产品生命周期管理

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。1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。2③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。3LCA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。4④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。5⑤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。6LCA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。7生命周期评价方法目标定义和范围界定清单分析生命周期影响评价改善评价8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。9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。10影响评评价在LCA从中，，影响响评价价是对对清单单分析析中所所辨识识出来来的环环境负负荷的的影响响作定定量或或定性性的描描述和和评价价。影影响评评价方方法目目前正正在发发展之之中，，一般般都倾倾向于于把影影响评评价作作为一一个““三步步走””的模模型，，即影影响分分类、、特征征化和和量化化评价价。影响分分类特征化化量化评评价。11影响分分类将从清清单分分析得得来的的数据据归到到不同同的环环境影影响类类型。。影响响类型型通常常包括括资源源耗竭竭、人人类健健康影影响和和生态态影响响3个大类类。每每一大大类下下又包包含有有许多多小类类，如如在生生态影影响下下又包包含有有全球球变暖暖、臭臭氧层层破坏坏、酸酸雨、、光化化学烟烟雾和和富营营养化化等。。另外外，一一种具具体类类型，，可能能会同同时具具有直直接和和间接接两种种影响响效应应12特征化化特征化化是以以环境境过程程的有有关科科学知知识为为基础础，将将每一一种影影响大大类中中的不不同影影响类类型汇汇总。。目前前完成成特征征化的的方法法有负负荷模模型、、当量量模型型等，，重点点是不不同影影响类类型的的当量量系数数的应应用，，对某某一给给定区区域的的实际际影响响量进进行归归一化化，这这样做做是为为了增增加不不同影影响类类型数数据的的可比比性，，然后后为下下一步步的量量化评评价提提供依依据。。13量化评评价量化评评价是是确定定不同同影响响类型型的贡贡献大大小，，即权权重，，以便便能得得到一一个数数字化化的可可供比比较的的单一一指标标。14改善善评评价价根据据一一定定的的评评价价标标准准，，对对影影响响评评价价结结果果做做出出分分析析解解释释，，识识别别出出产产品品的的薄薄弱弱环环节节和和潜潜在在改改善善机机会会，，为为达达到到产产品品的的生生态态最最优优化化目目的的提提出出改改进进建建议议。。15硅酸酸盐盐水水泥泥各各种种生生产产工工艺艺LCA方法法近20年来来，，我我国国水水泥泥产产量量一一直直位位居居全全球球第第一一，，但但另另一一方方面面，，水水泥泥生生产产工工艺艺落落后后的的问问题题仍仍然然十十分分突突出出。。统统计计表表明明，，2004年我我国国立立窑窑工工艺艺、、湿湿法法回回转转窑窑工工艺艺和和新新型型干干法法工工艺艺生生产产的的水水泥泥产产量量所所占占比比重重分分别别为为59.%、8.1%和32.5%，新新型型干干法法工工艺艺生生产产水水泥泥产产量量不不到到总总产产量量的的1/3。巨巨大大的的水水泥泥生生产产规规模模和和落落后后的的生生产产工工艺艺不不仅仅加加剧剧资资源源和和能能源源紧紧张张态态势势，，而而且且排排放放大大量量污污染染物物。。就就能能源源消消耗耗而而言言，，统统计计表表明明，，2003年全全国国水水泥泥工工业业消消耗耗能能源源1.0××108t标准准煤煤，，约约占占全全国国能能源源总总耗耗量量的的6%，而而同同年年度度水水泥泥工工业业总总产产值值(1.495××1011元)，仅仅占占国国内内生生产产总总值值的的1.28%。在在水水泥泥生生产产过过程程中中，，排排放放的的污污染染物物包包括括废废气气、、废废水水和和噪噪声声等等，，以以废废气气尤尤其其是是颗颗粒粒物物为为主主。。16水泥泥生生产产有有3种典典型型工工艺艺，，即即立立窑窑工工艺艺、、湿湿法法回回转转窑窑工工艺艺和和新新型型干干法法工工艺艺。。对对这这三三种种工工艺艺进进行行生生命命周周期期评评价价，，从从而而得得到到不不同同工工艺艺生生产产水水泥泥的的环环境境负负荷荷，，为为水水泥泥的的环环境境性性能能改改善善、、新新工工艺艺和和新新技技术术的的发发展展提提供供方方向向和和指指导导。。17目标标和和范范围围的的确确定定功能能单单位位：：1kg42.5等级级硅硅酸酸盐盐水水泥泥；；评价价目目标标：：确确定定不不同同工工艺艺生生产产功功能能单单位位水水泥泥的的环环境境负负荷荷。。