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胶管产品全生命周期评价报告

发表时间:2019-04-01 11:15:27  来源:


 
 
 
南京利德东方橡塑科技有限公司
 
胶管产品全生命周期评价报告
 
 
 
2019年3月

第一章 简介
        南京利德东方橡塑科技有限公司,由金浦集团公司控股。公司位于南京市六合经济开发区宁六路581号。
        作为一家以橡胶制品科技研发和生产过程智能制造为主体的数字化企业,南京利德东方是目前国内汽车制动软管主要研发生产基地和中国铁路总公司铁路橡胶件定点研发中心,主要产品包括橡胶软管、橡胶软管总成及橡胶密封减震制品。主要涉足行业包括汽车行业、铁路行业、燃气行业等等,主要产品包括汽车制动软管及总成、汽车空调软管及总成、汽车输油软管、高速动车组制动系统橡胶软管总成、铁路制动软管总成、铁路总风软管总成、城轨车辆制动系统橡胶软管总成及重载铁路货车轴承橡胶油封等。 “利德东方”、“ORLETE”和“7425”品牌产品在行业内具有极高的知名度和美誉度。
        公司以“科技引领未来,创新驱动发展”为发展战略,“三优”、“四满意”为发展定位,努力成为国内一流、国际先进的橡胶制品研发中心。为打造国内一流、国际先进的橡胶制品研发生产基地,提升南京利德东方的研发能力,提升科技新产品的产能水平,满足汽车行业及高铁行业等行业的快速发展,实施南京利德东方十三五规划中新能源行业、航空航天行业及海洋工程行业新产品的研发与制造,2013年7月,南京利德东方橡塑科技有限公司与六合经济开发区签订项目投资协议,在六合经济开发区投资建设橡胶制品研发、生产项目,项目总投资11亿元,总用地面积280亩。一期项目已于2016年2月16日开工建设,总投资4.8亿元,占地143.6亩,共建有16个建筑单体,包括研发中心、检测中心、炼胶、胶管、金属管、总装、智能立体仓库等工厂及相关的公用工程,并于2018年5月16日建成投产,主要生产汽车制动软管、铁路等行业软管、总成及模压制品。
        公司陆续获得国家级高新技术企业、省级认定企业技术中心,江苏省工程技术研究中心、江苏省研究生工作站、南京市工程研究中心、南京市工业设计中心、全国石油和化工行业两化融合优秀项目、江苏省文明单位、南京市知识产权示范企业、南京市劳动关系和谐企业、南京市博士后创新实践基地等荣誉,连续多年获得“胶管胶带十强”企业称号。
1.1 生产工艺流程图
(1)炼胶生产工艺流程
图1-1  炼胶生产工艺流程图
炼胶生产工艺流程简述:
        生胶用胶料皮带秤称量,由投料运输带投入密炼机;碳黑经碳黑秤自动称量后,根据生产工艺要求自动投入密炼机;配合剂在小粉料自动秤中称量,用塑料袋包装后,人工将其放在投料运输带上投入密炼机;配合剂等经输送、保温,由油料自动秤自动称量后根据生产工艺需要自动注入密炼机。
        生胶、碳黑、配合剂在密炼机中按程序自动混炼。混炼后由压片机下片,经胶片冷却装置冷却后,在车间一层叠片存放。胶料经检测合格后方可进入下道工序,不合格胶料需根据不同情况处理后进入下道工序。
        本工序的废气污染主要是碳黑在称量和投料过程中产生的碳黑尘G1-1,粉料称量投料过程产生的颗粒物粉尘G1-2,生胶塑炼过程中产生的热胶烟气G1-3,混炼过程中的炼胶烟气G1-4,混炼胶在压片时产生的热胶烟气G1-5。噪声污染为开炼机进行塑炼的噪声N1-1,密炼机噪声N1-2 和压片机噪声N1-3。产生固废为废橡胶S1-1。
(2)胶管工艺流程
图1-2  胶管生产工艺流程图
胶管生产工艺流程简述:
        混炼胶经冷喂料挤出机挤出内层胶,然后送至编织机(或针织机、缠绕机)编织(或针织、缠绕)骨架材料,然后由冷喂料挤出机挤出外层胶,冷却卷盘,缠好水布带。根据不同胶管产品规格,送至Φ2*3M 硫化罐按程序硫化,硫化温度控制在150℃-160℃,硫化好的胶管按要求定长裁断。
        本工序的废气污染主要是硫化过程产生的硫化烟气G2-1。废水污染为硫化工序产生的硫化废水W2-1。噪声污染为编织噪声N2-1,缠布噪声N2-2。
(3)模压制品生产工艺流程
图1-3  模压制品生产工艺流程图
模压制品生产工艺流程简述:
        根据成品形状备料后, 送至平板硫化机处模压成型、硫化完毕脱模后经修边、切削、检验后入库存放。
        本工序的废气污染主要是熟胶料热炼过程的热胶烟气G3-1,模压制品硫化过程的硫化烟气G3-2。废水污染为硫化工序产生的硫化废水W3-1。噪声污染主要为开炼机噪声N3-1。产生固废为废橡胶S3-1。
(4)胶管总成生产工艺流程
图1-4  胶管总成生产工艺流程图
胶管总成生产工艺流程简述:
        胶管经检验合格后与配套的接头、连接器及铁套装配铆合,经试压、总成检验、性能测试合格后包装入库。本工序会产生固废,产生固废为不合格软管S4-1。
 

