廣東省薄膜及設(shè)備行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 物料平衡

1T/GDEIA**—2024廣東省薄膜及設(shè)備行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范物料平衡本文件規(guī)定了工業(yè)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核活動(dòng)中有關(guān)物料平衡測(cè)試的一般原則、程序步驟、實(shí)測(cè)計(jì)劃的制定、實(shí)測(cè)與衡算、判斷與確認(rèn)、計(jì)算并評(píng)估物質(zhì)利用效率、分析問(wèn)題產(chǎn)生原因及其延伸應(yīng)用。本文件適用于工業(yè)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核活動(dòng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12452企業(yè)水平衡測(cè)試通則GB/T25973工業(yè)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核技術(shù)導(dǎo)則3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T12452、GB/T25973界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1系統(tǒng)system物料平衡測(cè)試所選取的生產(chǎn)過(guò)程某一特定工藝流程的空間范圍。注：可指工藝流程的某一單元操作、若干單元操作的組合、審核重點(diǎn)整體等。3.2輸入物料inputofmaterial進(jìn)入系統(tǒng)的各種物質(zhì)。3.3輸出物料outputofmaterial離開(kāi)系統(tǒng)的各種物質(zhì)。3.4目標(biāo)產(chǎn)物targetoutputofprocessing針對(duì)某一特定系統(tǒng)而言，符合該系統(tǒng)工藝基本目的、功能及要求的輸出物料。3.53.5工藝殘余物relictoutputfromprocessing系統(tǒng)輸出物料中不屬于目標(biāo)產(chǎn)物的各種物質(zhì)。注：包括除目標(biāo)產(chǎn)物之外以氣、液、固等形態(tài)從系統(tǒng)輸出的各種物質(zhì)；工藝殘3.62T/GDEIA**—2024物料平衡測(cè)試materialbalance系統(tǒng)輸入物料、輸出物料及其內(nèi)部物料之間在物質(zhì)總質(zhì)量、成分質(zhì)量、元素質(zhì)量等方面所遵循的質(zhì)量守恒規(guī)律及其相互之間的對(duì)應(yīng)量化關(guān)系。成分（或組分）質(zhì)量平衡，又分為單成分（或組分）質(zhì)量平衡、多成分（或組分）質(zhì)量平衡；元素質(zhì)量平衡，又分為單元素質(zhì)量平衡、多元素質(zhì)量平衡、3.7物料衡算calculationofmaterialbalance按照審核需要，針對(duì)選定系統(tǒng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行的有關(guān)物質(zhì)輸入輸出質(zhì)量關(guān)系的計(jì)算。注：通過(guò)物料衡算，可掌握了解進(jìn)入系統(tǒng)的有關(guān)物質(zhì)（物料整體、組成成分、構(gòu)成元質(zhì)（物料整體、組成成分、構(gòu)成元素）質(zhì)量之間3.8平衡對(duì)象物質(zhì)objectsubstanceofmaterialbalance以下簡(jiǎn)稱對(duì)象物質(zhì)，為了滿足追蹤評(píng)估物質(zhì)利用效率、排查分析工藝殘余物產(chǎn)生原因、尋找并確定可行的清潔生產(chǎn)方案等審核目的，針對(duì)選定系統(tǒng)需要建立其輸入輸出質(zhì)量平衡關(guān)系的特定物質(zhì)類別及其具體名稱。注：對(duì)象物質(zhì)可以是物料整體、物料中的某一成分或某些成分、物料中的某一元素或整體，需建立物料的總質(zhì)量平衡關(guān)系；若對(duì)象物質(zhì)），量平衡關(guān)系；若對(duì)象物質(zhì)為物料中的某一或某），4一般原則4.1客觀性與真實(shí)性應(yīng)以客觀的信息和真實(shí)有效的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。4.2科學(xué)性與合理性應(yīng)符合物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、質(zhì)量守恒定律、質(zhì)量平衡原理及物料衡算相關(guān)公允方法等。4.3代表性與典型性應(yīng)能夠反映通常情況下所選定系統(tǒng)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)性狀及其物質(zhì)利用效率水平。