产品生命周期评价在钢铁行业中的应用和前景(1).pdf

4 结论 环境风险评价是化工建设项目环境影响评价工 作的新内容 ,也是必不可少的评价重点 [ 6] 。本研究通 过对合成氨-尿素工艺流程进行分析, 采用多烟团预 测模式对项目进行了风险预测和评价。结果表明 ,在 静风不利气象条件 、 E-F 稳定度下 , 液氨储罐燃爆对 环 境 空 气 的 影 响 最 大, 最 大 落 地 浓 度 为 2 164. 9 mg m 3 ,超过氨 的 LC50最大影 响距离约为 400 m ,发生在事故出现后30 min左右。计算出合成 氨 -尿素工程的最大风险值为 0. 5210 -5 , 小于化工 行业风险统计值 8. 33 10 -5 , 表明风险水平可以接 受。最后根据预测结果提出了风险事故的防范措施 与应急预案,有助于合成氨-尿素工程的安全运营 。 参考文献 [ 1] 国家环境保护总局. 建设项目环境风险评价技术导则 HJ T 169 -2004. 2004 1-3 [ 2] 国家环保总局监督管理司. 中国环境影响评价培训教材. 北 京 化学工业出版社,2000 341 -345 [ 3] 邵占杰. 乙烯技术改造项目环境风险评价. 化工科技, 2005, 13 3 55 -56 [ 4] 胡二邦. 环境风险评价实用技术和方法. 北京 中国环境科学 出版社, 2000 400 -413 [ 5] 胡二邦, 姚仁太. 环境风险评价浅论. 辐射防护通讯, 2004, 24 1 21 -26 [ 6] 张峥, 李寅年. 石油化工项目环境风险评价实例分析. 环境科 学研究, 1999, 12 2 32 -35 作者通信处 岳波波 710127 陕西省西安市长安区学府大道 1 号 192信箱 西北大学环境科学系 电话 029 88308421 E -mail cool-yhsina . com 2007- 06-27 收稿 产品生命周期评价在钢铁行业中的应用和前景 刘颖昊 1 沙高原 1 黄志甲 2 彭 新 1 1.宝山钢铁股份有限公司, 上海 201900; 2.安徽工业大学, 安徽 马鞍山 243002 摘要 通过对绿色产品的介绍引出产品生命周期评价的基本原理和内涵, 详尽地阐述和分析目前产品生命周期在钢 铁行业中的应用情况, 指出生命周期评价在钢铁行业中的发展方向。 关键词 生命周期评价 钢铁行业 绿色产品 0 引言 人们通常根据材料的技术性能 、 价格或性价比来 选择材料, 但在可持续发展的社会, 材料的环境性能 越来越成为影响人们选择材料的另一关键因素。目 前对材料的要求和评价因素除了包含强度、变形、断 裂、 热特性以及综合性能外 ,还需要考虑未来社会对 材料和工业技术的评价指标如 价格便宜、 容易回收、 对环境影响相对友好、节能、节材等指标 [ 1] 。生命周 期评价 life cycle assessment , LCA 可用于评价产品、 工艺过程或活动整个生命周期内的环境影响 ,而不仅 仅局限于对当前的环境问题进行量化分析 。我国对 生命周期评价的研究也已从探索阶段进入了发展阶 段。作为一种具有系统观的环境管理手段,各行业企 业应当广泛采用并不断对其进行完善和创新 ,为我国 的可持续发展打下坚实的基础 。 钢是各种产品的主要功能材料, 和其它材料一 样,它在生产和使用时以不同的方式对环境产生影 响,评价钢铁产品的整体环境影响需要着眼于钢铁的 全生命周期阶段 ,即利用 LCA。LCA 受到钢铁制造业 欢迎的原因在于 LCA 是能够向社会或消费者提供钢 产品环境信任状的科学工具, 同时也是帮助钢铁业不 断改善产品环境性能的有效工具。 绿色产品是指对环境损害较少的产品或有利于 环境质量改善的产品 ,一般指从设计 、 制造、 销售到回 收处置的全过程中 ,对环境无害或危害较少 ,符合特 定的环保要求, 有利于资源再生的产品。绿色产品除 了具备传统产品的一般表现外 ,最重要的是产品中所 体现出的绿色理念 是绿色技术 、绿色设计 、绿色生 81 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 产、 绿色包装、 绿色服务。 从绿色产品的概念可以看出, 产品的绿色程度是 从产品生命周期的各个阶段体现出来的 ,只有对整个 产品生命周期的每一阶段带来的全部环境影响进行 分析 ,才能得出一个总体的概念。对产品进行生命周 期评价的想法也应运而生 。 现在的钢铁行业和铝业都非常注意产品的整体 环境特性 ,强调绿色产品的特性。而获得绿色产品认 证的基础就是进行产品的生命周期评价工作 ,获取该 产品生命周期清单数据或者是生命周期影响评价结 果。因此为保住各自市场 ,除了加快开发各种高附加 值高性能的钢材品种之外 ,采用生命周期方法对产品 的环境特性进行研究已是钢铁业和铝业目前最热门 的研究之一。 1 生命周期评价的基本概念和内涵 生命周期评价是从产品生命周期全过程 图 1 来量化其资源消耗和环境排放 ,并评价这些消耗和排 放对资源破坏、生态环境以及人体健康所带来的影 响 [ 2] ,旨在辨识产品环境质量改善和资源节约的最大 机会 。 其基本的技术框架包括目标与范围界定 goal and scope definition 、生 命周期清单分析 life cycle inventory , LCI 、生命周期影响评价 life cycle impact assessment , LCIA 以及结果解释 interpretation 4 个相 互关联的步骤 [ 3] 。 