第二章 生命周期评价方法框架
2. 1生命周期评价方法的技术框架
        为了评价材料的环境表现和环境性能,提出了对材料生命周期评价的研究。生命周期评价是一种新的环境管理工具和预防性的环境保护手段。它通过计算资源和能源利用以及废弃物的排放来评估一种产品或服务相关的环境因素,以此来评价产品或服务的环境影响,找出环境热点,寻求环境改善的方法。近年来,随着国家和社会对环境问题的高度关注,生命周期评价的应用已覆盖了工业产品以及生产工艺的设计、环境政策的制定以及废弃物管理等各方面,现已成为许多国家制定发展战略的首选工具,将来LCA会应用到更多的领域。
        根据SETAC对生命周期评价的定义,得出生命周期评价的计算过程和意义,即:通过确定和量化与评估对象相关的物质消耗、能源消耗以及废弃物排放,对某一产品、过程或事件进行环境负荷评估;对能源、物质消耗以及废弃物排放造成的环境影响进行定量评价;对改善环境表现的机会进行辨别和评估。
        生命周期评价的内容工包含四个方面:目标与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释,图2-1为LCA的评估过程及技术框架。
 
图2-1为LCA的评估过程及技术框架
2.1.1 目标与范围的确定
        LCA研究的第一步是目标与范围的确定。在进行LCA评估之前,必须明确表述评估的目的和范围,使之适应LCA应用意图。它的确定将影响到整个LCA工作程序和研究结果,是后续内容清单分析、影响评价和结果解释的立足点和出发点。
        研究目的必须明确陈述其应用意图,并说明开展LCA研究的理由及其应用对象。研究范围的确定要保证足够的评价广度和深度,它主要包括:定义所研究的系统、确定系统边界、说明数据要求、指出重要假设和限制等。在LCA过程中,范围的定义是一个反复的过程,必要时需要根据取得的新的信息对其进行修改。目的和范围的确定这一环节主要需要考虑:目的、范围、系统边界、功能单位、数据质量和关键复核等过程。
2.1.2 清单分析
        生命周期清单分析涉及数据的收集和计算,其建立在目标产品输入输出情况基础之上。根据确定的LCA目的和范围,清单分析对产品系统的输入输出数据进行汇编和量化,这些数据是环境影响评价的基础。
        生命周期清单中输入数据包括与该系统有关的资源、能源的使用,输出数据包括该系统向空气、水体以及土壤污染物的排放。清单分析是LCA评估过程中研究最成熟的一个环节,它通过收集有效数据,然后根据产品系统的每一单元过程及其功能单位进行计算得出清单结果。但是,由于清单分析也是一个反复的过程,在LCA过程中可能由于新的数据的要求或者原有数据的局限性等,要求对数据收集程序做出修正,进而需要修正原先的清单结果。
2.1.3 影响评价
       LCA影响评价是根据包含目标产品输入输出情况的清单分析结果对目标产品所造成的环境影响程度进行评估。这个过程将清单结果更直观的呈现了产品对环境的各方面的影响。目前,有关影响评价的方法学以及理论框架尚在发展之中,影响类别模型也还处于形成阶段。根据ISO14042规定以及我国LCA和材料产业研究进展,得出产品LCA的影响评价阶段包括步骤:影响类型确定、清单因子归类、分类影响评价。
2.1.4 结果解释
        结果解释是对LCA得出的清单结果和影响评价进行归纳,进而得出结论、建议和最终报告的阶段。根据LCA研究的目的,影响评价结果分为两类:一类是找出环境热点,发现环境负荷较高的环境影响类型及工艺环节,从而针对性地进行分析改进;另一类是根据结果对目的产品的环境协调性得到全面地把握和审核,进而判定其生产过程在同行业所处的地位。其中,环境热点包括清单数据类型、影响类型和生命周期各阶段对清单结果或环境影响结果的主要贡献。
        生命周期解释包括三个主要步骤:在LCA清单结果基础上辨识重大环境问题;对清单结果进行评价;分析得出解释结论、建议以及最终报告。
2.2环境影响评价模型和方法的确定
        环境影响评价是分析和评估产品系统潜在的环境影响大小及重要性的阶段,将清单数据反映到相应的影响类型,得出资源消耗、温室效应、人类健康影响、水体富营养化等潜在的环境影响,以便更能清晰直观的了解该产品系统的环境影响程度。
2.2.1影响类型、类型参数及特征化模型的选择
        结合我国胶管生产情况,将环境影响类型分为:温室效应(GWP)、不可再生资源消耗(ADP)、人体健康损害(HTP)、水体富营养化(EP)、光化学烟雾(POCP)、酸化效应(AP)六类。
2.2.2 分类
        为了使清单结果相关的环境问题被更清晰的呈现出来,生命周期评价方法采用了分类的方法,将LCI结果分配至环境影响类型。分类方法定性地将清单数据与相应的环境影响类型相联系并分组的步骤。表2-1为胶管全生命周期相关的环境影响类型分类结果。
 
