1、4 对于系统输入输出物料全成分质量平衡关系得以建立的情形，可利用物料平衡结果进行物质流 成本、价值及其利用效率的计算与评估分析。 8 DB11月1346-2016 附录A (规范性附录) 工艺过程输入输出物料图 A.1 单元操作工艺过程物料输入输出 以物质流向箭头表示工艺过程物料的输入与输出，根据实际情况应标出输入输出物料的种类与名 称、质量或质量速率、成分或元素的质量数或质量分数等相关信息。某一单元操作工艺过程所有输入输 出物料的种类、总质量(成分或元素的质量分数)等物质流分析与评估所需的基本要素(示例)如图 A. 1所示。 fn ot Fnn m n ot n m /g m bg OE G
2、Ob o- nMd m fk ot FnFK Ol uvk ot k m 单元操作 工艺过程 。E LJt OE Gft m m jtHY O hHY OE GA Ol Q , m A/ tmm jmm UAA /们 A且 m 。t bg OI GTJ Ot m fFH Ot FnFH Ol uvhH Ot h川 m mp;，;。;) 说明: ll1u-一由上一工艺过程输入的物质流(n)的质量: ll1p 命出至下一工艺过程的物质流(p)的质量: lllk 命入的物质流(k)的质量: ll1q 从本过程囚收后再回用的物质流(q)的质量1 lllg 产牛的气态残余物(g)的质量: llh 产牛的
3、液态残余物(l)的质量: lll, 产牛的固态残余物(s)的质量: lllh 二本过程回4欠的残余物(h)的质量: lllL一一工艺过程中间累积物质(6)的质量增加量或减少量(若发生的话 。、。飞。r分别表示述各个物质流中的成分(a、b、t等，若有的话)或兀素(a、b、t等，若有的话)的 质量分数。 图A.1单元操作工艺输入输出物料图 9 DB11月1346-2016 附录B (规范性附录) 质量平衡方程及其表达形式 B. 1 化学反应物与反应产物的质量平衡关系 对于化学反应过程中的反应物成分、反应产物成分而言，其任一成分(R)在某一时段(t)内的质量平 衡关系用方程(81)表示。 m, +m
4、 =m +m +m(81) I .U .U . H . 式中: ml一一输入系统的成分(R)量，单位为千克(kg)或千克每秒(kg/s) ; mc;一一反应生成的成分(R)量，单位为千克(kg)或千克每秒(kg/s) ; mu一一系统输出的成分(R)量，单位为千克(kg)或千克每秒(kg/s) ; mH一一反应消耗的成分(R)量，单位为千克(kg)或千克每秒(kg/s) ; m，一一系统积累的成分(R)量，单位为千克(kg)或千克每秒(kg/s)。 当系统累积量不变(即m，=0，如输入输出质量流率不变且相等的稳态定常过程)，该成分(R) 在某一时段(t)内的质量平衡用方程(82)表示。 式中符
5、号同上式(81)。 B. 2 其他物质的质量平衡关系 m, +m =m +m(82) 1 .C; .1 .E 对于其他的有关物质而言一一包括:非核反应物理过程的全部物质质量之和(即总质量)、任一成 分(或组分)质量、任一元素(如重金属元素、贵金属元素等)质量:化学反应过程的全部物质质量之 和(即总质量)、任一元素(如重金属元素、贵金属元素等)质量、任一惰性物质成分(如溶媒、惰性 保护气体等)质量等，这些物质的质量(m)在某一时段(t)内的平衡关系用方程(83)表示。 ml = mu + m, (83) 式中: ml一一输入系统的物质量，单位为千克(kg)或千克每秒(kg/s) mu一一系统输出
6、的物质量，单位为千克(kg)或千克每秒(kg/s) ; 10 DB11月1346-2016 ml1一一系统积累的物质量，单位为千克Ckg)或千克每秒Ckg/s)。 当系统累积量不变CNPml1 = 0，如输入输出质量流率不变且相等的程、态定常过程)，上述物质质 量(m)在某一时段(t)内的平衡关系用方程(84)表示。 ml = mu . (84) 式中符号同上式(83)。 11 DB11月1346-2016 附录C (资料性附录) 对象物质选取及实测计划框架(示例) c. 1 背景 某企业确定的审核重点之一是其硫磺回收车间，其主要工艺为:对上一车间来的含硫化氢(H2S) 气体物料，先利用催化氧
7、化反应生成单质硫(S)，再通过除尘器回收S，然后包装入库持售，除尘器尾 气送入燃烧炉、同时通入瓦斯燃烧后经烟囱排放。其工艺输入输出物料流程如图c.1所示。 包装袋 飞 回阳 LWAf 气|L 一 空 1 烧一 饮川 小刘一 含H2S气体物料一一-1催化氧化 袋装硫磺 图C.1硫磺回收车间输入输出物料工艺流程示意图 C. 2 问题与思路 该审核重点面临的主要问题是燃烧炉烟气中二氧化硫(SO，)排放量明显高于本行业同类装置。 在审核工作中，若仅建立了硫磺回收车间全部输入输出物料的总质量平衡关系(即使是针对整个流 程建立了全部输入物料与输出物料的总质量平衡关系)而没有建立硫元素及其相关成分质量平衡关
