產(chǎn)品生命周期管理第1頁/共40頁應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)部門①產(chǎn)品系統(tǒng)的生態(tài)辨識與診斷。通過從搖籃到墳?zāi)沟姆治觯R別對研究影響最大的工藝過程和產(chǎn)品壽命階段。另外，也可以評估產(chǎn)品的資源效益，即對能耗，物耗進(jìn)行全面平衡，一方面降低能耗、物耗從而降低產(chǎn)品成本；另一方面，幫助設(shè)計(jì)人員盡可能采用利于環(huán)境的原材料和能源。②產(chǎn)品環(huán)境影響評價(jià)與比較。以環(huán)境影響最小化為目標(biāo)，分析比較某一產(chǎn)品系統(tǒng)內(nèi)的不同方案或者對替代產(chǎn)品（或工藝）進(jìn)行比較。例如通過分析燃油汽車和電力汽車，發(fā)現(xiàn)電力汽車的環(huán)境影響并不象通常認(rèn)為的很小，而是要大于燃油汽車。2第2頁/共40頁③生態(tài)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與新產(chǎn)品開發(fā)。直接將LCA應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)中。④再循環(huán)工藝設(shè)計(jì)。大量的LCA工作結(jié)果表明，產(chǎn)品用后處理階段的問題十分嚴(yán)重，解決這一問題需要從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品用后的拆解和資源的回收利用。3第3頁/共40頁LCA應(yīng)用于政府環(huán)境管理部門和國際組織可借助于LCA進(jìn)行環(huán)境立法和制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品環(huán)境標(biāo)志。①制定環(huán)境政策和建立環(huán)境產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在環(huán)境政策與立法上，很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)借助于LCA，制定“面向產(chǎn)品的環(huán)境政策”。②實(shí)施生態(tài)標(biāo)志計(jì)劃?？陀^上促進(jìn)了生態(tài)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)的發(fā)展，為評估和區(qū)別普通產(chǎn)品與生態(tài)標(biāo)志產(chǎn)品提供了具體的指標(biāo)，客觀上也刺激了生態(tài)產(chǎn)品的消費(fèi)。③優(yōu)化政府的能源、運(yùn)輸和廢物管理方案，LCA能夠很好的支持政府的環(huán)境規(guī)劃。4第4頁/共40頁④向公眾提供有關(guān)產(chǎn)品和原材料的資源信息。與產(chǎn)品有關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)和信息，全球尚無統(tǒng)一的來源，各國都在積極開展有關(guān)的數(shù)據(jù)收集、整理工作。例如美國國家環(huán)保局開展了大量的LCA研究，已經(jīng)積累了一些主要的化學(xué)品的大量數(shù)據(jù)，成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用的第一手科學(xué)背景資料。荷蘭資源環(huán)境部開展了“生態(tài)指標(biāo)”計(jì)劃，目前已經(jīng)提出了100種原材料和工藝的生態(tài)指標(biāo)，直接為設(shè)計(jì)人員選擇原材料和生態(tài)工藝提供定量化的支持。5第5頁/共40頁⑤國際環(huán)境管理體系的建立。LAC直接促進(jìn)了國際環(huán)境管理體系的制定。