行清洁生产审计 查找自身存在的问题 对员工进行了清洁生产 培训 使员工清楚地认识到污染物的产生就是物料的流失 资源的浪费 大部 分企业均针对清洁生产审计出的问题 制定了各自企业的清洁生产无费 低费 方案 并分步进行了实施 但由于在管理 技术 资金 政策等方面的因素 小氮肥企业与其他行业一样 推行清洁生产的 深度 不够 清洁生产在小氮 肥行业还处于初级状态 四 小氮肥行业推行清洁生产的障碍 长期困扰中国清洁生产管理人员和技术人员的问题是 清洁生产的主体是 组织 清洁生产必须由组织自愿参加 在这种情况下 政府如何推动和引导更 多的组织自愿参加清洁生产 从目前中国清洁生产审计情况看主要存在以下两 方面的问题 1 组织参加清洁生产审计的热情不够高 从中国组织实施清洁生产的实际 情况来看 参加过清洁生产审计的组织普遍获得明显的环境和经济效益 国家 清洁生产中心完成了 100 多家组织的审计 根据审计报告 平均每个组织削减 主要污染物 20 以上 每年获得经济效益超过 100 万元 但是 由于对开展清 10 洁生产组织没有市场的激励因素 因此 组织普遍缺乏积极性 目前仍很难发 现主动要求实施清洁生产审计的组织 2 清洁生产审计的成果持续性差 清洁生产审计的成果主要是靠无 低费 方案取得的 在清洁生产审计时组织都将无 低费方案作为重要的方面高度重视 采取各种措施加以实施 然而 审计结束一段时间后 许多组织又恢复了过去 的管理和操作水平 据对 UNEP 工业环境管理网络 Industrial Network for Environmental Management 在我国淮河流域实施的 27 个纸浆造纸厂清洁生产项目的调查 绝 大部分组织在审计完成半年或一年后也回到过去的松散管理状态 之所以出现 以上问题 有许多原因 首先主要是企业内部管理的偏差 1 员工认识不足 企业员工不了解清洁生产的主要内涵 认为清洁生产是原有的环境治理的 新的代名词 不能为企业带来经济效益 领导不重视 员工不理解 全员参与 度不够 2 企业内部管理不扎实 清洁生产审计后 企业明白了自身的问题 对无费 低费方案进行了实施 也取得了一定的成绩 但清洁生产的各项管理措施不能持久的坚持下来 反弹 现象严重 最终虎头蛇尾 其次是政策因素 国家各级政府要积极倡导清洁生产 并出台相关的优惠政策 对开展清洁 生产较为突出的企业 要在贷款 税收 市场准入等方面给予优惠和激励 鼓 励各类企业积极投入到清洁生产之中去 但目前政府推动不够 再看小氮肥行业 小氮肥行业在推行清洁生产时 与以上阐述的情况一样 11 存在着许多问题 致使清洁生产的推行进展迟缓 也使小氮肥行业的环保战略 明显地倾斜在末端处理上 而未能完全按照清洁生产要求 更好地实施 源头 治理 中间控制 提高资源利用率 减少废物排放 的方针 造成小氮肥行业 推行清洁生产缓慢的障碍性因素还主要体现在如下几个方面 1 组织管理问题 组织管理问题主要有 1 缺少强有力的清洁生产组织机构 不少企业是 以环保部门为主来实施清洁生产的 但环保部门在企业中现有职能很难适应生 产全过程的清洁生产需要 2 运行机制上 基本没有建立明确的清洁生产目 标行动规划和相应的制度措施 从而企业没有持续清洁生产行动 3 由于环 境保护和清洁生产意识不高等原因 职工全员参与程度较低 清洁生产往往仅 是少数人的活动 2 财务问题 财务问题主要有 1 缺乏资金 当清洁生产进入以技术改造和技术创新 为驱动力的阶段 缺乏资金支持往往导致企业清洁生产陷入停滞状态 难以保 证企业清洁生产的不断深入 2 缺乏核算清洁生产实际效益的机制 实施清 洁生产后所获得的实际经济效益不能从企业的成本核算中反映出来 这主要是 由于企业没有或缺少中间计量手段 不能正确的分析核算 企业生产过程是连 续不断的进行的 受多种因素变化影响 所以多数企业实施清洁生产实际效益 很难说清楚 3 工艺设备问题 目前我国小氮肥企业的生产工艺和设备是六 七十年代的 生产效率低 物资消耗高 许多企业又只重视扩大产量 