由于该法能最大限度地克服传统环境影响评价 技术 、 污染末端处理技术以及传统环境法规与政策中 常常忽略污染转移 如从一种环境介质转移到另一种 环境介质 ,从产品的一个生命阶段转移到另一生命阶 段,从一个地方转移到另一个地方等 的弊端 ,真正满 足可持续发展的要求 。 图 1 产品生命周期系统和边界 2 生命周期评价对钢铁企业的作用 生命周期评价结果尤其是清单结果对钢铁企业 非常重要, 可直接带来 7 项益处 ①通过 LCI 结果了 解钢铁企业各种产品的环境指标和绿色程度 ; ② 是满 足对外环境交流 ,向下游企业提供钢铁企业产品的生 命周期环境指标 ; ③是对标标准, 比较同类产品的环 境指标。因为每个企业的计算边界完全一致 ,对标结 果有实际参考意义 ; ④是绿色产品认证基准 。随着 ISO14025的不断完善 ,对于钢铁产品, 欧洲钢铁公司 如Corus已开展了Ⅲ型绿色产品 eco-label 认证工作。 认证的基础就是钢铁产品生命周期评价结果。如果 申请公司产品的 LCI 结果优于世界或地区同类产品 LCI 平均水平 , 则易于获取绿色产品认证 , 随着钢铁 绿色产品认证的推广 ,这有可能成为新的绿色贸易壁 垒,钢铁企业应尽早积极应对; ⑤用于相同功能产品 的材料之间的竞争。如与铝材、塑料等材料的竞争; ⑥ 由于 LCA 是从产品生产的全流程考虑资源、能源 和环保排放, 从哪些方面考虑着手降低资源能源消 耗,减少环境排放有助于钢铁企业新产品研发人员研 发绿色钢铁产品 ; ⑦可以更深层次地分析钢铁企业生 产现场节能降耗的潜力, 为钢铁企业节能降耗降污染 提供决策咨询。 3 国际钢铁行业生命周期评价应用现状和前景 钢铁公司对环境问题的态度直接影响其经济收 益和其产品的环境性能。B. Clemens 对美国钢铁企 业的环境战略进行了研究 ,认为美国的企业环境战略 经历了成本最小化、依存成本效率和从环境控制中收 益3 个阶段 cost minimization, cost-effective compliance, and beneficial environmental controls [ 4] 。第 1 阶段 , 公 司不愿在环保方面投资, 管理者认为环保投资是成本 的浪费 。第 2 阶段, 公司认识到环境法规要强制执 行,管理者从环境投资和违规受罚来权衡成本效率后 进行环境控制。第 3阶段, 一些公司发现在环境方面 的投资能够得到可持续的竞争优势 。这种战略是从 美国消费者的消费行为受产品环境性能影响后开始 的,例如消费者的环境觉醒使得环境性能好的产品更 受青睐,公司可以从资源能源的高效利用以及减少废 物等清洁生产中获得经济效益 。 日本学者利用生命周期分析等系统工程方法 ,建 立了钢铁环境战略程序模型 [ 5] ,模型能对日本钢铁产 品的环境现状及改善潜力进行分析 。利用该模型 ,从 提高钢铁生产过程的能源效率 、能源结构调整、废钢 82 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 循环 、 CO2去除与储存技术 、 提高产品质量等方面分 析了日本钢铁企业减排 CO2的潜力 [ 6] 。在提高能源 效率 方 面 利 用 最 佳 可 用 技 术 best available technology , BAT 与其现有技术比较, 结合企业的产品 结构和能源结构分析节能潜力 ,对高炉喷煤、BFG 的 优化利用 、近终形连铸 near net shape casting 、Corex 和DRI 等节能技术的节能潜力和减排 CO2潜力进行 了分析。在调整能源结构方面分析了高炉喷吹天然 气、 木炭、废塑料对减少 CO2的贡献。在废钢循环方 面,分析了高炉转炉工艺与电炉工艺对能耗和 CO2排 放的影响 。在提高产品质量方面, 分析高强度钢在汽 车等领域的应用 ,因其减少了钢材的消耗 ,提高了产 品的环境性能。 英国对工业废弃物的再利用 re-use 、再循环 re- cycle 、 能源和资源回收 recovery 等方法进行了深入 的研究 ,利用生命周期环境影响、成本和技术等指标 进行评价, 从而为废弃物的利用提供决策 [ 7] 。该研究 把生命周期阶段分为前景过程 foreground activity 和 后景 background activity 过程 , 前景过程是企业的生 产和运输过程, 前景过程的环境负荷定义为直接负 荷,要求使用现场数据 ; 后景过程是外购能源和材料 的生产过程,后景过程的环境负荷定义为间接负荷, 数据是从公用数据库或文献中获取。模型是建立在 物流矩阵、影响矩阵和成本矩阵等基础上 ,模型能为 废弃物的利用提供环境决策依据。 美国 Lawrence Berkeley 国家实验室对钢铁企业的 能源消耗与节能潜力进行了研究, 利用分解分析方法 decomposition analysis ology , 对钢铁生产的经 济能源强度和物理能源强度的影响因素进行了分析。 利用该方法 [ 8 -9] 研究了钢铁产量 、 产品结构 、 工艺结构 高炉转炉工艺 、 电炉工艺 、 能源结构、能源效率等对 美国和墨西哥钢铁工业能耗和 CO2排放影响。研究 从钢铁生产工艺的结构和最佳的可用技术 best available technology 比较来预测钢铁企业的节能潜力 和CO2减排潜力 。 在 ISO 的系列标准所包含的 6 个系统中, 对厂商 造成直接影响的是环境管理系统及环境标志两系统, 而后者较前者具有更迅速直接的效益 。ISO 组织颁 布的 ISO14021、ISO14024、ISO TR14025 [ 10] 分别规定了 Ⅰ型、Ⅱ型和 Ⅲ型环境标志的具体原则和程序。