以1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會所通過的國際環(huán)境管理綱要為契機(jī)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1993年6月成立了ISO/TC207“環(huán)境管理委員會”，開始起草ISO14000環(huán)境管理體系標(biāo)準(zhǔn)，與已被80多個(gè)國家和地區(qū)所廣泛采用的ISO9000標(biāo)準(zhǔn)不同，ISO14000體系不僅關(guān)注產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對組織的活動(dòng)、產(chǎn)品和服務(wù)，從原材料的選擇、設(shè)計(jì)、加工、銷售、運(yùn)輸、使用到最終廢棄物的處理進(jìn)行全過程的管理。該標(biāo)準(zhǔn)旨在促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，通過環(huán)境管理國際標(biāo)準(zhǔn)來協(xié)調(diào)全球環(huán)境問題，試圖從全方位著手，通過標(biāo)準(zhǔn)化手段來有效地改善和保護(hù)環(huán)境，滿足經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的需求。6第6頁/共40頁LCA用于消費(fèi)者組織消費(fèi)者組織主要利用LCA指導(dǎo)消費(fèi)者進(jìn)行環(huán)境友好產(chǎn)品的消費(fèi)以及對公眾行動(dòng)進(jìn)行全過程的環(huán)境評價(jià)。7第7頁/共40頁生命周期評價(jià)方法目標(biāo)定義和范圍界定清單分析生命周期影響評價(jià)改善評價(jià)8第8頁/共40頁目標(biāo)與范圍確定確定目標(biāo)和范圍是LCA研究的第一步。一般需要先確定LCA的評價(jià)目標(biāo)，然后根據(jù)評價(jià)目標(biāo)來界定研究對象的功能、功能單位、系統(tǒng)邊界、環(huán)境影響類型等等，這些工作隨研究目標(biāo)的不同變化很大，沒有一個(gè)固定的模式可以套用，但必須要反映出資料收集和影響分析的根本方向。另外，此研究是一個(gè)反復(fù)的過程，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和信息，可能修正最初設(shè)定的范圍來滿足研究的目標(biāo)。在某些情況下，由于某種沒有預(yù)見到的限制條件、障礙或其它信息，研究目標(biāo)本身也可能需要修正。9第9頁/共40頁清單分析清單分析的任務(wù)是收集數(shù)據(jù)，并通過一些計(jì)算給出該產(chǎn)品系統(tǒng)各種輸入輸出，作為下一步影響評價(jià)的依據(jù)。輸入的資源包括物料和能源，輸出的除了產(chǎn)品外，還有向大氣、水和土壤的排放。在計(jì)算能源時(shí)要考慮使用的各種形式的燃料和電力、能源的轉(zhuǎn)化和分配效率以及與該能源相關(guān)的輸入輸出。10第10頁/共40頁影響評價(jià)在LCA從中，影響評價(jià)是對清單分析中所辨識出來的環(huán)境負(fù)荷的影響作定量或定性的描述和評價(jià)。影響評價(jià)方法目前正在發(fā)展之中，一般都傾向于把影響評價(jià)作為一個(gè)“三步走”的模型，即影響分類、特征化和量化評價(jià)。影響分類特征化量化評價(jià)。11第11頁/共40頁影響分類將從清單分析得來的數(shù)據(jù)歸到不同的環(huán)境影響類型。影響類型通常包括資源耗竭、人類健康影響和生態(tài)影響3個(gè)大類。每一大類下又包含有許多小類，如在生態(tài)影響下又包含有全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、光化學(xué)煙霧和富營養(yǎng)化等。另外，一種具體類型，可能會同時(shí)具有直接和間接兩種影響效應(yīng)12第12頁/共40頁特征化特征化是以環(huán)境過程的有關(guān)科學(xué)知識為基礎(chǔ)，將每一種影響大類中的不同影響類型匯總。目前完成特征化的方法有負(fù)荷模型、當(dāng)量模型等，重點(diǎn)是不同影響類型的當(dāng)量系數(shù)的應(yīng)用，對某一給定區(qū)域的實(shí)際影響量進(jìn)行歸一化，這樣做是為了增加不同影響類型數(shù)據(jù)的可比性，然后為下一步的量化評價(jià)提供依據(jù)。