1T/GDEIA**—2024廣東省薄膜及設備行業清潔生產評價技術規范物料平衡本文件規定了工業企業清潔生產審核活動中有關物料平衡測試的一般原則、程序步驟、實測計劃的制定、實測與衡算、判斷與確認、計算并評估物質利用效率、分析問題產生原因及其延伸應用。本文件適用于工業企業清潔生產審核活動。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應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企業水平衡測試通則GB/T25973工業企業清潔生產審核技術導則3術語和定義GB/T12452、GB/T25973界定的術語和定義適用于本文件。3.1系統system物料平衡測試所選取的生產過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、審核重點整體等。3.2輸入物料inputofmaterial進入系統的各種物質。3.3輸出物料outputofmaterial離開系統的各種物質。3.4目標產物targetoutputofprocessing針對某一特定系統而言，符合該系統工藝基本目的、功能及要求的輸出物料。3.53.5工藝殘余物relictoutputfromprocessing系統輸出物料中不屬于目標產物的各種物質。注：包括除目標產物之外以氣、液、固等形態從系統輸出的各種物質；工藝殘3.62T/GDEIA**—2024物料平衡測試materialbalance系統輸入物料、輸出物料及其內部物料之間在物質總質量、成分質量、元素質量等方面所遵循的質量守恒規律及其相互之間的對應量化關系。成分（或組分）質量平衡，又分為單成分（或組分）質量平衡、多成分（或組分）質量平衡；元素質量平衡，又分為單元素質量平衡、多元素質量平衡、3.7物料衡算calculationofmaterialbalance按照審核需要，針對選定系統，根據質量守恒定律進行的有關物質輸入輸出質量關系的計算。注：通過物料衡算，可掌握了解進入系統的有關物質（物料整體、組成成分、構成元質（物料整體、組成成分、構成元素）質量之間3.8平衡對象物質objectsubstanceofmaterialbalance以下簡稱對象物質，為了滿足追蹤評估物質利用效率、排查分析工藝殘余物產生原因、尋找并確定可行的清潔生產方案等審核目的，針對選定系統需要建立其輸入輸出質量平衡關系的特定物質類別及其具體名稱。注：對象物質可以是物料整體、物料中的某一成分或某些成分、物料中的某一元素或整體，需建立物料的總質量平衡關系；若對象物質），量平衡關系；若對象物質為物料中的某一或某），4一般原則4.1客觀性與真實性應以客觀的信息和真實有效的數據為基礎。4.2科學性與合理性應符合物質運動規律、質量守恒定律、質量平衡原理及物料衡算相關公允方法等。4.3代表性與典型性應能夠反映通常情況下所選定系統的物質運動性狀及其物質利用效率水平。4.4目的性與效用性對選定系統，其物料平衡測試關系應滿足但不限于以下目的：——掌握工藝殘余物產生源、性狀及其量化特征；——查明工藝殘余物產生原因；——尋找并確定可行的清潔生產方案等。對選定系統，物料平衡測試關系應滿足但不限于以下用途：——量化掌握系統的輸入輸出物質質量平衡關系及其性狀特征；——評估生產過程效率狀況（如資源的利用效率、消耗強度與負荷——評估工藝殘余物產生性狀（如工藝殘余物產生強度與負荷）；——系統排查工藝殘余物產生的具體原因；——評估判斷工藝殘余物產生量的削減潛力與機會等。5程序步驟應包物料平衡測試相關程序包括以下五個步驟，各步驟如圖1所示，圖中虛線以下是物料平衡測試有關結果的延伸應用。3T/GDEIA**—2024圖1物料平衡測試程序步驟示意圖6制定物料平衡測試實測計劃6.1步驟要點6.1.1針對選定的生產過程，應先標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，再根據其在工藝流程中的先后次序將所有單元操作進行連接并標明輸入輸出物料之間的相互關系，得到其工藝流程輸入輸出物料圖。6.1.2應妥善選擇、合理確定適宜的對象物質。在根據生產過程工藝流程及其特性選擇確定適宜的對象物質時，應滿足但不限于環境管理要求、生產經營管理關注等方面的相關具體要求。6.1.3應根據生產過程工藝流程及對象物質的特性，判斷并確定將要建立的物料平衡測試關系的具體類型及其表達形式。