不注意设备更新和技术改造 设备 维修保养制度又不健全 跑 冒 滴 漏现象严重 这是实施清洁生产的主要 障碍 12 4 观念方面问题 单纯经济观点 对保护环境的重要性认识不足 采取消极应付的态度 将 满足环保法的要求作为企业环保工作的唯一目标 只有三废排放不达标 才被 当作环境问题 认为清洁生产只是一种宣传 化了钱 不一定会带来多少好处 防御污染是长期的事 以后的事 目前的现状 想搞好不太现实 怕担风险 怕影响生产 影响产品质量 安于现状 拒绝变革 多一事 不如少一事 5 政策和管理方面的障碍 政策上无激励措施 对于清洁生产做的较好企业 政府没有给予相应的优 惠政策 生产环保两张皮 说的多 做的少 没有把生产环保有机地结合在一 起 组织机构不落实 缺乏强有力的领导 企业内部考核奖罚不能认真兑现 6 技术方面的障碍 缺乏对持续发展的完整认识 缺乏信息的收集和传播 对生产过程的物耗 能耗和排污无确切数据 缺乏可用的技术 小氮肥清洁生产技术的开发和研究 特别是高费方案还相当薄弱 对 NH3 N 污染因子还不能从根本上消除 工程技 术人员和作业人员没有经过必要的培训 7 经济方面的障碍 资金不足 不少小氮肥企业把主要精力放在解决扭亏问题上 对环保问题 力不从心 对物料流失估计不足 在计算清洁生产项目的经济效益时方法不完 善 地方政府对超标排污收费太低 缺乏有力的经济刺激 13 第三章 小氮肥行业实现清洁生产的主要途径 开发清洁生产技术 是一个带有综合性的问题 要求人们转变观念 从生 产环保一体化的原则出发 不但熟悉有关环保的法规和要求 还需要了解本行 业的生产 消费过程 推行清洁生产的起点在于揭示传统生产技术的重大缺点 针对生产过程系统的主要环节和组分 采取改变 替代 革除等方法 谋求实 现节能 降耗 减污的目的 根据清洁生产的概念以及近年来国内外氮肥行业 的实践在开发和应用清洁生产技术方面所积累的经验 可归纳如下一些实现清 洁生产的主要途径 1 改进工艺和设备 2 改进操作 加强管理 3 建立厂内的物料循环 4 资源综合利用 5 必要的末端治理 这些途径可以单独实施 也可相互结合 可根据各单位的具体情况而定 一 改进工艺和设备 合成氨生产过程中产出废料 造成污染的主要原因 是工艺的不完善 如 果不从改进工艺入手 只着力于三废的末端处理 显然是一种舍本求末的做法 随着科学技术的发展 改进旧工艺 开发新工艺 淘汰旧设备 采用高效设备 14 为推行清洁生产提供了极大的可能性 工艺是从原料到产品实现物资转化的基本软件 一个理想的工艺过程要求 流程短 原材料消耗少 无废料排出 安全可靠 操作简便易于自动化 所用 设备较为简单等 设备的选用有工艺决定的 从清洁生产的角度来看 对于设 备本身 要求它设计合理 结构简单 易于安装 使用寿命长 造价低 对于 设备的运行 希望它效率高 能耗低 产品质量有保证 易于控制 物料泄漏 少 检修方便等 当然 工艺和设备要同时满足这些要求 是很罕见的 但总 可以从经济 技术 环境的角度来综合考虑 选用最合理的方案 改进工艺 首先要从分析现状出发 找出其薄弱环节 抓住主要矛盾 这 样才能做到投入小 见效大 一般来说 可以采用如下一些改进方案 1 简化流程 减少工序和所用设备 繁琐的工艺往往增加三废的排放 例如合成氨中的脱硫工艺 老流程有大量的含氨废水排出 现改为栲胶法 一 方面简化了流程 另一方面杜绝了含氨废水排放 外排含氨 硫废水 图 2 老脱硫流程 无含氨废水排出 气柜分离器静电除焦罗茨鼓风机除尘塔 降温塔脱硫塔 加氨水 降温塔分离器静氨塔 静电除焦 气柜分离器静电除焦罗茨鼓风机 脱硫塔 加氨水 降温塔 15 图 3 新脱硫流程 2 实现连续性操作 减少开车停车次数 保持生产过程的稳定状态 由于小氮肥的特殊工况 工况指工艺设备状况 若实现连续性操作 必须 加强设备管理 强化设备维护保养 否则设备事故发生频繁 肯定会造成不合 格品出现 同时外排废水中的 NH3 N COD 也肯定超标 因此对设备要采用 