玩具行業(yè)清潔生產(chǎn)潛力分析及實(shí)施辦法研究

鄭定成，戴 琴

（1.河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源517000；2.河源市清潔生產(chǎn)中心，廣東河源517000）

玩具行業(yè)清潔生產(chǎn)潛力分析及實(shí)施辦法研究

鄭定成1，戴 琴2

（1.河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源517000；2.河源市清潔生產(chǎn)中心，廣東河源517000）

從能源消耗、有機(jī)廢氣污染、可持續(xù)發(fā)展幾個(gè)方面，分析了我國(guó)玩具行業(yè)推行清潔生產(chǎn)的緊迫性。通過(guò)幾家玩具企業(yè)開(kāi)展清潔生產(chǎn)審核過(guò)程中的研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，指出注塑機(jī)能耗高、有機(jī)廢氣污染嚴(yán)重、非清潔能源的使用是玩具行業(yè)存在的主要問(wèn)題。針對(duì)存在的問(wèn)題，提出了注塑機(jī)的節(jié)能改造，有機(jī)廢氣源頭控制，以及清潔能源替代非清潔能源的使用等清潔生產(chǎn)措施。并從注塑機(jī)變頻器的使用，注塑機(jī)炮筒加熱方式的改造，注塑機(jī)余熱的回用等方面詳細(xì)分析了注塑機(jī)節(jié)能改造的思路和方法。

玩具行業(yè)；清潔生產(chǎn)；潛力分析；措施

清潔生產(chǎn)是以 “節(jié)能、降耗、減污、增效”為目標(biāo)，以科學(xué)管理和科學(xué)技術(shù)為手段，實(shí)施工業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程控制污染，使污染物的產(chǎn)生和排放量最小化的一種綜合性措施［1］。隨著清潔生產(chǎn)的深入開(kāi)展，世界各國(guó)在實(shí)踐中不斷開(kāi)辟新的領(lǐng)域［2～4］，雖然目前還沒(méi)有成熟的玩具行業(yè)清潔生產(chǎn)的指標(biāo)體系和技術(shù)規(guī)范，但是完全可以借鑒其他行業(yè)清潔生產(chǎn)的成功經(jīng)驗(yàn)，引入清潔生產(chǎn)理論，推行玩具行業(yè)的清潔生產(chǎn)，從根本上預(yù)防和減少對(duì)環(huán)境的污染，保證環(huán)境質(zhì)量持續(xù)不斷地改善。本文從清潔生產(chǎn)的角度，以廣東省某市部分玩具廠為實(shí)例，分析玩具行業(yè)普遍存在的問(wèn)題，提出相應(yīng)措施，為玩具行業(yè)開(kāi)展清潔生產(chǎn)審核工作提供參考，為玩具行業(yè)的管理者和操作者提供一些提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的方案。

1 玩具行業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)的緊迫性

我國(guó)玩具行業(yè)從20世紀(jì)80年代后發(fā)展起來(lái)，發(fā)展至今已成為世界上最大的玩具制造商和出口國(guó)，全球70%的玩具是在我國(guó)境內(nèi)制造的，然而我國(guó)玩具業(yè)卻也面臨著能源消耗高、環(huán)保水平低、可持續(xù)發(fā)展能力差等問(wèn)題，這決定了玩具行業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)的緊迫性。