评价价范范围围：：基基于于生生命命周周期期理理论论，，评评价价范范围围界界定定为为水水泥泥产产品品的的厂厂内内生生产产过过程程及及其其周周边边环环境境。。其中中：：厂内内生生产产过过程程是是指指原原料料依依次次经经过过预预处处理理、、生生料料粉粉磨磨、、煅煅烧烧、、熟熟料料磨磨和和水水泥泥均均化化等等工工序序，，最最终终成成为为水水泥泥产产品品的的生生产产全全过过程程。。周边边环环境境是是指指外外部部资资源源和和能能源源的的投投入入和和污污染染物物的的排排放放等等。。18原料料、、能能源源消消耗耗和和污污染染物物排排放放清清单单原料料组组分分：：石石灰灰石石、、石石膏膏、、粘粘土土和和铁铁粉粉等等；；在在干干法法生生产产工工艺艺中中，，除除这这些些组组分分外外，，还还包包括括掺掺入入粉粉煤煤灰灰和和矿矿渣渣等等工工业业废废渣渣。。能源消耗耗：各生生产工序序的电耗耗和煤耗耗；污染物：：颗粒物物、SO2、NOX和CO2等。在比较不不同水泥泥生产工工艺的环环境影响响时，未未考虑不不可再生生资源和和颗粒物物排放造造成的环环境影响响以及污污染物对对人体健健康的影影响。根据上述述评价范范围和数数据确定定方法，，可得到到典型水水泥生产产工艺的的资源、、能源消消耗和污污染物排排放数据据如下表表所示。。19项目立窑工艺湿法工艺干法工艺水泥原料石灰石1.12591.22411.0737粘土0.16650.1990—石膏0.05680.04440.0511铁粉0.06130.02630.0285粉煤灰——0.0980矿渣­——0.1376能源消耗标准煤0.19530.19400.0938电力/kWh0.08300.11120.0966污染物排放颗粒物3.25E-43.43E-42.55E-4二氧化硫3.993E-49.033E-43.501E-4氮氧化物2.4E-32.262E-31.419E-3二氧化碳1.07031.12700.807320影响评价价对于水泥泥生产来来说，主主要影响响类别包包括不可可再生资资源消耗耗(ADP)、不可再再生能源源消耗(EDP)、温室效效应(GWP)、人类健健康损害害(HT)、环境酸酸化(AP)和营养化化作用(NP)等6项。为了了比较不不同环境境影响类类别的作作用程度度，必须须将各环环境影响响类别转转化为同同一标准准下的量量化数据据，可用用各环境境影响类类别的环环境负荷荷当量数数与世界界环境负负荷的总总当量数数之比值值表示，，称之为为环境污污染相对对指数，，详见下下表。21单位/a立窑工艺湿法工艺干法工艺不可再生资源消耗(ADP)10­-141.491.471.32不可再生能源消耗(EDP)10­-142.802.901.59温室效应(GWP)10­-143.053.272.38环境酸化(AP)10­-148.6310.506.82营养化作用(NP)10­-144.914.923.32人类健康损害(HT)10­-145.636.794.1522从表中数数据，干干法工艺艺水泥生生产的环环境影响响远低于于立窑工工艺和湿湿法工艺艺。考虑虑到现阶阶段先进进的干法法工艺产产量在我我国水泥泥总产量量中所占占比重还还较低，，因此通通过行业业结构调调整，用用干法工工艺替代代其他工工艺，是是降低我我国水泥泥生产环环境负荷荷的有效效途径。。23四种通用用工程塑塑料的生生命周期期评价采用LCA方法比较较PE、PP、GPPS、PVC4大通用工工程塑料料的环境境影响,以便更好好地选用用材料,为塑料制制品工业业的生态态设计提提供参考考。在评估4大材料生生命周期期的环境境影响时时，研究究的起止止点放在在原油的的开采、、原油的的运输、、原油的的提炼、、聚合体体的生产产、废物物处置方方面，而而材料的的使用阶阶段不在在考虑之之列，废废物处置置则选择择了环境境影响较较大的填填埋方式式，而这这种填埋埋方式也也是在我我国城市市固体废废弃物处处置中被被普遍采采用的。。能源生生产中所所带来的的环境排排放按照照各阶段段的能耗耗比计入入其中。。评价范范围选用用的功能能单元是是1000kg。4种材料的的实际工工艺流程程图和每每一生产产过程的的数据如如下。24251000kgPE，PP，GPPS，PVC资源消耗耗化合物消耗的资源/kg化合物消耗的资源/kg原油原盐原油原盐PE1.507-GPPS1.975-PP1.443-PVC0.730.56261000kgPE，PP，GPPS，PVC能耗与排排放材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚乙烯原油开采372.112.519.0523.80388.48原油运输107.590.77117.88原油分馏92.740.40NOx：4.7×10-50.243.44736.42石脑油等裂解1482.674.61NOx：0.0020.64734.6715231.72裂解气分离3153.0822.35213.437524.65PE生产1191.5311.89乙烯：2.0175.286213.938428.77废弃填埋8.78NOx：0.17CH4：13.0118.8127材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚丙烯原油开采347.32.38.4322.21364.06原油运输102.00.73111.75原油分馏86.590.370.233.23687.68石脑油等裂解1384.614.29NOx：0.0020.632.3514223.56裂解气分离2944.6120.83199.317017.39PP生产1207.3412.05烃类：2.7745.53217.488591.2废弃填埋8.78NOx：0.17CH4：13.0118.8128材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚苯乙烯原油开采493.513.3111.9431.49515.37原油运输140.981.01157.94原油分馏123.010.514NOx：4.8×10-50.317977.68石脑油等裂解1966.606.09NOx：0.00280.8645.9820201.69裂解气分离4177.6129.58282.799969.48芳烃提取788.755.500.9153.194518.32乙烯和苯烷基化2303.6716.23155.3612159.16乙苯脱氢6908.3043.735.79434.0138224.43GPPS生产343.695.638NOx：0.1464.1451.693500.81废弃填埋8.775NOx：0.17CH4：13.0118.8129材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg废水/t废渣/kg能耗/MJ聚氯乙烯原油开采164.041.214.3611.46187.71原油运输66.950.3757.40原油分馏44.650.190.1161.66354.67石脑油等裂解713.972.22NOx：0.0010.31216.697334.6裂解气分离1518.3310.76102.783623.41氯气生产2279.8720.18Cl2：7.6×10-54.665314.517096.34氯乙烯生产2440.2324.61EDC：4.93CO：1.0313.37471.9917035.06PVC生产1451.7814.64VCM：0.34PVC：0.0114.3264.2710135.0废弃填埋8.775NOx：0.17CH4：13.0118.8130将材料的的编目数数据划分分为资源源消耗、、能源消消耗、废废气、废废水、废废渣排放放5个方面。。分别针针对PE、PP、GPPS、PVC这4种材料进进行了比比较，结结果如图图所示3132GPPS在资源消消耗、能能源消耗耗、废气气排放及及废渣排排放中影影响最大大，PVC在能源消消耗、废废气排放放及废渣渣排放中中居其次次，但其其废水排排放量最最高，资资源消耗耗最小。。PE与PP在这5项分类中中影响相相差不大大。这种种差别不不仅源于于资源的的消耗不不同，而而且还与与其各自自的生产产工艺相相关。PE与PP、GPPS同为石油油化工的的加工产产品，由由于PE与PP的上级原原料乙烯烯、丙烯烯其化学学结构相相似，根根据质量量分配原原理分配配物耗，，可知单单位质量量的乙烯烯和丙烯烯所消耗耗的原油油基本相相同，PE和PP化学结构构相似，，生产过过程也相相似，因因而相同同质量的的PE和PP生产中消消耗的乙乙烯与丙丙烯相近近，其能能耗及环环境排放放物也相相似；33而GPPS生产中所所使用的的上级原原料是苯苯乙烯，，苯乙烯烯是乙烯烯联产品品C6成分的深深加工产产品，在在质量分分配中相相同质量量的苯乙乙烯和乙乙烯消耗耗原油之之比约为为1.4∶1，由此可可知产品品质量相相同时，，GPPS原油消耗耗约是PE的1.4倍。能耗方面面，生产产GPPS时，由于于其苯乙乙烯生产产工艺(主要是能能耗大的的乙苯脱脱氢工序序)的加入，，使得GPPS的能耗剧剧增，在在这4种材料中中能耗居居于首位位。由于在实实际生产产中大量量使用的的是二次次能源(如电、、水蒸蒸汽等等)，相应应地由由这些些二次次能源源所带带来的的废气气、废废水、、废渣渣排放放量也也随之之增多多34。PVC生产的的主要要原料料是乙乙烯和和氯气气，其其原料料各占占其生生产物物耗的的43.6%和56.6%，生产产中乙乙烯量量的降降低引引起油油耗的的降低低，这这样使使得生生产相相同质质量的的产品品时，，PVC的原油油消耗耗量显显著低低于其其它材材料。。PVC废水排排放量量的突突增除除了一一部分分是由由氯气气生产产及氯氯乙烯烯生产产环节节所需需大量量电力力生产产带来来的废废水排排放外外，另另一部部分则则是由由于其其独特特的悬悬浮聚聚合工工艺导导致耗耗水量量较大大，因因而使使其整整个生生命周周期阶阶段的的废水水排放放总量量在这这4种材料料中居居于首首位。。由此此可见见，资资源消消耗量量越大大，工工艺环环节越越多，，则材材料生生产过过程中中的能能耗以以及废废气、、废水水、废废渣排排放量量也越越高。。35为了能能使环环境影影响表表现得得更加加直观观，采采用不不同的的LCA方法将将4种材料料的环环境影影响表表示为为单一一的环环境负负荷值值，鉴鉴于采采用的的影响响因子子需具具有可可比性性，这这里选选取了了瑞士士的Ecopoint97