TPM 的管理方法 即日常点检 定期检查 计划修理 改善性维修 故障修理 维 修记录分析 开展 5S 活动 经常进行 TPM 教育有机结合 使设备处于良性的动 态监测之中 3 提高单套设备的生产能力 装置大型化 强化生产过程 满负荷生产 而不超负荷生产 这是降低能耗和物耗的有力措施 以合成氨为例 据国内统 计 在装置的生产能力和物耗 能耗之间有着明显的对应关系 表 2 合成氨生产装置的扩大情况 年 份 合成氨装置的生产能力 万吨 年 吨氨耗烟煤 kg t NH3 吨氨耗白煤 kg t NH3 吨氨耗电 kw h t 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 6 7 2 8 9 9 8 10 5 13 200 190 160 150 100 50 0 1850 1600 1520 1440 1400 1380 1250 2100 2050 2000 1860 1600 1520 1360 16 2002 2004 16 20 5 20 1220 1200 1315 1230 二 改进操作 加强管理 工业活动离不开人的因素 在生产过程中人的因素主要体现在操作和管理 上 我国的调查资料表明 目前的工业污染约有 30 以上是由于生产过程中管 理不善造成的 只要改进操作 加强管理 不用花费很大的经济代价 便可获 得明显削减废料的效果 国外的经验同样证明 强化管理 不涉及基本的工艺 过程 往往可能达到减污 40 的结果 根据国内外各行业的实践经验 小氮肥行业推行清洁生产 可采取如下管 理措施 1 开展调查研究和清洁生产审计 摸清从原料到产品的生产全过程的物 料 能量利用和污染物的产生情况 这一调查的主要内容是要建立生产过程各 个工序乃至整个过程的物料平衡 能量平衡和水平衡 发现薄弱环节 2 以生产过程减少废料产生为目标 建立健全的组织机构 如碳化车间 大部分稀氨水在此流失 既造成物料损失 生产成本增高 又污染环境 因此 应在该车间增设稀氨水提浓岗位 把所有的稀氨水进行提浓 使其返回生产中 重新利用 要有专人对此负责 并对操作人员进行培训和考核 3 订立明确 易行的各项规章制度 特别是操作规程和岗位责任制 认 真执行完备可靠的操作记录 统计和审计和填写简明扼要的有关报表 4 将节能 降耗 减污的目标指标分解到企业的各个层次 将环境考核 指标落实到各个岗位 纳入岗位责任制中 例如 把下列项目列为环境考核的 主要内容 白煤耗 烟煤耗 电耗 用水量 用汽量 NH3 N COD 指标 尿素 合格率 碳铵合格率 工艺参数的控制范围 设备完好率 设备泄漏率 环境 卫生等 这些考核项目分别订出分值以及奖罚标准 从而使考核结果与奖惩挂 17 钩 推动全厂操作人员和管理人员提高环保意识 参与创建清洁生产活动 5 加强物料管理 从采购原料开始 加强对原料的检查 保证质量 6 坚持设备的维护保养制度 保证设备的完好率 消除物料的跑冒滴漏 它是污染产生的根源 7 有效的指挥调度 合理开机 8 保证产品质量 减少废品率 次品尿素 碳铵的产生 将蒙受原料损 失和氨流失的双重损失 9 严格的监督 公平的奖罚 对于生产过程中各种消耗指标和排污指标 进行严格的监督 实行一日一检查 一日一公布 一周一总结 一月一分析的 办法 及时发现问题 堵塞漏洞 公平的奖惩有利于调动员工的积极性 并把 员工的切身利益与企业推行清洁生产的实际业绩结合起来 10 组织安全文明生产 加强现场管理 整顿厂容厂貌 绿化环境 消除 安全隐患 树立环境道德观 把绿色文明渗透到企业文化之中 三 建立厂内的物料循环 组织厂内循环 被美国环保局作为与 源头削减 并列的实现废污排放最 小化的两大基本方向之一 物料再循环可以在不同层次上进行 如工序 车间 再循环的范围越大 则实现的机会越多 组织物料再循环可用图 4 示意 图 4 组织物料再循示意图 过 程 产品 废料 原料 18 厂内物料再循环可分为下列几种情况 1 