在 3 类环境标志中 , 第 1 类在各国已广泛开展 ,第 2 类 是企业自己的环境声明, 第3 类因与生命周期评价有 关,并需要第三方认证 , 所以是目前发达国家政府环 境认证推动的重点 [ 11] 。尽管目前 ISO 的Ⅲ型环境标 志标准只是一个技术报告 ,还未发布正式的标准。但 瑞典 、 日本和德国已开展了这方面的认证工作 。 Ⅲ 型 环 境 标 志 是 anenvironmental product declaration, EPD 是按照生命周期评价方法提供产品 指定的环境数据 。 Ⅲ型环境标志主要是为大宗用户 提供产品的环境性能 , Ⅰ型环境标志主要为普通消费 者提供环境性能 。因为 Ⅲ型环境标志提供的数据可 比、 可信和准确 ,因此将是未来产品环境竞争的主要 手段。ABB 和 Volvo 公司的产品在世界上最早获得 了EPD认证,ABB公司自 2000 年开始对 30多个产品 进行了Ⅲ型认证的准备工作, 其中有 5 个产品获得了 瑞典环境协会的 EPD 认证标志 [ 12] 。现打算对其所有 的产品进行 Ⅲ型环境标志认证 ,提供产品的有关环境 信息, 以适应消费者的环境觉醒, 便于用户对产品的 环境性能进行比较和选择 [ 12] 。Corus 钢铁公司的彩 涂板HPS2000已获得绿色产品认证 。意大利一钢铁 公司的热镀锌产品正在申请 EPD 环境认证标志 [ 13] , Rukki 和 Arcelor 的多种钢铁产品也正在认证过程中 。 国际钢铁协会 The International Iron and Steel Institute, IISI 在 1996年开展了世界钢铁产品的生命 周期清单研究, 并分别于 2000 年和 2007 年对清单数 据进行了更新 , 建立了钢铁产品的 LCI 数据库 [ 14] 。 国际钢铁协会认为 LCA 既能为社会服务也能为钢铁 业服务, 钢铁企业利用 LCA, 可以 ①优化钢铁工艺的 环境性能; ② 生产新的钢种或钢材, 满足客户环境需 要 生态产品开发 ; ③充分认识钢材循环利用的重 要性 。 欧盟钢铁环境报告中指出 [ 15] 利用 LCA 进行钢 材和其它材料的比较研究 ,帮助人们全面了解不同材 料在环境性能上的优势和不足 ,从而提高钢材的市场 竞争力。Corus公司 2003 年的环境报告指出 [ 16] ,该公 司有一个 LCA 研究组 ,利用 LCA 研究钢铁生产链中 环境影响的主要环节和减少环境影响的机会 ,此外还 利用 LCA进行可持续能源、环境交流 、 钢材在新领域 的应用等方面的研究。LCA 在新日铁主要用于 ①研 发生态产品 eco-product , ② 评价废钢循环 [ 17] 。 资源和环境是制约钢铁业发展的要素之一,清洁 生产 、 绿色制造和循环经济等理念在我国钢铁生产过 程中得到了应用。系统节能和流程工程学等分析生 83 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 产过程的工艺、技术 、能源和环境问题的系统工程方 法在钢铁企业得到了发展 [ 18-19] 。综合分析产品的资 源消耗 、 能源消耗和环境排放问题的 LCA 研究在我 国钢铁界也开始得到重视 [ 20-21] , 宝钢于 2004 年在我 国钢铁界首次开展了电镀锌产品的生命周期评价研 究,建立了钢铁产品的生命周期清单的模型化方法和 钢铁产品环境影响评价模型 , 提出了 LCA 的环境决 策方法 ,进行了高炉喷吹废塑料、烟气脱硫等环境决 策咨询研究 , 今后还将在钢铁产品基于 LCA 基础上 的工艺比较、 产品结构比较、 能源结构比较、 节能技术 比较等很多问题开展研究 。 4 结束语 目前 LCA 主要被利用来进行环境现状研究和预 测研究 、 用于环境交流和 Ⅲ型环境标志认证 ,进行从 工序能效 与 BAT 比较 、 工艺结构 高炉转炉工艺与 电炉工艺,Corex 与高炉 、 产品结构 、 能源结构和废弃 物循环等方面分析钢铁企业的节能和环境减排潜力, 从而为企业制定环境战略服务 。 环境保护和能源节约是我国钢铁行业未来很长 时间的重要主题, 关系到整个行业的可持续发展问 题。通过近年来政府部门和行业协会制定的一系列 法规 、 制度和标准,这一问题逐步得到应有的重视 ,并 成为相关企业和部门的工作重心。 生命周期评价在钢铁行业的蓬勃发展,为我国钢 铁行业应用这一工具优化发展战略 、实施绿色认证、 企业和行业层面的能源环境问题的综合分析提供了 很好的基础。 充分借鉴国际钢铁行业的经验 ,加快生命周期评 价的推广应用, 是坚持科学发展观, 贯彻钢铁产业政 策的有力手段, 有助于形成适合国情的 , 可持续发展 的钢铁发展模式 。 参考文献 [ 1] World Business Council for Sustainable Development,International Chamber of Commerce . 