4.4目的性與效用性對(duì)選定系統(tǒng)，其物料平衡測(cè)試關(guān)系應(yīng)滿足但不限于以下目的：——掌握工藝殘余物產(chǎn)生源、性狀及其量化特征；——查明工藝殘余物產(chǎn)生原因；——尋找并確定可行的清潔生產(chǎn)方案等。對(duì)選定系統(tǒng)，物料平衡測(cè)試關(guān)系應(yīng)滿足但不限于以下用途：——量化掌握系統(tǒng)的輸入輸出物質(zhì)質(zhì)量平衡關(guān)系及其性狀特征；——評(píng)估生產(chǎn)過(guò)程效率狀況（如資源的利用效率、消耗強(qiáng)度與負(fù)荷——評(píng)估工藝殘余物產(chǎn)生性狀（如工藝殘余物產(chǎn)生強(qiáng)度與負(fù)荷）；——系統(tǒng)排查工藝殘余物產(chǎn)生的具體原因；——評(píng)估判斷工藝殘余物產(chǎn)生量的削減潛力與機(jī)會(huì)等。5程序步驟應(yīng)包物料平衡測(cè)試相關(guān)程序包括以下五個(gè)步驟，各步驟如圖1所示，圖中虛線以下是物料平衡測(cè)試有關(guān)結(jié)果的延伸應(yīng)用。3T/GDEIA**—2024圖1物料平衡測(cè)試程序步驟示意圖6制定物料平衡測(cè)試實(shí)測(cè)計(jì)劃6.1步驟要點(diǎn)6.1.1針對(duì)選定的生產(chǎn)過(guò)程，應(yīng)先標(biāo)出其每一單元操作步驟的功能名稱及其所有物料名稱、輸入輸出狀況，再根據(jù)其在工藝流程中的先后次序?qū)⑺袉卧僮鬟M(jìn)行連接并標(biāo)明輸入輸出物料之間的相互關(guān)系，得到其工藝流程輸入輸出物料圖。6.1.2應(yīng)妥善選擇、合理確定適宜的對(duì)象物質(zhì)。在根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程工藝流程及其特性選擇確定適宜的對(duì)象物質(zhì)時(shí)，應(yīng)滿足但不限于環(huán)境管理要求、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理關(guān)注等方面的相關(guān)具體要求。6.1.3應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程工藝流程及對(duì)象物質(zhì)的特性，判斷并確定將要建立的物料平衡測(cè)試關(guān)系的具體類型及其表達(dá)形式。6.1.4應(yīng)預(yù)先識(shí)別、判明將要建立的物料平衡測(cè)試具體類型、表達(dá)形式的適用情形，其適用情形包括但不限于：——物料總質(zhì)量平衡關(guān)系一般適合于成分利用效率相等這種特殊情形下物質(zhì)利用效率的計(jì)算與評(píng)估、工藝殘余物產(chǎn)生原因的分析排查等；——針對(duì)現(xiàn)實(shí)中常見(jiàn)的成分利用效率不等的工藝過(guò)程（如所有的分離工藝過(guò)程、所有的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程及生化反應(yīng)過(guò)程等通常無(wú)法且無(wú)須建立所有成分或元素的質(zhì)量平衡關(guān)系，一般只能選擇某個(gè)或某些特定的成分或元素作為對(duì)象物質(zhì)并建立其質(zhì)量平衡關(guān)系，才能有效地表征并評(píng)估其利用效率并分析與之相關(guān)的工藝殘余物產(chǎn)生原因等。6.1.5應(yīng)根據(jù)環(huán)境管理要求、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高低對(duì)比以及工藝流程的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)基本特性等方面的因素進(jìn)行綜合權(quán)衡考慮，按照本文件6.2、6.3及6.4節(jié)等有關(guān)規(guī)定選擇并確定適宜的對(duì)象物質(zhì)。6.1.6在進(jìn)行實(shí)測(cè)之前，應(yīng)制定能夠建立對(duì)象物質(zhì)輸入輸出質(zhì)量平衡關(guān)系的完備實(shí)測(cè)計(jì)劃。4T/GDEIA**—20246.1.7在實(shí)測(cè)前，應(yīng)根據(jù)物料平衡測(cè)試計(jì)劃做好所有的相關(guān)準(zhǔn)備工作。6.2無(wú)化學(xué)反應(yīng)工藝過(guò)程的對(duì)象物質(zhì)選取6.2.1若工藝過(guò)程的各個(gè)成分利用效率相同，可選擇任何一種最容易檢測(cè)計(jì)量的物質(zhì)種類（通常是物料總質(zhì)量，也可以是其中某一成分質(zhì)量或某一元素質(zhì)量）作為審核追蹤的對(duì)象物質(zhì)。6.2.2若工藝過(guò)程的成分利用效率不同，應(yīng)根據(jù)環(huán)境管理要求（如重金屬元素或其他有毒有害元素、有毒有害成分等）、經(jīng)濟(jì)因素（如成本高、價(jià)值高等）等綜合考慮、選擇并確定合適的對(duì)象物質(zhì)。