1.1 實(shí)施清潔生產(chǎn)是節(jié)約能源的必要途徑

目前全國(guó)注塑機(jī)保有量超過(guò)80萬(wàn)臺(tái)，一年正常工作消耗的電量超過(guò)2100億kW·h，而三峽電站一年的發(fā)電量也不過(guò)1000多億kW·h，全國(guó)注塑機(jī)一年正常工作消耗的電量超過(guò)兩個(gè)三峽電站的發(fā)電量［5］。對(duì)國(guó)內(nèi)玩具企業(yè)而言，一般注塑機(jī)的耗電量占企業(yè)總耗電量的50%～70%，占生產(chǎn)成本的6%～9%。所以說(shuō)如何有效地利用電能，成為衡量一個(gè)企業(yè)是否為環(huán)保企業(yè)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，也是決定該企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要因素。伴隨著我國(guó)制造業(yè)的飛速發(fā)展，國(guó)家電力供應(yīng)日趨緊張，使得高耗能的產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)用電受限的局面，這種局面還將維持很長(zhǎng)一段時(shí)間［6］，所以能源過(guò)度消耗不僅帶來(lái)了巨額的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，也影響著生產(chǎn)的持續(xù)開(kāi)展。

1.2 實(shí)施清潔生產(chǎn)是緩解環(huán)保壓力的需要

目前，玩具行業(yè)在噴漆工序使用的溶劑型油漆和在移印工序使用的印油，都含有苯、甲苯、二甲苯、甲醛等物質(zhì)，在使用過(guò)程中易以氣態(tài)形式揮發(fā)到空氣中，其中噴漆工序產(chǎn)生的有機(jī)廢氣的量很大。苯、甲苯、二甲苯、甲醛等有機(jī)廢氣已被世界衛(wèi)生組織確定為強(qiáng)烈致癌物質(zhì)，近年來(lái)成為環(huán)保關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題，部分發(fā)達(dá)城市已經(jīng)開(kāi)始明令禁止噴漆工序的增加，所以環(huán)保的壓力也使得玩具行業(yè)急需開(kāi)展清潔生產(chǎn)，從源頭上減少污染的產(chǎn)生。

1.3 實(shí)施清潔生產(chǎn)是走可持續(xù)發(fā)展道路的必由之路

玩具行業(yè)的快速發(fā)展促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但也帶來(lái)了環(huán)境的污染，與我國(guó)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的道路相違背。隨著環(huán)保法律法規(guī)的逐漸完善，玩具行業(yè)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求也更加嚴(yán)格，對(duì)玩具產(chǎn)品的要求也更加苛刻，在愈加嚴(yán)峻的形勢(shì)下，玩具企業(yè)必須走信息化和生態(tài)化緊密結(jié)合的循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展道路，按照 “綠色工藝”和 “清潔生產(chǎn)”的要求運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)營(yíng)，提高資源和能源綜合利用率，控制氣態(tài)污染物排放，才能從根本上解決長(zhǎng)期以來(lái)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的沖突。

2 玩具行業(yè)存在的清潔生產(chǎn)問(wèn)題

廣東省某市約有4家已開(kāi)展清潔生產(chǎn)審核工作的玩具企業(yè)，以生產(chǎn)塑料、合金玩具為主，玩具行業(yè)基本工藝流程見(jiàn)圖1。

2.1 注塑機(jī)能耗過(guò)高

注塑機(jī)是玩具行業(yè)最為重要的設(shè)備之一，注塑成型的過(guò)程是將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，如圖2所示，經(jīng)加熱熔化呈流動(dòng)狀態(tài)后在柱塞或螺桿的推動(dòng)下熔融塑料受壓向前移動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)料筒前端的噴嘴，以很快的速度注入閉合的模具型腔內(nèi)，待冷卻定型后即可獲得所要求的塑料制品［7］。

該市開(kāi)展清潔生產(chǎn)審核工作的玩具廠注塑車間電耗比重很高，達(dá)到全廠的50%～70%，經(jīng)調(diào)查分析，主要有以下幾點(diǎn)原因：

（1）采用高壓節(jié)流控制方式控制注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)的進(jìn)油量