表2-1胶管全生命周期相关的环境影响类型分类

环境影响类型 环境负荷项目
不可再生资源消耗(ADP) 矿物消耗、化石燃料消耗等
温室效应(GWP) CO2、CH4
人体健康损害(HTP) 颗粒物、SO2、NOX
水体富营养化(EP) NOX
光化学烟雾(POCP) CO、VOC等
酸化效应(AP) SO2、NOX
 
2.2.3 特征化
        特征化是通过利用不同影响类型的计算结果来共同展现产品系统的生命周期影响评价特征。不同环境负荷项目造成同种环境损害效果的程度不同。例如SO2和NOx都可产生酸化效应,但同样的量引起的损害程度并不相同。特征化就是对比分析和量化这种程度的过程,是一个定量的、基本上基于自然科学的过程。在特征化阶段,清单数据被转化为各个环境影响类型的指标结果。其计算过程包括采用特征化因子将LCI转换成通用单位,并把同一影响类型的换算结果相加,得到量化的指标结果。
影响评价结果计算方法见式(1)
 

式中:
EPi:第i中影响类型特征化值;
EPij:第i种影响类别中第j种清单因子的贡献;
Qj:第j中清单因子的排放量;
EFij:第i中影响类型中第j种清单因子的特征化因子。

第三章 生命周期评价
 
3.1 功能单位的选取
       选取南京利德东方橡塑科技有限公司1kg的胶管产品作为评价对象,对其全生命周期的环境影响进行评价。
3.2 数据选取原则
Ø 能源的所有输入均列出
Ø 原料的所有输入均列出
Ø 辅助材料质量小于原料总消耗0.3 %的项目输入可忽略
Ø 大气、水体的各种排放均列出
Ø 小于固体废弃物排放总量1 %的一般性固体废弃物可忽略
Ø 道路与厂房的基础设施、各工序的设备、厂区内人员及生活设施的消耗和排放均忽略
Ø 任何有毒有害材料和物质均应包含于清单中,不可忽略
3.3 评价依据
《GB/T32161—2015 生态设计产品评价通则》
《GB/T33761—2017 绿色产品评价通则》
《GB/T24040 环境管理 生命周期评价 原则与框架》
《GB/T24044 环境管理 生命周期评级 要求与指南》
《PAS 2050:2011》
《ISO/TS14067:2013》
3.4生命周期清单分析
       通过现场数据调研以及Gabi软件背景数据收集,计算得到1m胶管产品的原材料如表3-1所示,通过Gabi数据库背景数据得到橡胶、炭黑、硫磺等原材料生命周期清单
表3-1 1m胶管原材料消耗、能耗消耗数据