将流失的物料回收后作为原料返回原工序之中 如精炼的稀氨水 尿 素氨泵 一甲泵的密封水 回收到尿素碳铵液槽等 2 将生产过程中生成的废料经适当处理后作为原料生产其它产品 如把 脱硫液中的硫泡沫在熔硫釜内进行提炼 炼成的成品硫磺用于生产亚硫化铵 3 将生产过程中生成的废料经适当处理后返用于生产过程中 如稀氨水 回收装置 其工艺流程为 由合成池放气洗涤塔 A 提氢净氨塔 B 精炼再生器 回收塔 C 碳化固定副塔清洗段 D 碳化清洗塔 E 及其他 F 等来的稀氨水一同进 入稀氨水贮槽 然后由解吸泵送至解吸换热器与来自解吸塔低部的解吸废液进 行换热后 进入解吸塔上部经塔盘蒸馏后 在塔顶得到氨 水 二氧化碳 少量 混合气体进入解吸冷凝器 气体在此冷凝 冷凝液进入高位槽 冷凝 液浓度达到 17 可供碳化使用 用泵送至碳化岗位 生产碳铵产品 工艺流程 图如下 图 5 稀氨水回收装置工艺流程图 四 资源综合利用 资源综合利用是推行清洁生产的首要方向 因为这是生产过程的 源头 水 冷凝器 高位贮槽汽提塔 泵 氨水 换热器解吸泵 稀氨水贮槽 出水去合成氨循环水 蒸汽 F ABCDE 19 如果原料中的所有组分通过工业加工过程的转化都变成产品 这就实现了清洁 生产的主要目标 见图 5 图 6 原料的综合利用 资源综合利用 增加了产品的生产 同时减少了原料的费用 减少了工业 污染及其处置费用 降低了成本 提高了企业的经济效益 可见是全过程的关 键部位 因此有些国家已将资源综合利用定位为国策 我国目前正在大力提倡 资源综合利用 并且对资源综合利用较好的项目 给予相应的优惠政策 如小 氮肥的造气炉渣余热发电 即造气岗位所烧原料煤的炉渣 其中仍含有 16 20 的残炭 原来的处理方式是掩埋 一方面是污染转移 造成二次污染 另 一方面又造成了资源的浪费 现在是将造气炉渣粉碎 掺一定比例的白煤沫 作为流化床锅炉的燃料 产生 3 82MP 450 或 5 29 MP 480 的蒸汽 供汽轮机发电 电作为合成氨生产的动力 每度电比网电节余 0 08 0 12 元 左右 安徽省目前电价 这样合成氨的生产成本大为降低 其工艺流程如下图 图 7 过 程 原料 产品 二次风机空气预热器 除尘器 炉 膛 汽 包 分 离 器 高 低温过热器 省 煤 器 引风机 粉碎机 一次风机 水泵 去发电机 原料煤沫造气炉渣 蒸汽 软水 20 图 7 造气炉渣余热发电流程图 五 必要的末端治理 清洁生产本身是一个相对概念 一个理想的模式 在目前的技术水平和经 济发展水平条件下 实现完全彻底的无废生产 还是不现实的 废料的产生和 排放有时还难以避免 因此还需要对它们进行必要的处理和处置 使其对环境 的危害降至最低 从这样的角度来看待末端处理 使它具有了一些传统的概念 中所没有的新的含义 1 末端处理只是一种采取其他预防措施之后的最后把关措施 而不应象 以往那样处于实际上的优先考虑地位 按照清洁生产的概念 采取污染防治行动的优先次序应该是 源头削减 过程控制 厂内循环 厂外循环 末端处理 末端处理作为控制污染的最后把关措施 意味着它所需要处理的废弃物数 量已经通过其他途径得到了明显的削减 这样可以降低处理的负荷 减少处理 的费用 21 2 厂内的末端处理往往是采取集中处理的方式 先物理处置 再化学处 理 即含氨废水采用换热冷排淋洒 凉水塔瀑气 含油废水采用集中收集 人 工撇取 最后把物理处置后的废水送到污水处理场进行生化处理 3 末端处理并不排斥继续开展推行清洁生产的活动 以期逐步缩小末端 处理的规模 乃至最终以其他全过程的控制措施完全代替末端治理 现阶段 必要的 末端治理 并不是一成不变的 随着技术水平和管理水平的提高 有可能变成 不必要 而被革除 第四章 小氮肥清洁生产系统的设计 系统的设计对其运行有先天性的影响 如果方案和决策的选择不当 将导 致方向性错误 一切人力 物力和财力都将付之东流 借鉴国外清洁生产技术 设计的经验 小氮肥的清洁生产技术大致可设计为准备 审计 方案 实施和 总结五个阶段 