這些企業(yè)很多是采用我國(guó)自行研制生產(chǎn)的注塑機(jī)，該類注塑機(jī)90%以上是采用高壓節(jié)流控制方式，這種控制模式存在很大的能量浪費(fèi)。在實(shí)際工作過(guò)程中，注塑機(jī)的液壓執(zhí)行組件所需的流量并不是一成不變的，而是在一個(gè)工作周期內(nèi)時(shí)大時(shí)小，有時(shí)幾乎為零。當(dāng)工作所需流量較小時(shí)，高壓節(jié)流控制方式控制的油泵的供油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于執(zhí)行組件所需的油量，富余的處于高壓狀態(tài)的液壓油全部經(jīng)溢流閥流回油箱，一方面消耗大量的動(dòng)力，另一方面液壓油與管道摩擦產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致液壓油溫升高，為降低油溫，往往還需要增加冷卻循環(huán)水，進(jìn)一步浪費(fèi)能源［8］。

（2）采用電阻絲加熱

在玩具行業(yè)生產(chǎn)中，注塑機(jī)需要廣泛用到電加熱，而該市玩具企業(yè)90%以上使用的是電阻絲加熱，這種加熱方式主要是靠接觸傳導(dǎo)來(lái)傳遞熱能，只有緊靠在料筒表面內(nèi)側(cè)的熱量才能傳到料筒上，這樣外側(cè)的熱量大部分散失到空氣中，存在著熱傳導(dǎo)損失，并導(dǎo)致環(huán)境溫度上升，熱量利用率較低。

（3）余熱浪費(fèi)嚴(yán)重

一方面采用電阻加熱的注塑機(jī)，炮筒余熱浪費(fèi)嚴(yán)重，另一方面注塑機(jī)料筒排放的廢氣含有一定的余熱和粉塵，無(wú)組織排放到車間，均沒(méi)有得到有效回收，既浪費(fèi)余熱又污染車間環(huán)境。

2.2 有機(jī)廢氣排放量較多

該市玩具廠有機(jī)廢氣排放量較多的主要原因：一是噴漆工序的使用比例雖然在逐年降低，但是還占有一定量的比例，油漆揮發(fā)量大；二是噴漆工序自動(dòng)化程度低，污染重；三是移印工序占有的比例逐年加大，仍以傳統(tǒng)的敞開(kāi)式移印機(jī)為主，印油揮發(fā)量較大。

2.3 非清潔能源的使用

該市的玩具企業(yè)噴漆后，起干燥作用的固化爐，靜電噴涂后，起烘干作用的烘干機(jī)，從開(kāi)廠建設(shè)階段開(kāi)始均采用柴油作為能源，成本較高，污染較重。

3 玩具行業(yè)實(shí)行清潔生產(chǎn)的對(duì)策和建議

3.1 注塑機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造

（1）采用變頻器對(duì)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的工作流量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制

根據(jù)注塑工藝要求的流量值對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而代替各種液壓閥的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)液壓泵輸出流量的無(wú)級(jí)調(diào)速，并可大量減少各種閥門(mén)的使用。由于液壓油的工作流量與工作壓力之間存在相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此采用變頻器控制液壓泵的工作流量，可在不改變液壓回路阻力的情況下，通過(guò)對(duì)流量的調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到對(duì)工作壓力的調(diào)節(jié)［9］。

（2）采用電磁加熱

采用更節(jié)能環(huán)保的電磁加熱，電磁加熱通過(guò)電子線路板產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)用含鐵質(zhì)容器放置上面時(shí)，容器表面即切割交變磁力線而在容器底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流 （即渦流），渦流使容器底部的鐵原子高速無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能，從而起到加熱物品的效果。因?yàn)椴捎秒姶偶訜崾氰F制容器自身發(fā)熱，所以熱轉(zhuǎn)化率特別高，最高可達(dá)到95%。