主要原材料 消耗量(kg/m)
橡胶(kg/m) 0.023
炭黑(kg/m) 0.023
硫磺(kg/m) 0.0001
电(KWh/m) 0.2961
 
 
表3-2 1kg胶管生命周期清单


项目   单位 输入输出强度
资源/能源输入 硫磺 kg/kg 2.62E-05
  炭黑 kg/kg 5.87E-07
  天然气 kg/kg 3.80E-01
  铝土矿 kg/kg 1.03E-03
  原煤 kg/kg 2.81E-01
  原油 kg/kg 1.31E+1
  黏土 kg/kg 3.65E-04
  砂石 kg/kg 3.49E-05
污染物 CO2 kg/kg 1.41E-03
  SO2 kg/kg 5.83E-05
  CO kg/kg 7.39E-04
  CH4 kg/kg 5.83E-05
  NOx kg/kg 5.11E-04
  N2O kg/kg 2.85E-05
  NMVOC kg/kg 1.06E-04
  PM kg/kg 1.29E-04
  Cd kg/kg 6.03E-08
  Cu kg/kg 1.33E-07
  Cr kg/kg 6.35E-11
  Ni kg/kg 1.27E-08
  Se kg/kg 2.93E-07
  Zn kg/kg 2.46E-07
 
 
3.4 特征化
       特征化是通过利用不同影响类型的计算结果来共同展现产品系统的生命周期影响评价特征。其计算过程包括采用特征化因子将LCI转换成通用单位,并把同一影响类型的换算结果相加,得到量化的指标结果,清单数据被转化为各个影响类型的指标结果。
       本文对于环境影响特征化的计算选用当量评估特征化模型,计算过程中须考虑的GWP、AP、HTP、EP、POCP等环境影响类型的当量系数选用国际通用标准,对于ADP的当量系数采用本土化的因子。本文使用的特征化因子如表3-2所示
表3-2 特征化因子,
环境资源类型 ADP
kg-Sbeq
GWP
kg-CO2eq
AP
kg-SO2eq
POCP
kg-C2H4eq
HTP
kg-1,4二氯苯eq
EP
kg-PO43-eq
硫磺 1.58E-05          
炭黑 1.22E-03          
天然气 1.18E-07          
铝土矿 2.67E-05          
原煤 5.69E-08          
原油 1.42E-04          
黏土 3.87E-05          
砂石 1.35E-02          
CO2   1.00E+00        
SO2     1.00E+00 4.80E-02 9.60E-02  
NOX     7.00E-01 2.80E-02 1.20E+00 1.30E-01
N2O   2.98E+02        
CO       2.70E-02    
CH4   2.50E+01        
NMVOC       5.00E-01    
PM         8.20E-01  
Cd         1.50E+05  
Cu         4.30E+03  
Cr         3.10E+01  
Ni         3.50E+04  
Se         4.80E+04  
Zn         9.60E+01  
 
3.5 生命周期评价影响
将胶管生命周期清单结果分配到相应的环境影响类型当中,得到胶管产品的特征化结果,如表4-2所示。资源耗竭和污染物排放的特征化因子分别采用CML修正的模型和国际通用的标准
表3-3 环境影响特征化结果

 
环境影响类型 单位 特征化结果
不可再生资源消耗(ADP) kg Sb 1.86E-03
温室效应(GWP) kg CO2 1.14E-02
人体健康损害(HTP) kg 1,4-DCB 2.49E-02
水体富营养化(EP) kg PO43- 6.64E-05
酸化效应(AP) kg SO2 4.16E-04
光化学烟雾(POCP) kg C2H4 9.01E-05
3.6 碳足迹
       根据产品全生命周期内的温室效应影响,计算得到南京利德东方橡塑科技有限公司胶管产品碳足迹为0.0114 kgCO2/kg。

第四章 结论
        针对南京利德东方橡塑科技有限公司有限公司功能单位为1kg的胶管产品开展全生命周期评价工作,最终得到特征化结果:不可再生资源消耗1.86E-03kg Sb当量,温室效应1.14E-02kg CO2当量,人体健康损害2.49E-02kg 1,4-DCB当量,水体富营养化6.64E-05kg PO43-当量,酸化效应4.16E-03kg SO2当量,光化学烟雾9.01E-05kgC2H4当量。
胶管产品碳足迹为0.0114 kgCO2/kg。