6.3化學(xué)反應(yīng)工藝過(guò)程的對(duì)象物質(zhì)選取6.3.1當(dāng)反應(yīng)物成分、反應(yīng)產(chǎn)物成分屬于環(huán)境管理要求的有關(guān)對(duì)象（如有毒有害成分等）、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理關(guān)注的相關(guān)對(duì)象（如成本高、價(jià)值高等成分）等情況時(shí)，應(yīng)將這些反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物等成分選定為審核追蹤的對(duì)象物質(zhì)。6.3.2根據(jù)環(huán)境管理要求（如重金屬元素或其他有毒有害元素、有毒有害成分等）或生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理關(guān)注的經(jīng)濟(jì)因素（如成本高、價(jià)值高等成分或元素）等方面綜合考慮，當(dāng)需要將重金屬、貴金屬等元素或其他有關(guān)元素、不參與化學(xué)反應(yīng)的惰性物質(zhì)成分選擇確定為審核追蹤的對(duì)象物質(zhì)時(shí)，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)6.2.2的規(guī)定執(zhí)行。6.4某些特定情形下的對(duì)象物質(zhì)選取6.4.1對(duì)于強(qiáng)制審核企業(yè)，應(yīng)將強(qiáng)制審核原因所涉及的物質(zhì)成分或元素作為對(duì)象物質(zhì)，對(duì)于其他企業(yè)，應(yīng)按照該企業(yè)環(huán)評(píng)文件、適用排放標(biāo)準(zhǔn)及排污許可證等有關(guān)規(guī)定并結(jié)合其所屬行業(yè)類型及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，合理選擇確定其生產(chǎn)過(guò)程中的特征污染因子，并將該特征污染因子的來(lái)源物質(zhì)（成分或元素）作為對(duì)象物質(zhì)。6.4.2凡是涉及重金屬的生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)將有關(guān)重金屬元素列為審核追蹤的對(duì)象物質(zhì)。6.4.3對(duì)使用、產(chǎn)生并排放其他有毒有害物質(zhì)或重點(diǎn)污染物排放量大的工藝過(guò)程，首先應(yīng)將有毒有害物質(zhì)成分或重點(diǎn)污染物的來(lái)源物質(zhì)（成分或組分）作為對(duì)象物質(zhì)。6.4.4水平衡參照GB/T12452的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。7實(shí)測(cè)與衡算7.1實(shí)測(cè)要點(diǎn)7.1.1應(yīng)在正常運(yùn)行工況下進(jìn)行。7.1.2所采用的方法應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。7.1.3使用的儀器儀表應(yīng)準(zhǔn)確可靠，且在合格有效期內(nèi)。7.1.4實(shí)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置應(yīng)滿足物料衡算的要求，有組織的主要物料應(yīng)準(zhǔn)確實(shí)測(cè)。對(duì)于因工藝條件所限無(wú)法實(shí)測(cè)或?qū)崪y(cè)不準(zhǔn)的物質(zhì)（如無(wú)組織排出的殘余物應(yīng)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，當(dāng)滿足質(zhì)量平衡計(jì)算所需的基本前提及相關(guān)條件時(shí)，可采用物料衡算方法計(jì)算得到對(duì)象物質(zhì)的相關(guān)質(zhì)量（質(zhì)量流率）等數(shù)據(jù)。7.1.5對(duì)周期性（間歇）生產(chǎn)的工藝過(guò)程，應(yīng)按正常一個(gè)生產(chǎn)周期1)逐批進(jìn)行實(shí)測(cè)，一般情況下至少實(shí)測(cè)三個(gè)周期。7.1.6對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程，應(yīng)逐班連續(xù)實(shí)測(cè)72小時(shí)或更長(zhǎng)周期。7.1.7輸入物料、輸出物料的實(shí)測(cè)應(yīng)同步，應(yīng)在同一生產(chǎn)周期內(nèi)完成相應(yīng)的輸入物料和輸出物料的實(shí)測(cè)。7.1.8邊實(shí)測(cè)邊記錄，應(yīng)及時(shí)記錄原始數(shù)據(jù)，并記錄實(shí)測(cè)時(shí)的工藝條件（如溫度、壓力、密度等）。7.1.9數(shù)據(jù)單位應(yīng)換算成統(tǒng)一的質(zhì)量單位，并注意與生產(chǎn)報(bào)表及年、月統(tǒng)計(jì)表之間的可比性。