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Keywords sewage treatment, sludge, resource utilization and compost EXPERIMENTSTUDYONCOMPREHENSIVEUTILIZATIONOFFLYASHAND DESULPHOGYPSUM IN THERMAL POWER PLANTS Wang Fangqun Yuan Yongtao DuYungui et al 64 Abstract The solidifying reaction being cured in the air between fly ash and desulphogypsum, two major solid wastes in coal-fired power plants, have been investigated. The results indicate that optimum reaction mass ratio of fly ash and desulphogypsum is 3∶ 2. Small quantities of exciting agents contribute to increase strength of cementitious materials.Sodium sulfate of 1 is optimum as sulfate excitant, lime of 1 is suitable as alkaline additive, hydrochloric acid of 1increases effectively strength of material. Besides, carbon content and grainsize of fly ash have a remarkable influence on the strength. This material hasgood bonding characteristic taking flyash and desulphogypsum as raw materials and industrial residues as the additives, and can be widely applied to field such as landfill and paving way . Keywords desulphogypsum, fly ash, solidification material, curing -in -air and excitant STUDY ON USING CARBIDE SLAG AS ABSORBENT INDENSE FLOW ABSORBER FLUE GAS DESULPHURIZATION SYSTEMJia Hanzhong Song Cunyi Du Li et al 68 Abstract The article has discussed the principle and characteristic of dense flow absorber desulphurization technology , has analysed the physicochemical characteristics of carbide slag, has studied an impact of water ratio on carbide slag desulphurization function. Hydrated carbide slag and lime had being mixed, under the mixture ratio of 1∶ 1. 4, the product has the best desulphurization perance, the mixture can also apply to flow absorber flue gas desulphurization technology , at the same time, the equipment of which has certain improvement. Keywords desulphurization, carbide slag and dense flow absorber technology THE INFLUENCE OF SAMPLE SOLUTION S pH ON DETERMINATION OF AMMONIA NITROGEN THROUGH NESSLER S REAGENT PHOTOMETRY Pan Benfeng Han Runping Lu Xuesheng et al 71 Abstract The sample solution s pH affects greatly the absorbance and determination result, when determining ammonia nitrogen by Nessler s reagent photometry . In a certain condition, the absorbance increases with the pH, but when the pH exceeds 12. 59, the absorbance tends to stability. Therefore, it is necessary to adjust the pH of sample s solution and let pH be over 12. 59. So the results of determination are accurate. Keywords ammonia nitrogen, Nessler s reagent, pH and absorbance DETERMINATION OF MANGANESE IN WATER FROM THE FUYANG RIVER Zhou Jihong Lian Yanjun ZhaoJunguang 74 Abstract Spectrophotometry, which colored by mixing CAS, PHEN, CTMAB and manganese, was adopted to determine manganese in water from the Fuyang River.The detected limit of this was 0. 