马强,单臣玉,程志,周霞,李岩,粟鑫
(1.工业节能与绿色发展中心,宁夏银川750001;2.宁夏清洁发展机制环保服务中心,宁夏银川750001)
资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题,随着全球环境问题的日益恶化,人们愈来愈重视对环境问题的研究,而影响环境问题的主要根源是人类对有限资源是否合理利用。制造业是将可用资源(包括能源)通过生产加工过程,转化为可供人们利用和使用的生活消费品或工业产品的产业。制造业在生产加工过程中不仅会使用一些有毒有害物质,转换过程中也会产生大量含有多种有毒、有害物质的“工业三废”(废水、废气、固体废弃物),是对环境造成污染的主要源头。《中国制造2025》将“全面推动绿色制造”作为九大战略重点和任务之一,明确提出要“建设绿色工厂,实现厂房集约化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化”,并在绿色制造工程专栏提出“制定绿色产品、绿色工厂、绿色园区、绿色企业标准体系,开展绿色评价”。因此,绿色制造是我国实现生态工业和社会可持续发展的关键技术,正在引起人们的高度重视。绿色工厂作为实施制造强国的战略任务和重点,是实现绿色制造“关键中的关键”。
绿色工厂应在保证产品功能、质量及制造过程中人的职业健康安全的前提下,引入生命周期思想,优先选用绿色工艺、技术和设备。它需要实现产品全生命周期时环境的负面影响最小,资源利用率最高。因此,为满足综合性、系统性的需求,开展绿色工厂评价需要建立一个能够适应工业制造业全周期以及工厂绿色制造全方位的评价指标框架,如图1。
图1 绿色工厂评价指标框架
绿色工厂评价技术体系需要从工厂基础设施、管理体系、能源与资源投入、产品、环境排放等维度提出全面系统的要求。
绿色工厂基础设计的评价主要包括绿色建筑、绿色照明及能源、水等计量器具和装置。(1)工厂绿色建筑评价应结合现行各类评价体系的理论思想和我国目前现行的绿色建筑评价标准、产业政策和有关要求,秉承可持续发展、统筹全局的思想,试图寻求建筑与工业工艺的统一。环保型材料有低毒、低排放型或基本无毒无排放型,通过使用加工、合成等先进技术来控制其有毒、有害物质,使其缓慢释放,毒性轻微,因此对人类健康不构成危险。在绿色建筑评价过程中,还要考虑到场地是否合理设计,是否考虑到危险品仓库、有毒有害操作间、废弃物处理车间等产生污染物房间的独立设置。(2)科学合理的节能、节水措施是建设和运营工业厂房的体制基础,是绿色工厂评价体系的基本前提和保证,它可以在一定程度上体现企业的绿色设计理念,对绿色工厂评价和绩效指标有很大的影响,因此也需要对工厂各车间的能源进出、水资源消耗等资源的计量器具和装置是否满足国家及地方相关标准进行评价考核。(3)绿色照明,通过科学合理的照明设计,采用高效、安全、优质的照明产品,从而达到节约用电、保护环境的目的。对于工厂绿色照明的评价要考虑到是否采用高效节能型荧光灯照明系统和智能型照明控制系统,实现系统化设计和系统化节能,以及照明设计是否符合照明功率密度相关要求。
绿色工厂应建立、实施并保持质量管理体系、职业健康安全管理体系和能源管理体系,最好能够做到发布社会责任报告,特别是环境社会责任的履行情况。(1)职业健康安全管理体系要求企业必须采用现代化的管理模式,使包括安全生产管理在内的所有生产经营活动科学化、规范化和法制化。(2)环境管理体系认证是有组织、有计划、协调动作的管理活动,通过明确职责、义务的组织结构来贯彻落实,目的在于防止工业生产过程对环境造成不利影响。环境管理体系认证是绿色建筑评价的权威性指标,是绿色工厂评价指标体系的有力支撑。(3)能源管理体系认证是从体系的全过程出发,遵循系统管理原理,通过实施一套完整的标准、规范,在组织内建立起一个完整有效的、形成文件的能源管理体系,通过各种节能措施,如节能监测、能源审计、能效对标、节能技改、节能考核等措施,不断提高能源管理体系持续改进的有效性,实现能源管理方针和承诺,并达到预期的能源消耗或使用目标,是绿色工厂评价指标体系的重中之重。