7.2衡算要點(diǎn)7.2.1有組織的主要物料通常應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果計(jì)算得到對(duì)象物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量流率。7.2.2因工藝條件所限無(wú)法實(shí)測(cè)或?qū)崪y(cè)不準(zhǔn)的物質(zhì)（如無(wú)組織排出的工藝殘余物），則應(yīng)根據(jù)質(zhì)量守恒定律按照物料衡算方法，進(jìn)行輸入輸出物料計(jì)算，得到對(duì)象物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量流率。5T/GDEIA**—20247.2.3應(yīng)將物料實(shí)測(cè)、平衡計(jì)算結(jié)果按單元操作工藝流程及審核重點(diǎn)整體分別編制對(duì)象物質(zhì)的輸入輸出表、輸入輸出圖，并對(duì)該對(duì)象物質(zhì)質(zhì)量平衡關(guān)系是否成立進(jìn)行分析，并做出明確的判斷。8判斷、確認(rèn)物料平衡測(cè)試關(guān)系8.1步驟要點(diǎn)8.1.1應(yīng)根據(jù)質(zhì)量平衡原理、對(duì)象物質(zhì)特性、物料實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及輸入輸出質(zhì)量衡算結(jié)果，判斷確定其輸入輸出質(zhì)量平衡關(guān)系是否建立。8.1.2若對(duì)象物質(zhì)的輸入輸出質(zhì)量平衡關(guān)系不成立，應(yīng)找到并根據(jù)其具體原因（如物料漏項(xiàng)、測(cè)量誤差過(guò)大等）再進(jìn)行重測(cè)或補(bǔ)測(cè)，直至對(duì)象物質(zhì)的輸入輸出質(zhì)量平衡關(guān)系得以建立。8.2判別依據(jù)8.2.1對(duì)象物質(zhì)若不屬于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物等成分，當(dāng)其滿足下列條件時(shí)，便可認(rèn)為該對(duì)象物質(zhì)輸入輸出質(zhì)量平衡關(guān)系已經(jīng)建立，方能用于后續(xù)步驟?！獙?duì)象物質(zhì)的輸入質(zhì)量與輸出質(zhì)量（若有，還應(yīng)包括系統(tǒng)內(nèi)部增量）之間的相對(duì)偏差≤5%；——對(duì)象物質(zhì)若屬于有毒成分、高價(jià)值物料（如貴金屬）等，該對(duì)象物質(zhì)的輸入質(zhì)量與輸出質(zhì)量（若有，還應(yīng)包括系統(tǒng)內(nèi)部增量）之間的相對(duì)偏差則應(yīng)滿足其所在行業(yè)的相關(guān)要求。8.2.2對(duì)象物質(zhì)若屬于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物等成分，當(dāng)其滿足下列條件時(shí)，便可認(rèn)為該對(duì)象物質(zhì)輸入輸出質(zhì)量平衡關(guān)系已經(jīng)建立，方能用于后續(xù)步驟?！獙?duì)象物質(zhì)的輸入質(zhì)量及生成質(zhì)量之和與輸出質(zhì)量及消耗質(zhì)量（若有，還應(yīng)包括系統(tǒng)內(nèi)部增量）之和這兩者之間的相對(duì)偏差≤5%；——對(duì)象物質(zhì)若屬于有毒成分、高價(jià)值成分等，該對(duì)象物質(zhì)的輸入質(zhì)量及生成質(zhì)量之和與輸出質(zhì)量及消耗質(zhì)量（若有，應(yīng)包括系統(tǒng)內(nèi)部增量）之和這兩者之間的相對(duì)偏差則應(yīng)滿足其所在行業(yè)的相關(guān)要求。9計(jì)算并評(píng)估物質(zhì)利用效率9.1無(wú)化學(xué)反應(yīng)工藝過(guò)程物質(zhì)利用效率的表達(dá)、計(jì)算與評(píng)估9.1.1當(dāng)工藝過(guò)程的各個(gè)成分利用效率相同時(shí)，利用已確認(rèn)成立的質(zhì)量平衡關(guān)系，可按公式（1）計(jì)算得到對(duì)象物質(zhì)的利用效率，該對(duì)象物質(zhì)的利用效率與其他任一成分物質(zhì)利用效率互為相等?！?00%………式中：U——對(duì)象物質(zhì)的利用率，%；m2——進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物的該對(duì)象物質(zhì)量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/sm1——輸入的該對(duì)象物質(zhì)總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。然后按公式（2）、公式（3）計(jì)算，便能分別得到該對(duì)象物質(zhì)的總流失率以及通過(guò)氣、液、固等不同形態(tài)殘余物途徑的流失率，應(yīng)對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行充分恰當(dāng)?shù)脑u(píng)估；再利用這些量化線索進(jìn)一步地追蹤分析、排查確定殘余物的產(chǎn)生原因。