6.1.4應預先識別、判明將要建立的物料平衡測試具體類型、表達形式的適用情形，其適用情形包括但不限于：——物料總質量平衡關系一般適合于成分利用效率相等這種特殊情形下物質利用效率的計算與評估、工藝殘余物產生原因的分析排查等；——針對現實中常見的成分利用效率不等的工藝過程（如所有的分離工藝過程、所有的化學反應過程及生化反應過程等通常無法且無須建立所有成分或元素的質量平衡關系，一般只能選擇某個或某些特定的成分或元素作為對象物質并建立其質量平衡關系，才能有效地表征并評估其利用效率并分析與之相關的工藝殘余物產生原因等。6.1.5應根據環境管理要求、經濟價值高低對比以及工藝流程的物質運動基本特性等方面的因素進行綜合權衡考慮，按照本文件6.2、6.3及6.4節等有關規定選擇并確定適宜的對象物質。6.1.6在進行實測之前，應制定能夠建立對象物質輸入輸出質量平衡關系的完備實測計劃。4T/GDEIA**—20246.1.7在實測前，應根據物料平衡測試計劃做好所有的相關準備工作。6.2無化學反應工藝過程的對象物質選取6.2.1若工藝過程的各個成分利用效率相同，可選擇任何一種最容易檢測計量的物質種類（通常是物料總質量，也可以是其中某一成分質量或某一元素質量）作為審核追蹤的對象物質。6.2.2若工藝過程的成分利用效率不同，應根據環境管理要求（如重金屬元素或其他有毒有害元素、有毒有害成分等）、經濟因素（如成本高、價值高等）等綜合考慮、選擇并確定合適的對象物質。6.3化學反應工藝過程的對象物質選取6.3.1當反應物成分、反應產物成分屬于環境管理要求的有關對象（如有毒有害成分等）、生產經營管理關注的相關對象（如成本高、價值高等成分）等情況時，應將這些反應物、反應產物等成分選定為審核追蹤的對象物質。6.3.2根據環境管理要求（如重金屬元素或其他有毒有害元素、有毒有害成分等）或生產經營管理關注的經濟因素（如成本高、價值高等成分或元素）等方面綜合考慮，當需要將重金屬、貴金屬等元素或其他有關元素、不參與化學反應的惰性物質成分選擇確定為審核追蹤的對象物質時，應按本標準6.2.2的規定執行。6.4某些特定情形下的對象物質選取6.4.1對于強制審核企業，應將強制審核原因所涉及的物質成分或元素作為對象物質，對于其他企業，應按照該企業環評文件、適用排放標準及排污許可證等有關規定并結合其所屬行業類型及生產工藝特點，合理選擇確定其生產過程中的特征污染因子，并將該特征污染因子的來源物質（成分或元素）作為對象物質。6.4.2凡是涉及重金屬的生產企業，應將有關重金屬元素列為審核追蹤的對象物質。6.4.3對使用、產生并排放其他有毒有害物質或重點污染物排放量大的工藝過程，首先應將有毒有害物質成分或重點污染物的來源物質（成分或組分）作為對象物質。6.4.4水平衡參照GB/T12452的有關規定進行。7實測與衡算7.1實測要點7.1.1應在正常運行工況下進行。7.1.2所采用的方法應符合相關標準與規范。7.1.3使用的儀器儀表應準確可靠，且在合格有效期內。7.1.4實測點位設置應滿足物料衡算的要求，有組織的主要物料應準確實測。對于因工藝條件所限無法實測或實測不準的物質（如無組織排出的殘余物應根據質量守恒定律，當滿足質量平衡計算所需的基本前提及相關條件時，可采用物料衡算方法計算得到對象物質的相關質量（質量流率）等數據。7.1.5對周期性（間歇）生產的工藝過程，應按正常一個生產周期1)逐批進行實測，一般情況下至少實測三個周期。7.1.6對于連續生產的工藝過程，應逐班連續實測72小時或更長周期。7.1.7輸入物料、輸出物料的實測應同步，應在同一生產周期內完成相應的輸入物料和輸出物料的實測。7.1.8邊實測邊記錄，應及時記錄原始數據，并記錄實測時的工藝條件（如溫度、壓力、密度等）。7.1.9數據單位應換算成統一的質量單位，并注意與生產報表及年、月統計表之間的可比性。7.2衡算要點7.2.1有組織的主要物料通常應根據實測結果計算得到對象物質的質量或質量流率。7.2.2因工藝條件所限無法實測或實測不準的物質（如無組織排出的工藝殘余物），則應根據質量守恒定律按照物料衡算方法，進行輸入輸出物料計算，得到對象物質的質量或質量流率。5T/GDEIA**—20247.2.3應將物料實測、平衡計算結果按單元操作工藝流程及審核重點整體分別編制對象物質的輸入輸出表、輸入輸出圖，并對該對象物質質量平衡關系是否成立進行分析，并做出明確的判斷。8判斷、確認物料平衡測試關系8.1步驟要點8.1.1應根據質量平衡原理、對象物質特性、物料實測數據及輸入輸出質量衡算結果，判斷確定其輸入輸出質量平衡關系是否建立。8.1.2若對象物質的輸入輸出質量平衡關系不成立，應找到并根據其具體原因（如物料漏項、測量誤差過大等）再進行重測或補測，直至對象物質的輸入輸出質量平衡關系得以建立。8.2判別依據8.2.1對象物質若不屬于化學反應過程的反應物、反應產物等成分，當其滿足下列條件時，便可認為該對象物質輸入輸出質量平衡關系已經建立，方能用于后續步驟?！