每个阶段又可分为若干个步骤 一 准备阶段 1 明确清洁生产的目标 目标可能来自 企业的发展规划 满足环保法规的要求 环保主管部门或 小氮肥协会下达的指标等 也即企业认识到实施清洁生产的必要性 并愿意为 此着手采取具体行动 其表达方式 可以是削减的绝对量 能耗 物耗 水耗 外排水量 也可是削减的相对量 比例 削减速度等等 这些目标的实现还 可按轻重缓急进行排序 按企业的实际能力分为近期目标和远期目标 2 建立行动小组 建立强有力的行动小组 是顺利推行清洁生产的组织保证 行动小组首先 应得到企业高层领导的支持和充分授权 由一位熟悉本公司生产 环保 有经 22 验 有威信的人领导 其次要吸收环保 生产 技术 设备 物资 基建 财 务等部门的人员参与 行动小组的主要任务是 1 开展调研和分析 2 组织评价和咨询 3 确定具体的目标 4 进行方案论证 5 负责立项 6 指导实施 7 协调各方关系 争取领导和员工参与 建立领导小组后 首先要开展的准备工作有 制订工作计划 取得企业高 层领导的赞同 向广大管理人员和操作人员开展宣传活动 分析可能遇到的障 碍和考虑克服障碍的途径 必要的物资准备 确定审计对象 建立审计班子 二 审计阶段 1 调查分析是提出问题 解决问题的起点 调查可分为普查和详查两种方 法 详查是在普查的基础上针对重点产品和重点污染物进行的调查和分析 1 调查的主要内容有 A 企业的发展史 B 企业的基本情况 地址 规模 资产 组织机构简况 厂区布局 主要 原料辅料 产品 产值 利税及企业的发展规划 C 企业的环境背景 所在地的地理 气象 地形 水文和生态环境等基本 情况 D 企业的生产排污情况 工艺技术路线 能耗 水耗 物耗 废料的产生 岗位 污染物的形态 组成和数量 排污方式 特点和去向 E 所涉及的环保法规和排放指标 23 F 污染治理现状 治理项目 方法 投资 效果 技术经济评价 排污费 等 2 调查的方法 收集本厂已有的技术文件和统计资料 如工艺流程图 流程说明 物料平 衡 能量平衡 操作规程 工艺设备图 管道布置图 设备布置图 操作值班 记录 生产报表 产品和原料库存记录 产品成本分析 废物分析记录 废物 处理费用等 组织废物审计班子进行现场考察 查询 实测和审核 在现场考察中要注 意收集操作人员的意见和建议 在现场考查时还应了解物料的管理状况 包括 原材料的采购 物料的运输 储存 产品的包装 设备 管线的维护情况 操 作水平和岗位责任制的落实情况 劳动条件和人员的环境意识等 开展审计时 要将工艺流程分解成单元操作 逐一按各工序实测输入和输 出的物流 原料 产品 废料 进水 排水 排气 2 物料和能量的测算 建立衡算 衡算是指物料平衡计算 是审计的核心步骤 通过衡算可以弄 清原料和能量的实际利用状况以及产出污染物最多的工序和排放量 发现各环 节之间的相互影响 物料再循环的可能部位 衡算要按合成氨的工艺流程逐工 序 逐操作单元进行 衡算依据的数据应以实测为准 同时参考技术文件和统 计资料的数据 如发现差别很大 则应加以复核和完善 3 分析和预测 对书面资料和考察结果进行计算 分析和比较 特别是从物料衡算中可以 发现问题的所在和存在的机会 在现状分析的基础上进行预测 以便在确定目 标和方案时考虑未来的发展趋势 调查的结果整理成详细的审计报告 作为采取行动的依据 24 三 方案阶段 1 确定具体目标 一般说 经过详细地调查分析即可发现生产全过程中最为薄弱的环节以及 最易突破的环节 据此可选出若干个采取行动的重点 并考虑企业在财力 物 力 技术力量等方面的可能性和其它实际条件 确定一个或若干个具体的目标 这些目标一定是现实可行的 易于被公司员工接受的 同时这些目标也要有足 够的灵活性 以便在进行定期回顾及时作出修改 2 提出可供选择的方案 实现上述目标 可以采取不同的途径 这些途径前文已作了阐述 遵循不 同的途径就可以提出不同的方案 这些方案的优先次序应该是 加强管理 源 头削减 厂内再循环 厂外再循环 末端治理 