8、系的 话，只能在形式上获知废弃物(烟气及其SO，)形成于何处，但无法对其形成的原因作出清晰判断。对 于SO，:MF放量较高这一现象而言，燃烧过程并不是导致该问题的主要环节。决定烟气中S02排放量的相 关环节及其贡献物质等因素包括:气体物料中除H2S外的其他含硫物质(相关组分及其质量)、催化氧 化过程剩余的H:二S质量(与催化氧化过程的反应转化率密切相关)、捕集过程未捕集到的S质量(与除 尘器运行的实际捕集率密切相关)、瓦斯气体中的硫化物(相关组分及其质量)等。 由上可知，针对硫磺回收车间若仅仅是建立了所有输入输出物料总质量平衡关系的话，必然就缺 少可用于排查分析、明确判断导致上述现象与问题的具
9、体产生原因所必需的关键信息和依据，也就难 以做到产生针对性强的清洁生产方案了。 综上，若仅建立了所有输入输出物料的总质量平衡关系，对揭示导致形成上述现象和问题的相关 环节及具体原因提供不了所需的支持与帮助，这将造成两方面恶果:一是造成了人力物力财力的有形 浪费，更重要的是不可能有效发挥清洁生产审核的功能效用和取得本可以实现的绩效潜力。 审核基本思路是利用物料平衡关系量化掌握:气体物料中的H2S质量及其硫分占物料总硫分之比、 催化氧化过程的实际反应转化率以及未转化的H2S质量、捕集过程的实际去除率以及未捕集到的S质 量、瓦斯气体含硫量等因素的实际水平状态并进行评估:据此才能判断导致上述现象和问题
10、的真正贡献 DB11月1346-2016 因素及其分布状况，然后再根据企业及审核重点现场实际情况进一步分析造成上述现象及问题产生的 具体原因。 。3对象物质选取及实测计划框架 根据上述内容，便可整理拟出硫磺回收车间物料平衡的对象物质及实测计划框架，如表C.1所示。 表C.1 硫璜回收车间物料平衡的对象物质及实测计划框架 物料及过程对象物质评估指标示例需依据的参数百实测的参数(含物料衡算所付的参数) 含H，S气 H2S质量及其硫 H，S质量、输入流量(温度、压力、组分等)、H,S 体物料总硫分 分占物料总硫分 物料总硫分量总硫分及H，S等含量 之比 催化氧化H2S 消耗的H2S质量、目标产物的流
11、量(温度、压力、组分等)及H2S含量: 过程 反应转化率 牛牛成的S质量根据氧化反应式进行衡算，可得到反应牛成的S质量S 捕集除尘器对S的捕 牛成的S质量、根据氧化反应式衡算所得到的S卡成质量，除尘器捕 S 捕集得到的Si贡集得到的S质量(或以同步统计得到的产品硫晴绝干 过程集率(去除率) 量量及包装过程损失量实测值两者之和代祥之) 瓦斯 瓦斯气体巾硫分 总硫分质量占进入燃烧总硫分量输入流量(温度、压力、组分等)、总硫分含量等 气体 炉的总硫量之比 根据物料平衡的对象物质、实测计划框架及其后续详尽的完备实测计划，通过实测能建立预期的 对象物质输入输出质量平衡关系、计算得到相关评估指标，结合企业
12、及审核重点现场实际情况分析，继 而可排查分析、判断确定导致燃烧炉S02排放量明显偏高这一现象与问题的工艺来源、产生环节、贡献 物质以及具体的形成原因，从而为寻找、确定清洁生产方案提供清晰明确的提示、指示及依据。 13 DB11月1346-2016 附录D (规范性附录) 物料成分利用效率的表达形式与分类 。1无化学反应的工艺过程按成分利用效率状态是否相同进行分类 针对无化学反应的某一工艺过程，根据其任意两种不同成分(如a与b)进入目标产物中的质量占 其各自输入总质量之比是否相同，或进入所有残余物流汇总物(流)中的质量占其各自输入总质量之比 是否相同，可以将该工艺过程分为成分利用效率相同和成分利
13、用效率不同的两种情形，如下所示。 U = -npp x100%(D1 ) mnI +mk;+mq; b Ump;-x100%(D2) nTF1 +mki+nTqj F=mg p; + m/ . +m, p; +mh p;-x 1 00% . . . . . . . . . . . . (D3) mn叫+mk;+mq; 瓦 mzo;+凡f+吼叫+凡。;l00%-HH-.仰的 mn p;, +mki+mq叽 式中: Ua、Ub一一该工艺过程成分a、成分b的利用效率%; 1、Fb该工艺过程成分a、成分b的总残余率%; mj 物料(j)的质量(式中每一物料符号的具体含义详见国A.1) ，单位为千克(kg)或千克每 秒(kg/s ) ; 。j，。:一一物料(j)中成分a、成分b的质量分数，%。 对某一工艺过程而言，当Ua=Ub或Fa=Fb时，则表示该工艺过程的成分利用效率相同;当凶手三Ub 或凡乒凡时，则表示该工艺过程的成分利用效率不同。