13第13頁/共40頁量化評價(jià)量化評價(jià)是確定不同影響類型的貢獻(xiàn)大小，即權(quán)重，以便能得到一個(gè)數(shù)字化的可供比較的單一指標(biāo)。14第14頁/共40頁改善評價(jià)根據(jù)一定的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對影響評價(jià)結(jié)果做出分析解釋，識別出產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)和潛在改善機(jī)會，為達(dá)到產(chǎn)品的生態(tài)最優(yōu)化目的提出改進(jìn)建議。15第15頁/共40頁硅酸鹽水泥各種生產(chǎn)工藝LCA方法近20年來，我國水泥產(chǎn)量一直位居全球第一，但另一方面，水泥生產(chǎn)工藝落后的問題仍然十分突出。統(tǒng)計(jì)表明，2004年我國立窯工藝、濕法回轉(zhuǎn)窯工藝和新型干法工藝生產(chǎn)的水泥產(chǎn)量所占比重分別為59.%、8.1%和32.5%，新型干法工藝生產(chǎn)水泥產(chǎn)量不到總產(chǎn)量的1/3。巨大的水泥生產(chǎn)規(guī)模和落后的生產(chǎn)工藝不僅加劇資源和能源緊張態(tài)勢，而且排放大量污染物。就能源消耗而言，統(tǒng)計(jì)表明，2003年全國水泥工業(yè)消耗能源1.0×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，約占全國能源總耗量的6%，而同年度水泥工業(yè)總產(chǎn)值(1.495×1011元)，僅占國內(nèi)生產(chǎn)總值的1.28%。在水泥生產(chǎn)過程中，排放的污染物包括廢氣、廢水和噪聲等，以廢氣尤其是顆粒物為主。16第16頁/共40頁水泥生產(chǎn)有3種典型工藝，即立窯工藝、濕法回轉(zhuǎn)窯工藝和新型干法工藝。對這三種工藝進(jìn)行生命周期評價(jià)，從而得到不同工藝生產(chǎn)水泥的環(huán)境負(fù)荷，為水泥的環(huán)境性能改善、新工藝和新技術(shù)的發(fā)展提供方向和指導(dǎo)。17第17頁/共40頁目標(biāo)和范圍的確定功能單位：1kg42.5等級硅酸鹽水泥；評價(jià)目標(biāo)：確定不同工藝生產(chǎn)功能單位水泥的環(huán)境負(fù)荷。評價(jià)范圍：基于生命周期理論，評價(jià)范圍界定為水泥產(chǎn)品的廠內(nèi)生產(chǎn)過程及其周邊環(huán)境。其中：廠內(nèi)生產(chǎn)過程是指原料依次經(jīng)過預(yù)處理、生料粉磨、煅燒、熟料磨和水泥均化等工序，最終成為水泥產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程。周邊環(huán)境是指外部資源和能源的投入和污染物的排放等。18第18頁/共40頁原料、能源消耗和污染物排放清單原料組分：石灰石、石膏、粘土和鐵粉等；在干法生產(chǎn)工藝中，除這些組分外，還包括摻入粉煤灰和礦渣等工業(yè)廢渣。能源消耗：各生產(chǎn)工序的電耗和煤耗；污染物：顆粒物、SO2、NOX和CO2等。在比較不同水泥生產(chǎn)工藝的環(huán)境影響時(shí)，未考慮不可再生資源和顆粒物排放造成的環(huán)境影響以及污染物對人體健康的影響。根據(jù)上述評價(jià)范圍和數(shù)據(jù)確定方法，可得到典型水泥生產(chǎn)工藝的資源、能源消耗和污染物排放數(shù)據(jù)如下表所示。19第19頁/共40頁項(xiàng)目立窯工藝濕法工藝干法工藝水泥原料石灰石1.12591.22411.0737粘土0.16650.1990—石膏0.05680.04440.0511鐵粉0.06130.02630.0285粉煤灰——0.0980礦渣-——0.1376能源消耗標(biāo)準(zhǔn)煤0.19530.19400.0938電力/kWh0.08300.11120.0966污染物排放顆粒物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第20頁/共40頁影響評價(jià)對于水泥生產(chǎn)來說，主要影響類別包括不可再生資源消耗(ADP)、不可再生能源消耗(EDP)、溫室效應(yīng)(GWP)、人類健康損害(HT)、環(huán)境酸化(AP)和營養(yǎng)化作用(NP)等6項(xiàng)。