提出可供选择的方案时 贵在思路全面 不疏漏各种解决问题的可能办法 集思广益 广泛听取操作人员 技术人员 管理人员及专家的意见 对所形成的供选择的方案可根据采取行动的性质 分类进行整理并进行筛 选 将有些明显不现实的方案先行去除 其余方案即可进入可行性分析阶段 3 可行性分析的目的是从若干可供选择的方案中 通过对它们所作的技术 评价 经济评价和环境评价 选出最优的或最可行的方案作为推荐实施的最终 方案 四 实施阶段 1 实施 行动小组负责申请立项 立项后要移交给相关职能部门负责实施 行动小 组在实施过程中加以指导 督促与协调 实施包括如下的内容 筹措资金 申请许可证 征地 场地开发 设计 厂房施工 设备订货 25 加工 设备安装 员工培训 组织操作 维修 管理班子 制订各项规章制度 规程 原材料准备 试车 日常运行 2 效益评价 方案实施后 如果生产正常 达到设计要求 此时行动小组即可收集数据 检查和评价方案的实施效果 假若没有达到预期的效果 就必须进行返工或修 改方案 五 总结 当所开发的清洁生产技术顺利投入运行并确实取得效益后 由申请主管单 位组织相关人员进行验收 以确任这项技术的各种效益 评价它的水平 总结 经验教训 作为技术成果在小氮肥行业推广 26 第五章 小氮肥行业清洁生产的运作要注意的问题 清洁生产系统运作的好坏 直接影响到企业的运作绩效 在目前环境下 可能决定了一个小氮肥企业的兴衰 清洁生产系统的运作主要涉及计划 领导 组织 控制 规范激励等几个方面 一 计划 计划是各种管理活动的起点 为了使清洁生产活动卓有成效 企业就必须 首先明确近期 中期和远期所追求的目标 明确为了完成这些目标必须通过什 么途径 采取什么方案 详细规划 统筹安排 可用由上而下的层次结构 即 把风险降到最低限度 二 领导 清洁生产是一项系统工程 涉及到观念 资金 技术 信息等诸多因素 目的目标战略政策程序规则规划方案预算 27 只有加强领导 才能及时解决清洁生产中出现的各种障碍 收到应有的成效 具体 为 1 领导重视 健全组织 首先要成立以厂长为组长的清洁生产领导小组 负责该项目的实施 由主 管生产的厂长 车间主任负责该分厂 车间的清洁生产工作 分厂 车间又要 设有专职人员参加清洁生产工作 其次 值班长和操作人员具体负责有关清洁 生产指标的完成 形成总厂 分厂 车间 班组四级管理网络 通过网 络安排任务 检查考核 推行清洁生产方案的实施 2 更新观念 企业领导必须从生产实际认识到 传统的末端治理污染 难于适应日益严 格的环境法律 法规 标准的严格要求和激烈的市场竞争 特别是中国加入 WTO 后 小氮肥面临国际和国内同行的激烈竞争 而实施清洁生产可以降低物 耗 节约能源 提高产品质量 减少污染 降低成本 增强市场竞争能力 3 关心支持 由于目前小氮肥的实际现状 一般企业资金较为困难 而清洁生产中的高 费方案 很能够解决化肥生产中产生污染的工艺 设备技术问题 这就需要领 导在财力上的大力支持 只有这样 清洁生产才能向深层次推进 三 组织 企业领导要充分认识到实施清洁生产仅有领导重视是不够的 还必须引导 宣传 发动全体员工都来关心清洁生产工作 群众的参与是清洁生产能否取得 成果以及巩固成果的基础 因此 对清洁生产问题 领导必须精心组织 1 统一认识 组织员工 结合企业生产实际讨论企业实施清洁生产的必要性 宣传实施 清洁生产的重要意义 统一全体员工对清洁生产的认识 28 2 及时总结 有针对性地召开不同层次的员工座谈会 让他们及时了解审核过程中出现 的问题 消除思想障碍 对实施无费 低费方案所取得的经济和环境效益及时总 结 让员工及时了解清洁生产的成果 调动员工参与清洁生产的积极性 不断 巩固清洁生产的成果 四 控制 控制活动意味着按照一定的标准并结合实际来衡量工作或活动的进展 及 时纠正所发生的偏差 以保证计划目标的实现 控制活动使得管理成为一个有 始有终的循环 是使活动达到设计目标的保证 在小氮肥行业的清洁生产活动 重点在于成本的控制 