002 mg L, the mark -on recovery ranged from 85. 0 to 96. 0 and relative standard deviation was 1. 7, in addition, some advices of instrument and monitoring were posed in this paper. Keywords spectrophotometry , water analysis and manganese AN ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT MODEL BASED ON MATERIAL AND ENERGY FLOWSWang Jingfang Wang Lu 75 Abstract On the basis of analyzing LCA, combining the management thought of material and energy flows, an environmental impact assessment model was introduced. And relative indices in the modelwere explained subsequently . The indices are used as a basis for determining an integrated index for overall environmental assessment of products and cleaner production technologies.Which can be employed to uate environmental nuisance of implemented, modernized and modified products plans and technological processes easily and objectively . Keywords material flows, energy flows, environmental impact assessment and environmental impact index ENVIRONMENTAL RISKASSESSMENTON SYNTHETICAMMONIA-UREAPRODUCING PROJECTYue Bobo Ma Junjie Wang Boduo et al 78 Abstract The environmental risk assessment is an important content of environmental impact assessment for chemical industry project. Taking synthetic ammonia -urea production as an example, this paper identifies environmental risk and analyses source items according to procedures and s of technical guidelines for environmental risk assessment on projects, and points out that liquid ammonia tank exploding, tank leaking or valve rupture, medium pressure ammonia tank exploding and leaking are critical risk accidents, meanwhile, more puff model is applied to analyse risk influences and calculate the environmental risk value on the most critical risk accidents of liquid ammonia tank exploding and leaking . The results show that environmental risk value is far more below the statistics according to the references, at last it is proposed that precautionmeasures and emergency program for accidents. Keywords chemical industry, accident, environmental risk assessment and risk value THE APPLICATION AND THE FUTURE OF THE LIFE CYCLE ASSESSMENT IN THE STEEL INDUSTRYLiu Yinghao Sha Gaoyuan Huang Zhijia et al 81 Abstract After introducing the eco -product, the paper brings in the life c