工厂的能源、物料等资源消耗十分巨大,提倡其绿色环保,必须在能源投入、物料投入以及采购等供应体系的冲击等方面提出可观的节能措施、物料无害化和少量化、采购的适量化和环保化,这也是考核其绿色性能的重要方面。(1)能源投入评价应该从工厂现阶段或者以后是否考虑到清洁能源、可再生能源以及余热余能,不断提高资源利用率;工厂的用电设备、生产工艺是否为国家鼓励推荐的生产工艺、设备等,并提出淘汰落后产能和电机的时间计划。(2)原材料优化管理是绿色工厂评价的重要部分。生产过程中原材料使用得更少或节能成分更加有效,优先选取的原辅材料应该是无毒、低毒、少污染,对于有毒性较大的原辅材料应尽量替代,防止原料在生产加工及产品使用过程中对人体及环境造成危害。在生产加工过程中,要考虑到废弃物减排化、资源减量化和产品无害化。(3)要将绿色工厂的理念延伸到业务流程,在采购过程中,选择材料、评估化学使用、估计生命周期是提高材料管理的重要方面。采购流程要综合考虑经济效益与资源节约、环境保护、人体健康安全要求的协调统一,并确保材料合格、环保以及适量。
在产品设计之初就应从环境保护角度出发,以可持续发展战略为目标,减少资源消耗和环境危害。既要注意产品设计未来可修改性,使产品有升级空间以及产品的多样化的设计理念,也要达到固体废物污染减量化的实质性机会。在产品设计时还应考虑在生产中使用更少的材料或更多的节能成分,优先选择无毒、低毒、少污染的原辅材料替代原有毒性较大的原辅材料,防止原料及产品对人类和环境的危害。用能产品还应该考虑到能效标准。鼓励企业对产品进行企业碳盘查和产品的碳足迹核查。
环境排放主要是由生产中的废水、废气、废渣及各种噪音造成的,可分为废水污染排放、废气污染排放、废渣污染排放、噪音污染排放。(1)工厂污染物排放需要达到相关法律法规及标准要求。污染物处理设备的处理能力应与工厂生产排放相适应,设备应满足通用设备的节能方面的要求。(2)工业企业应采用公众认可获取的标志或规范对其厂界范围内的温室气体排放进行盘查,并利用盘查结果对其温室气体的排放进行改善,如有可能,邀请第三方核查机构进行核查。
绿色工厂的评价应根据标准方法计算或评估相关的绩效指标,并利用结果进行绩效改善。可以依据绿色工厂评价技术体系相关内容,工厂通过对用地集约化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化等指标核算,并通过各种技术改造、资源优化、废物利用等手段,使其相应指标达到行业基准值或限定值,力求资源使用最大化和环境污染最小化,从而实现绿色工厂创建目标。
用地集约化主要目的是工业厂房在场地利用、设计、空间开发和高效利用方面的措施,提高土地配置和利用效率,提高土地利用的集约化程度。(1)容积率是指一个场地的地上总建筑面积和总构筑物面积之和与用地面积的比率。因此,在计算容积率面积时要注意将企业的地下面积、楼层数等进行统计。(2)单位用地面积产值是指厂内单位面积工业用地产出的工业总产值,是反映工业用地利用效益指标。单位工业用电产值越高,土地集约利用程度越高。