清洁生产是一项实现经济与环境协调发展的环境策略 它的一个重要方面 是通过控制生产过程来削减污染 即通过工艺技术的改进和管理的改变来实现 污染削减 它的实施有无费 低费和高费方案 对小氮肥来说 这三种方案必 须有机地结合起来 不单纯地对清洁生产的过程进行投资 而是综合相关岗位 技术改造 这样 既能控制投资成本 又能促进技术进步 降低生产成本和保 证环境持续的改善 1 首先实施无费方案 即对企业的管理人员和操作者实行培训和教育 目 的是提高员工的环境意识 改变员工的环境意识至关重要 只有员工发自内心 的认识到推行清洁生产的确关系到企业的生存和发展 企业的各项有关清洁生 产的决策才能被接受 一些简单易行 不花钱或少花钱的管理措施才能自觉地 被采用 由此 可以降低原材料和能源消耗 提高物品的利用率 在减少污染 物排放的同时 提高企业的投入产出比 可以说 无费方案的实施 能够使企 业的内部管理提高到一个新的层次 2 其次实施低费方案 由于小氮肥普遍存在着资金困难 工艺技术装备落 29 后的现状 用大量的投资来改进工艺 设备 以提高装置的技术水平 是不现 实的 但有重点的在源头小改小革一些 瓶颈 问题还是很有必要的 因为 一些小改小革投资小 企业能够负担 可对于装置的稳定运行 设备出力率的 提高 污染物的削减却效果明显 3 最后实施高费方案 高费方案是指通过大量的资金投入来提高装置工艺 技术的先进性 企业若能以无费 低费方案的实施为基础 在产生污染的关键 部位实施高费方案 如在合成采用 DCS 控制 尿素废液采取深度水解处理 脱 硫改造为 DDS 工艺等 小氮肥企业的生产运作 无论是生产成本或是治污绩效 都会达到一个新的水平 但是大量的资金投入 对大多数小氮肥企业而言 压 力较大 因此企业要根据自己的实际情况量力而行 逐步实施 五 规范 激励 对小氮肥而言 污染的产生的直接原因是工艺不稳 设备运行不佳 物料 流失 其根源是管理不善造成的 故要想让清洁生产取得良好的绩效 必须严格 管理 规范考核 才能防止反弹 并在管理过程中 把暴露出来的问题加以反馈 及时纠偏 1 严格规范操作制度 制定出杜绝跑 冒 滴 漏的考核办法 实施工序区域责任制 实行管理 人员 操作人员和维修人员联合承包制 根据不同设备的特点 分别制定定期 检查 清洗 维护保养制度 并且责任到人 各负其责 提高设备的完好率 确保设备正常运转 降低运行费用 2 严格奖惩制度 为了保证各项管理制度的实施 从厂领导到职工 结合各自的岗位职责 采取各项考核与工资挂钩的办法 进行每月考核与不定期抽查相结合 对违反 制度者 根据严重程度处一次性罚款 在制定考核措施的同时 让职工的收入与生产过程中消耗 产品质量 企 30 业效益挂钩 把所有的经济指标都分解到班组个人 让每个职工都积极投入到 清洁生产这一全新的环保战略中 第六章 小氮肥行业清洁生产实证 安徽阜阳化工总厂实施清洁生产案例 安徽省阜阳化工总厂是以生产合成氨为主的综合性化工企业 年产合成氨 13 万吨 主要产品 年产 8 万吨尿素 14 万吨碳铵 2 万吨甲醇 同时还有吗 啉 碳铵添加剂 溶解乙炔 氧气 塑料编织袋 化工 类压力容器等十 几种化工产品 1999 年 由国家经贸委牵头组织的 中国 加拿大清洁生产合作项目 启动 阜阳化工总厂被国家经贸委确定为该合作项目 化肥行业的示范企业 从此清洁生产工作开始在该厂全面展开 工厂领导对中加清洁生产合作项目十分重视 专门成立了以厂长为首的清 洁生产领导小组 1999 年 6 月 2000 年 10 月 中加双方专家与工厂清洁生产 领导小组成员一起 在阜阳化工总厂近一个月的预审核和审核现场工作中 双 方专家与审核小组成员一起 了解了工厂的生产及污染现状 详细调查了全厂 31 的生产一览表 三废 排放表 并对主要排水点的废水水量及废水成份进行实 地监测 根椐调查和监测的数据 对废水产生及物料流失原因做了进一步的分 析 在此基础上提出了 32 个清洁生产方案并对其中的 31 项方案进行了实施 