為了比較不同環(huán)境影響類別的作用程度，必須將各環(huán)境影響類別轉(zhuǎn)化為同一標(biāo)準(zhǔn)下的量化數(shù)據(jù)，可用各環(huán)境影響類別的環(huán)境負(fù)荷當(dāng)量數(shù)與世界環(huán)境負(fù)荷的總當(dāng)量數(shù)之比值表示，稱之為環(huán)境污染相對指數(shù)，詳見下表。21第21頁/共40頁單位/a立窯工藝濕法工藝干法工藝不可再生資源消耗(ADP)10--141.491.471.32不可再生能源消耗(EDP)10--142.802.901.59溫室效應(yīng)(GWP)10--143.053.272.38環(huán)境酸化(AP)10--148.6310.506.82營養(yǎng)化作用(NP)10--144.914.923.32人類健康損害(HT)10--145.636.794.1522第22頁/共40頁

從表中數(shù)據(jù)，干法工藝水泥生產(chǎn)的環(huán)境影響遠(yuǎn)低于立窯工藝和濕法工藝。考慮到現(xiàn)階段先進(jìn)的干法工藝產(chǎn)量在我國水泥總產(chǎn)量中所占比重還較低，因此通過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，用干法工藝替代其他工藝，是降低我國水泥生產(chǎn)環(huán)境負(fù)荷的有效途徑。23第23頁/共40頁四種通用工程塑料的生命周期評價(jià)采用LCA方法比較PE、PP、GPPS、PVC4大通用工程塑料的環(huán)境影響,以便更好地選用材料,為塑料制品工業(yè)的生態(tài)設(shè)計(jì)提供參考。在評估4大材料生命周期的環(huán)境影響時(shí)，研究的起止點(diǎn)放在原油的開采、原油的運(yùn)輸、原油的提煉、聚合體的生產(chǎn)、廢物處置方面，而材料的使用階段不在考慮之列，廢物處置則選擇了環(huán)境影響較大的填埋方式，而這種填埋方式也是在我國城市固體廢棄物處置中被普遍采用的。能源生產(chǎn)中所帶來的環(huán)境排放按照各階段的能耗比計(jì)入其中。評價(jià)范圍選用的功能單元是1000kg。4種材料的實(shí)際工藝流程圖和每一生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)如下。24第24頁/共40頁25第25頁/共40頁1000kgPE，PP，GPPS，PVC資源消耗化合物消耗的資源/kg化合物消耗的資源/kg原油原鹽原油原鹽PE1.507-GPPS1.975-PP1.443-PVC0.730.5626第26頁/共40頁1000kgPE，PP，GPPS，PVC能耗與排放材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg廢水/t廢渣/kg能耗/MJ聚乙烯原油開采372.112.519.0523.80388.48原油運(yùn)輸107.590.77117.88原油分餾92.740.40NOx：4.7×10-50.243.44736.42石腦油等裂解1482.674.61NOx：0.0020.64734.6715231.72裂解氣分離3153.0822.35213.437524.65PE生產(chǎn)1191.5311.89乙烯：2.0175.286213.938428.77廢棄填埋8.78NOx：0.17CH4：13.0118.8127第27頁/共40頁材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg廢水/t廢渣/kg能耗/MJ聚丙烯原油開采347.32.38.4322.21364.06原油運(yùn)輸102.00.73111.75原油分餾86.590.370.233.23687.68石腦油等裂解1384.614.29NOx：0.0020.632.3514223.56裂解氣分離2944.6120.83199.317017.39PP生產(chǎn)1207.3412.05烴類：2.7745.53217.488591.2廢棄填埋8.78NOx：0.17CH4：13.0118.8128第28頁/共40頁材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg廢水/t廢渣/kg能耗/MJ聚苯乙烯原油開采493.513.3111.9431.49515.37原油運(yùn)輸140.981.01157.94