（3）增加余熱回收裝置

對(duì)于部分采用電阻發(fā)熱方式又不適合進(jìn)行發(fā)熱裝置改造的注塑機(jī)，采用對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行余熱回收，也能達(dá)到節(jié)能的效果?，F(xiàn)在一般有兩種回收裝置，一種是炮筒的余熱回收，另一種是料筒的余熱和廢氣回收裝置。炮筒的余熱回收裝置主要包括集熱罩、熱風(fēng)輸送系統(tǒng)、熱風(fēng)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、冷風(fēng)輸送系統(tǒng)、自動(dòng)電控系統(tǒng)、過(guò)濾裝置。原理是炮筒上多余的熱量在集熱罩的收集下，被熱風(fēng)系統(tǒng)從料筒底部輸送到料筒進(jìn)行加熱塑膠料，料筒的廢氣和余熱經(jīng)過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾之后又進(jìn)入集熱罩被收集進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。料筒的余熱回收是料筒的余熱不外排，單獨(dú)進(jìn)行回收，該裝置更經(jīng)濟(jì)，也具有一定的節(jié)能效果。

3.2 有機(jī)廢氣的控制

清潔生產(chǎn)的思想是從源頭上控制或者減少污染物的產(chǎn)生，要從源頭上控制有機(jī)廢氣的產(chǎn)生，一是根據(jù)產(chǎn)品的具體情況，減少噴漆工序的使用比例，使用移印、靜電噴涂等污染相對(duì)較少的噴涂方法；二是對(duì)產(chǎn)量較大的產(chǎn)品，采用自動(dòng)噴涂線；三是改造傳統(tǒng)的開(kāi)放式移印機(jī)為封閉式移印機(jī)，移印工序印油揮發(fā)量可以減少約50%。

3.3 使用清潔的能源

清潔能源的使用，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，即可減少成本又可減少污染物的產(chǎn)生。玩具企業(yè)的烘干工序能源的使用，對(duì)輸氣管路能到達(dá)的地方，可采用天然氣、石油氣等氣體燃料代替柴油的使用，對(duì)輸氣管路不能到達(dá)的地方，可采用電代替柴油的使用。烘干工序的主要成本是服務(wù)費(fèi)用和燃料費(fèi)用，雖然石油氣和天然氣的服務(wù)和設(shè)備的費(fèi)用更高，但是相比柴油，產(chǎn)生相同的熱量，石油氣和天然氣的用量更低，價(jià)格更便宜，在大量長(zhǎng)期使用的情況下，使用石油氣和天然氣的效益更好，而且?guī)缀鯖](méi)有污染。

4 結(jié)語(yǔ)

由于玩具行業(yè)的能耗以及廢氣產(chǎn)生源均較集中，只有從源頭上改進(jìn)設(shè)備和過(guò)程控制，才能達(dá)到真正的降低玩具行業(yè)能耗，減少玩具行業(yè)有機(jī)廢氣排放的目的。因此，提倡清潔生產(chǎn)工藝、提高全行業(yè)技術(shù)水平、結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)，真正將提高效益、減少污染作為企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，才能使得玩具行業(yè)具有可持續(xù)發(fā)展的潛力和競(jìng)爭(zhēng)力。

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［3］Pedro A，Ochoa George.Cleaner production in a small lime factory by means of process control［J］.Journal of cleaner production，2010，18（12）.40－43.

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Analysis and Research of Cleaner Production Potential and Its Implementation in Toy Industry

ZHENG Ding-cheng1，DAI Qin2
（1.Heyuan Polytech Vocational College，Heyuan Guangdong 517000 China）

The urgency of carrying out cleaner production in toy industry is discussed from the aspects of energy consumption，organic exhaust gas pollution and sustainable development.After the research and the review of the cleaner production auditing of several toy industrial enterprises，the main environmental problems are pointed out. They are the high energy consumption of the injection molding machine，serious pollution of the organic exhaust gas and the use of the non-clean energy.For that，the cleaner production measures are proposed such as renovation of the injection molding machine，source control of the organic exhaust gas and use of the clean energy.The suggestions are further put forward for the energy saving of the machine，like the use of the converter，changing the way of heating the gun barrel and recycling the exhaust heat.

toy industry；cleaner production；potential analysis；measures

X38

：A

：1673－9655（2013）02－0070－03

2012－09－09

鄭定成 （1985－），男，碩士研究生，主要從事環(huán)保教學(xué)及清潔生產(chǎn)工作。