实施清洁生产前后 2001 年与 1999 年 对比情况 合成氨产量从 7 8 万吨 年增加到 11 5 万吨 年 总氨产量从 8 3 万吨 年增加 到 13 1 万吨 年 尿素产量从 7 万吨 年增加到 10 9 万吨 年 甲醇产量从 4867 吨增加了 1 38 万吨 氨利用率从 88 2 提高到了 91 1 生产每吨氨所消耗的 白煤 烟煤和电消耗量都降低了 10 左右 在产量增加的情况下 工厂的废水排放量基本没有增加 吨氨排水量从 27 立方米降为 19 立方米 在稀氨水回收装置投入运行后 吨氨排放量从 41 36 千 克降为 4 65 千克 废除水中的 COD 排放量从 7 36 千克 吨降为 3 52 千克 吨氨 每年减少 COD 排放量为 54 5 吨 减少氨氮排放量 2352 吨 实现了发展生产与保 护环境相协调的预期目标 阜阳化工总厂实施清洁生产前后主要产品产量及原材 料消耗见表 表 3 表 3 阜阳化工总厂主要产品产量及原材料消耗对比表 项 目年 度19982001 合成氨78284 25 吨 82 吨 总 氨83151 53 吨 93 吨 碳 铵 3 吨 9 吨 尿 素70406 1 吨 75 吨 粗 醇4867 28 吨13837 374 吨 发 电10095 8 万千瓦 主要产 品产量 时氨利用率88 2 91 09 消耗 32 电1517 千克 吨氨1379 千克 吨氨 原料煤1099 千克 吨氨998 千克 吨氨消耗 烟 煤101 千克 吨氨90 千克 吨氨 第一节 实施清洁生产概况 在国家经贸委和省经贸委的领导下 在公司领导的重视和支持下 该厂 1999 2000 年开展了清洁生产工作 这期间经历了清洁生产预审核 审核 方案 筛选及评估 方案实施及总结四个阶段 审核人员在中加双方专家的帮助下从 原材料入手 审核了现有的生产工艺 工序物耗 能耗及产品的有关资料和数 据 在此基础上 进行现场实测和部分理论计算 核实了输入与输出物料的数 据 进行了物料及水平衡 从中发现企业管理制度不很完善 工艺流程不尽合 理 操作规程不严 工艺技术 经济指标数据的检测仪器不齐全 原料有流失 杂质含量高 虽然采取了两水闭路循环技术 但废水中的悬浮物和氨氮排放量 较高 余热利用不充分 部分设备较陈旧 亟待更新 技术水平有待进一步提 高等问题 针对审核中发现的问题 共提出出了 32 个备选方案 其中 无费 低费方 案 9 个 中高费方案 23 个 在 32 个方案中 除合成氨高压系统自控方案因资 金未落实没能实施外 其他的 31 个方案均得到实施 项目名称 内容及预期效 果目的见下表 表 4 中国 加拿大清洁生产合作项目在进行方案论证时发现 阜阳化工总厂 主要问题为废水中 COD 氨氮和油含量高 氨浪费严重 回收技术要求较高 所以对解决上述问题的清洁生产方案予以了重点支持 中加合作项目提供资金 支持的三个方案是 稀氨水回收方案 硫磺回收方案和油回收方案 其中的稀 33 氨水回收方案包括了方案 21 22 23 24 25 27 28 29 和 30 硫磺回 收方案包括脱流装置改造和硫磺回收两部分 其它无费 低费方案由阜阳化工厂 自己投资完成 表 4 阜阳化工总厂清洁生产方案汇总表 项目名称实施方案内容预计效果 投资 万元 1 加强原料煤入库验质的管理 提高产气质量 减少废渣产 生 60 控制原 料投入 2 控制原料煤加工粒度 入炉质量 节约原料消耗 减少废渣排 放 3 提高供销人员素质提高生产运转率 4 备品备件入库严格把关降低维护费用 5 加强节能意识 杜绝常流水常明灯降低生产成本 加强内 部管理 6 加强设备维护 保养 增强责任提高设备运转率 7 加强操作责任心 制定考核措施稳产高产 8 加强仪表管理稳产高产 严格工 艺操作 9 加强调度管理提高工艺合格率稳产高产 10 回收合成池放气提高氨利用率6技术 改造11 合成氨冷却水闭路循环节约水资源250 34 12 尿素冷却水闭路循环节约水资源105 13 造气