原油分餾123.010.514NOx：4.8×10-50.317977.68石腦油等裂解1966.606.09NOx：0.00280.8645.9820201.69裂解氣分離4177.6129.58282.799969.48芳烴提取788.755.500.9153.194518.32乙烯和苯烷基化2303.6716.23155.3612159.16乙苯脫氫6908.3043.735.79434.0138224.43GPPS生產(chǎn)343.695.638NOx：0.1464.1451.693500.81廢棄填埋8.775NOx：0.17CH4：13.0118.8129第29頁/共40頁材料工序CO2/kgSO2/kg其它/kg廢水/t廢渣/kg能耗/MJ聚氯乙烯原油開采164.041.214.3611.46187.71原油運(yùn)輸66.950.3757.40原油分餾44.650.190.1161.66354.67石腦油等裂解713.972.22NOx：0.0010.31216.697334.6裂解氣分離1518.3310.76102.783623.41氯氣生產(chǎn)2279.8720.18Cl2：7.6×10-54.665314.517096.34氯乙烯生產(chǎn)2440.2324.61EDC：4.93CO：1.0313.37471.9917035.06PVC生產(chǎn)1451.7814.64VCM：0.34PVC：0.0114.3264.2710135.0廢棄填埋8.775NOx：0.17CH4：13.0118.8130第30頁/共40頁將材料的編目數(shù)據(jù)劃分為資源消耗、能源消耗、廢氣、廢水、廢渣排放5個(gè)方面。分別針對PE、PP、GPPS、PVC這4種材料進(jìn)行了比較，結(jié)果如圖所示31第31頁/共40頁32第32頁/共40頁GPPS在資源消耗、能源消耗、廢氣排放及廢渣排放中影響最大，PVC在能源消耗、廢氣排放及廢渣排放中居其次，但其廢水排放量最高，資源消耗最小。PE與PP在這5項(xiàng)分類中影響相差不大。這種差別不僅源于資源的消耗不同，而且還與其各自的生產(chǎn)工藝相關(guān)。

PE與PP、GPPS同為石油化工的加工產(chǎn)品，由于PE與PP的上級原料乙烯、丙烯其化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)質(zhì)量分配原理分配物耗，可知單位質(zhì)量的乙烯和丙烯所消耗的原油基本相同，PE和PP化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，生產(chǎn)過程也相似，因而相同質(zhì)量的PE和PP生產(chǎn)中消耗的乙烯與丙烯相近，其能耗及環(huán)境排放物也相似；33第33頁/共40頁而GPPS生產(chǎn)中所使用的上級原料是苯乙烯，苯乙烯是乙烯聯(lián)產(chǎn)品C6成分的深加工產(chǎn)品，在質(zhì)量分配中相同質(zhì)量的苯乙烯和乙烯消耗原油之比約為1.4∶1，由此可知產(chǎn)品質(zhì)量相同時(shí)，GPPS原油消耗約是PE的1.4倍。能耗方面，生產(chǎn)GPPS時(shí)，由于其苯乙烯生產(chǎn)工藝(主要是能耗大的乙苯脫氫工序)的加入，使得GPPS的能耗劇增，在這4種材料中能耗居于首位。由于在實(shí)際生產(chǎn)中大量使用的是二次能源(如電、水蒸汽等)，相應(yīng)地由這些二次能源所帶來的廢氣、廢水、廢渣排放量也隨之增多34第34頁/共40頁。

PVC生產(chǎn)的主要原料是乙烯和氯氣，其原料各占其生產(chǎn)物耗的43.6%和56.6%，生產(chǎn)中乙烯量的降低引起油耗的降低，這樣使得生產(chǎn)相同質(zhì)量的產(chǎn)品時(shí)，PVC的原油消耗量顯著低于其它材料。PVC廢水排放量的突增除了一部分是由氯氣生產(chǎn)及氯乙烯生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需大量電力生產(chǎn)帶來的廢水排放外，另一部分則是由于其獨(dú)特的懸浮聚合工藝導(dǎo)致耗水量較大，因而使其整個(gè)生命周期階段的廢水排放總量在這4種材料中居于首位。由此可見，資源消耗量越大，工藝環(huán)節(jié)越多，則材料生產(chǎn)過程中的能耗以及廢氣、廢水、廢渣排放量也越高。35第35頁/共40頁為了能使環(huán)