獙ο笪镔|的輸入質量與輸出質量（若有，還應包括系統內部增量）之間的相對偏差≤5%；——對象物質若屬于有毒成分、高價值物料（如貴金屬）等，該對象物質的輸入質量與輸出質量（若有，還應包括系統內部增量）之間的相對偏差則應滿足其所在行業的相關要求。8.2.2對象物質若屬于化學反應過程的反應物、反應產物等成分，當其滿足下列條件時，便可認為該對象物質輸入輸出質量平衡關系已經建立，方能用于后續步驟?！獙ο笪镔|的輸入質量及生成質量之和與輸出質量及消耗質量（若有，還應包括系統內部增量）之和這兩者之間的相對偏差≤5%；——對象物質若屬于有毒成分、高價值成分等，該對象物質的輸入質量及生成質量之和與輸出質量及消耗質量（若有，應包括系統內部增量）之和這兩者之間的相對偏差則應滿足其所在行業的相關要求。9計算并評估物質利用效率9.1無化學反應工藝過程物質利用效率的表達、計算與評估9.1.1當工藝過程的各個成分利用效率相同時，利用已確認成立的質量平衡關系，可按公式（1）計算得到對象物質的利用效率，該對象物質的利用效率與其他任一成分物質利用效率互為相等?！?00%………式中：U——對象物質的利用率，%；m2——進入目標產物的該對象物質量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/sm1——輸入的該對象物質總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。然后按公式（2）、公式（3）計算，便能分別得到該對象物質的總流失率以及通過氣、液、固等不同形態殘余物途徑的流失率，應對這些結果進行充分恰當的評估；再利用這些量化線索進一步地追蹤分析、排查確定殘余物的產生原因。×100%………式中：L——對象物質的總流失率，%；m3——所有殘余物中的該對象物質總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/sm1——輸入的該對象物質總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。6T/GDEIA**—2024×100%………式中：Lj——對象物質分別通過氣、液、固等形態殘余物途徑的流失率，%；m3j——氣、液、固等殘余物中的該對象物質量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/sm1——輸入的該對象物質總量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。9.1.2當工藝過程的成分利用效率不同時，若對象物質為成分且進入目標產物流，利用已確認成立的該成分質量平衡關系，可按公式（1）計算得到該成分的利用效率；再按公式（2）、公式（3）計算，便可分別得到該成分的總流失率以及通過氣、液、固等形態殘余物途徑的流失率，應對這些結果進行充分恰當的評估；再利用這些量化線索進一步地追蹤分析、排查確定殘余物產生原因。9.1.3當工藝過程的成分利用效率不同時，若對象物質為不進入目標產物的成分，可利用已確認成立的該成分質量平衡關系，按公式（4）計算得到該成分消耗負荷，可作為表示其利用效率的指標之一。………式中：S——對象成分的消耗負荷，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——目標產物的物質量，單位為千克（kg）或千克每秒（kg/s）。然后按公式（5）計算，便能得到該成分通過氣、液、固等形態殘余物途徑的流失率，應對這些結果進行充分恰當的評估；再利用這些量化線索進一步地追蹤分析、排查確定殘余物產生原因?！?00%………式中：Lj——該成分分別經由氣、液、固等形態殘余物途徑的流失率，%；m7j——氣、液、固等形態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化學反應工藝過程物質利用效率的表達、計算與評估9.2.1當對象物質為反應物、反應產物等成分時，應利用已確認成立的成分質量平衡關系，再分別以其所在行業使用的轉化率、收率、得率等工藝特征指標來衡量這些對象物質的利用效率狀況。9.2.2當對象物質不屬于反應物、反應產物等成分時，應利用已確認成立的對象物質質量平衡關系，再按照本文件9.1節的有關規定進行該對象物質利用效率的表達與計算、評估及追蹤分析。10分析問題產生原因10.1步驟要點應充分利用已獲得的對象物質質量平衡關系、其利用效率、其總流失率以及通過氣-液-固等形態殘余物途徑的流失率等實際水平及其狀況的評估分析，結合企業及選定系統