×100%………式中：L——對(duì)象物質(zhì)的總流失率，%；m3——所有殘余物中的該對(duì)象物質(zhì)總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/sm1——輸入的該對(duì)象物質(zhì)總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。6T/GDEIA**—2024×100%………式中：Lj——對(duì)象物質(zhì)分別通過(guò)氣、液、固等形態(tài)殘余物途徑的流失率，%；m3j——?dú)?、液、固等殘余物中的該?duì)象物質(zhì)量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/sm1——輸入的該對(duì)象物質(zhì)總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。9.1.2當(dāng)工藝過(guò)程的成分利用效率不同時(shí)，若對(duì)象物質(zhì)為成分且進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物流，利用已確認(rèn)成立的該成分質(zhì)量平衡關(guān)系，可按公式（1）計(jì)算得到該成分的利用效率；再按公式（2）、公式（3）計(jì)算，便可分別得到該成分的總流失率以及通過(guò)氣、液、固等形態(tài)殘余物途徑的流失率，應(yīng)對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行充分恰當(dāng)?shù)脑u(píng)估；再利用這些量化線索進(jìn)一步地追蹤分析、排查確定殘余物產(chǎn)生原因。9.1.3當(dāng)工藝過(guò)程的成分利用效率不同時(shí)，若對(duì)象物質(zhì)為不進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物的成分，可利用已確認(rèn)成立的該成分質(zhì)量平衡關(guān)系，按公式（4）計(jì)算得到該成分消耗負(fù)荷，可作為表示其利用效率的指標(biāo)之一。………式中：S——對(duì)象成分的消耗負(fù)荷，單位為千克每千克（kg/kg）,即常用的噸每噸（t/tm8——輸入的該成分總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）；m9——目標(biāo)產(chǎn)物的物質(zhì)量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。然后按公式（5）計(jì)算，便能得到該成分通過(guò)氣、液、固等形態(tài)殘余物途徑的流失率，應(yīng)對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行充分恰當(dāng)?shù)脑u(píng)估；再利用這些量化線索進(jìn)一步地追蹤分析、排查確定殘余物產(chǎn)生原因?！?00%………式中：Lj——該成分分別經(jīng)由氣、液、固等形態(tài)殘余物途徑的流失率，%；m7j——?dú)狻⒁?、固等形態(tài)殘余物中的該成分量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/sm8——輸入的該成分總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。9.2化學(xué)反應(yīng)工藝過(guò)程物質(zhì)利用效率的表達(dá)、計(jì)算與評(píng)估9.2.1當(dāng)對(duì)象物質(zhì)為反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物等成分時(shí)，應(yīng)利用已確認(rèn)成立的成分質(zhì)量平衡關(guān)系，再分別以其所在行業(yè)使用的轉(zhuǎn)化率、收率、得率等工藝特征指標(biāo)來(lái)衡量這些對(duì)象物質(zhì)的利用效率狀況。9.2.2當(dāng)對(duì)象物質(zhì)不屬于反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物等成分時(shí)，應(yīng)利用已確認(rèn)成立的對(duì)象物質(zhì)質(zhì)量平衡關(guān)系，再按照本文件9.1節(jié)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行該對(duì)象物質(zhì)利用效率的表達(dá)與計(jì)算、評(píng)估及追蹤分析。10分析問(wèn)題產(chǎn)生原因10.1步驟要點(diǎn)應(yīng)充分利用已獲得的對(duì)象物質(zhì)質(zhì)量平衡關(guān)系、其利用效率、其總流失率以及通過(guò)氣-液-固等形態(tài)殘余物途徑的流失率等實(shí)際水平及其狀況的評(píng)估分析，結(jié)合企業(yè)及選定系統(tǒng)