基于多种清单分析方法的压缩机转子生命周期评价

摘要

随着环境和资源问题的日益严峻，生态设计、绿色制造以及清洁生产等技术在国内外得到了广泛关注。而生命周期评价(LCA)作为一种评估产品、工艺过程或活动环境影响客观有效的方法，已经得到了人们广泛的研究和应用。压缩机是一种广泛应用于各行业的重要工业装备，对大型离心压缩机转子在整个生命周期内的资源、能源消耗和环境排放进行综合评价和分析，并给出合理的改进措施，具有重要的现实意义。
　　本文首先阐述了研究背景，回顾了生命周期评价方法、软件工具以及机械产品生命周期评价国内外研究现状，介绍了研究意义和研究内容。然后详细分析了当前生命周期评价的主要方法，包括基于过程的生命周期评价，基于投入产出的生命周期评价，混合生命周期评价，并针对混合方法中的数据重复问题进行了改进。接下来基于过程生命周期评价方法对压缩机转子各生命周期阶段进行了详细的清单分析和环境影响评价，包括原材料生产、原材料运输、转子生产、转子运输、使用和废弃处理。评价结果表明：压缩机转子使用阶段的综合环境影响占整个生命周期阶段的75%，叶轮生产的综合环境影响占整个生产阶段的89.4%，铣削工艺的综合环境影响占叶轮生产的86.7%。
　　本文分别基于投入产出分析和三种混合分析模型进行了压缩机转子的生命周期清单分析和环境影响评价，对比分析了不同模型环境影响结果的差别和原因，提出了生命周期评价方法的选取准则。集成混合模型充分考虑了过程系统和国民经济的上、下游部门之间的双向关系，对数据收集要求最高，在三种混合分析方法计算的结果中最大，与P-LCA、TH-LCA和IOH-LCA相比分别增大57%、16%、24%。
　　本文基于不确定性分析和敏感性分析对数据质量进行了评估，得出基于过程数据的结果更加准确，可信度更高。压缩机转子的使用时间和价格对LCA结果的敏感性很大。根据清单分析结果和环境影响评价结果，分别针对压缩机转子的生产阶段、运输和使用阶段以及废弃处理阶段进行了环境改善分析，生产阶段主要是减少原材料和能源的消耗，运输阶段的重点是减少汽车尾气排放。使用阶段的主要措施是提高压缩机效率和优化电力结构。对比分析了整体填埋、回收利用和再制造三种方案的环境影响，与整体填埋相比，再制造在PED、GWP、AP、EP、POCP分别减少33%、31%、31%、31%、44%。
　　本文还设计和开发了具有过程生命周期评价和投入产出生命周期评价功能的原型软件系统，实现了部分中国产品数据清单和环境影响权重的导入。本文最后对研究的主要成果进行了总结，同时分析了研究的不足，并对未来的研究进行了展望。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究意义和目的

1.4 课题来源

1.5 研究内容

2 生命周期评价方法分析与改进

2.1 基于过程的生命周期评价(P-LCA)

2.2 基于经济投入产出的生命周期评价(IO-LCA)

2.3 混合生命周期评价(H-LCA)

2.4 LCA方法比较

2.5 本章小结

3 基于过程清单分析的压缩机转子生命周期评价

3.1 研究目标和范围

3.2 生命周期清单分析

3.3 生命周期影响评价

3.4 本章小结

4 基于混合清单分析的压缩机转子生命周期评价

4.1 压缩机转子投入产出生命周期清单分析

4.2 压缩机转子的混合清单分析

4.3 不同方法的压缩机转子LCA结果比较

4.4 本章小结

5 生命周期结果解释

5.1 不确定性分析

5.2 敏感性分析

5.3 压缩机转子生命周期环境改善分析

5.4 本章小结

6 生命周期评价原型系统设计

6.1 LCA数据库设计

6.2 LCA软件设计

6.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