生产洁净化又称废物少量化、无废少废工艺、清洁工艺、污染预防技术,要求企业降低所有排放物和废弃物的数量。(1)单位产品主要污染物产生量是指合格产品与某种主要污染物产生量的比值,在计算过程中,必须确定主要污染物的种类,然后进行计算,否则无法计算。工业企业污染物排放量计算方法既可以采用排放监测、环境统计或污染源普查,也可以使用物料衡算、经验值法或系数法来计算。(2)单位产品废气产生量是指合格产品与某种废气产生量的比值,但在计算过程中单位废气产生量和废气的排放量之间的关系,生产加工产生废气,设有烟气处理或者净化设施的,产生的废气会被处理掉大部分或部分,没有处理掉的就会排放到环境中,这部分没有处理掉的废气就是排放量。废气中含有的各种污染气体,如SO2,NOx,烟尘、酸性气体等,可以通过专用仪器设备监测其排放浓度,再乘以废气流量,就能计算出相应污染物的排放量。污染物产生量也可以通过物料衡算的方法计算。对于有些没有废气环保设施而直接排放的废气,其废气产生量与排放量相同。(3)单位产品废水产生量是指合格产品与废水产生量的比值,企业废水一般通过各种流量计进行监测,其排放量可以直接使用监测数据、各种流量计测得的数据和连续自动监控测得的数据等;对于没有用流量计进行监测的废水,可以采用系数估算法,即从排污单位的新鲜用水量来估算其污水排放量;还可以利用产污系数进行测算。
资源节约化要求企业通过采取合理有效的措施,以达到提高资源利用效率的目的,也就是说投入最少的资源获得最大的产出。(1)单位产品主要原材料消耗量简称“单耗”,指生产单位产品或完成单位工作量平均实际消耗的主要原材料数量,在计算中,首先确定企业的主要原材料的种类和数量,其次根据企业监测设备、配料比例、物料平衡等方法确定主要原材料的使用量。(2)单位固体废弃物综合利用率是指工业固体废物综合利用量占工业固体废物产生量的百分率,工业固体废弃物主要包括工业生产过程中所排放出来的采矿废石、燃烧后的固体废渣、不合格的原料尾矿和冶炼或是化工生产过程中产生的废物等。工业固体废物综合利用量是指工业废物经过适当的工艺处理,可成为工业原料或能源,较废水、废气容易实现资源化。(3)废水处理回收率是废水回收收集量与废水产生量的比值,废水回收量可以统计企业废水实际监测、排放系数推算和水平衡法等方法获取数据。
能源低碳化是企业使用对气候和环境影响较小的清洁能源替代通过化石能源燃烧产生的二次能源,从而降低化石能源消耗量,鼓励开发和利用可再生新能源的重要措施。(1)单位产品综合能耗是指报告期内生产某种单位产品所直接消耗的各种能源折合标准煤数量,具体计算根据国家发布的相关单位产品能耗限额标准或者能耗计量统计标准进行计算。(2)单位产品碳排放量是产生生产某种单位产品所排放的二氧化碳数量。在计算碳排放量时,企业应首先确定组织边界,对边界内所有排放源进行识别,只对边界内的排放源产生的排放量纳入核算。根据排放源的种类,企业碳排放分为直接排放和间接排放。直接排放,主要是指企业在通过直接使用石化燃料进行燃烧或是生产加工过程产生的温室气体排放,包括由能源消费产生的排放、生产过程中煅烧分解、分裂等产生的碳排放。间接排放是指用于企业生产活动所使用的能源或者产品,企业不控制其碳排放源,但这些能源或产品所产生的温室气体排放在企业组织以外,如消耗的外购电力、外购热力等产生的排放。通过识别排放源及排放类型,可以根据相关行业的温室气体核算方法和报告指南,选择适合本企业情况的核算方法,确定核算方法后,通过搜集整理相关碳排放信息、数据,进行温室气体排放量计算。
绿色工厂的建设对于当前资源消耗严重、自然环境差等问题的解决具有重要意义。社会企业工厂应当充分认识到环境治理、资源节约、节能减排等重要性,在工厂建设中充分运用绿色设计,进而实现降低能耗和保护环境的要求。文中对绿色工厂评价原则进行了分析,并在此基础上探索了绿色工厂评价在工厂建设及产品全生命周期各个环节的应用。因此,绿色工厂评价体系的研究是一个复杂的系统工程,它要求在符合我国国情的基础上,其评价指标体系是一套科学合理、可操作性强的评价标准和评价方法,还要求企业在向绿色工厂转型的过程中,不仅需要社会各界对推行绿色工厂的必要性和紧迫性充分认识,而且需要企业在创建绿色工厂的过程中不断地摸索和推广。
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