T/GDEIA 31-2024 薄膜及设备行业清洁生产评价规范 物料平衡

ICS 13.020.01
CCS N 7711
团体标准
T/GDEIA 31—2024
薄膜及设备行业清洁生产评价规范物料平衡
Clean production evaluation specification of film and equipment industry— Materialsbalance
2024-12-03 发布2024-12-03 实施
广东省薄膜及设备行业协会发布

前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由广东省潮州市质量计量监督检测所提出。
本文件由广东省薄膜及设备标准化技术委员会（GD/TC 64）归口。
本文件起草单位：广东省潮州市质量计量监督检测所、潮州市环境技术中心、广州标明机械技术研
究有限公司、佛山市南海高拓包装材料有限公司、广东科志达机械科技有限公司、广东邦固薄膜涂料创
新研究院有限公司、、潮州市职业技术学校、广东省汕头市质量计量监督检测所、广东省湘源环保节能
科技有限公司、潮州市环境信息中心、韩山师范学院、国家食品软包装产品及设备质量检验检测中心（广
东）、广州市黄埔区铭香茶行。
本文件主要起草人：孙丹洁、张恩诚、刘翠洁、陈春燕、吴敏达、薛萌、霍锦钊、杨仁胜、张元江、
张杰、张静、刘钊悦、李彬、许冰心、魏芳明、林桂兰。
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薄膜及设备行业清洁生产评价技术规范物料平衡
1 范围
本文件规定了薄膜及设备行业清洁生产审核活动中有关物料平衡的一般原则，程序步骤，制定物料
平衡实测计划，实测与衡算，判断、确认物料平衡关系，计算并评估物质利用效率，物料平衡问题原因
分析及其延伸应用。
本文件适用于薄膜及设备行业清洁生产审核活动物料平衡的实测。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T 12452 水平衡测试通则
GB/T 25973 工业企业清洁生产审核技术导则
DB11/T 1346—2016 工业企业清洁生产审核物料平衡技术导则
3 术语和定义
GB/T 12452和GB/T 25973界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
系统system
物料平衡所选取的生产过程某一特定工艺流程的空间范围。
注：可指工艺流程的某一单元操作、若干单元操作的组合、审核重点整体等。
3.2
输入物料input of materials
进入系统的各种物质。
3.3
输出物料output of materials
离开系统的各种物质。
3.4
目标产物target output of processing
针对某一特定系统而言，符合该系统工艺基本目的、功能及要求的输出物料。
注：目标产物包括以产品（副产品）、中间产品、中间产物、半成品等形式输出的相关物质。
3.5
工艺残余物relict output from processing
系统输出物料中不属于目标产物的各种物质。
注：包括除目标产物之外以气、液、固等形态从系统输出的各种物质；工艺残余物是系统工艺步骤产生并排出其外
的传统俗称的“废气、废水、固废”等物质；在清洁生产审核报告中可直接以某一单元操作的“废气、废水、
固废”等进行命名及相关描述。
3.6
物料平衡materials balance
系统输入物料、输出物料及其内部物料之间在物质总质量、成分质量、元素质量等方面所遵循的质
量守恒规律及其相互之间的对应量化关系。
注：物料平衡的本质是有关物质之间所存在的质量平衡关系。物料平衡的基本类型包括：物质总质量平衡；成分（或
组分）质量平衡，又分为单成分（或组分）质量平衡、多成分（或组分）质量平衡、全成分（或组分）质量平
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衡；元素质量平衡，又分为单元素质量平衡、多元素质量平衡、全元素质量平衡等。
3.7
物料衡算calculation of materials balance
按照审核需要，针对选定系统，根据质量守恒定律进行的有关物质输入输出质量关系的计算。
注：通过物料衡算，可掌握了解进入系统的有关物质（物料整体、组成成分、构成元素）质量与离开系统的相关物
质（物料整体、组成成分、构成元素）质量之间所存在的量化关系。
3.8
平衡对象物质objective substance of materials balance
以下简称对象物质，为了满足追踪评估物质利用效率、排查分析工艺残余物产生原因、寻找并确定
可行的清洁生产方案等审核目的，针对选定系统需要建立其输入输出质量平衡关系的特定物质类别及其
具体名称。
注：对象物质可以是物料整体、物料中的某一成分或某些成分、物料中的某一元素或某些元素。若对象物质为物料
整体，需建立物料的总质量平衡关系；若对象物质为物料中的某一或某些成分（也可称为靶成分），需建立该
成分的质量平衡关系；若对象物质为物料中的某一或某些元素（也可称为靶元素），需建立该元素的质量平衡
关系。
4 一般原则
4.1 客观性与真实性
应以客观的信息和真实有效的数据为基础。
4.2 科学性与合理性
应符合物质运动规律、质量守恒定律、质量平衡原理及物料衡算相关公允方法等。
4.3 代表性与典型性
应能够反映通常情况下所选定系统的物质性状、运动及其利用效率水平。
4.4 目的性与效用性
对选定系统，其物料平衡关系应满足但不限于以下目的：
——掌握工艺残余物产生源、性状及其量化特征；
——查明工艺残余物产生原因；
——寻找并确定可行的清洁生产方案等。
对选定系统，物料平衡关系应满足但不限于以下用途：
——量化掌握系统的输入输出物质质量平衡关系及其性状特征；
——评估生产过程效率状况（如资源的利用效率、消耗强度与负荷）；
——评估工艺残余物产生性状（如工艺残余物产生强度与负荷）；
——系统排查工艺残余物产生的具体原因；
——评估判断工艺残余物产生量的削减潜力与机会等。
5 程序步骤
物料平衡程序步骤如图1所示，图中虚线以下是物料平衡有关结果的延伸应用。
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制定物料平衡实测计划
开展相关延伸应用
实测与衡算
平衡关系不成立
判断、确认物料平衡关系
平衡关系成立
计算并评估物质利用效率
物料平衡问题原因分析
图1 物料平衡程序步骤示意图
6 制定物料平衡实测计划
6.1 步骤要点
6.1.1 针对选定的生产过程，应标出其每一单元操作步骤的功能名称及其所有物料名称、输入输出状
况，根据其在工艺流程中的先后次序将所有单元操作进行连接，并标明输入输出物料之间的相互关系，
得到其工艺流程输入输出物料图。
6.1.2 应妥善选择、合理确定适宜的对象物质。在根据生产工艺流程及其特性选择确定适宜的对象物
质时，应满足但不限于环境管理要求、生产经营管理关注等方面的相关具体要求。
6.1.3 应根据生产工艺流程及对象物质的特性，判断并确定将要建立的物料平衡关系的具体类型及其
表达形式。
6.1.4 应预先识别、判明将要建立的物料平衡具体类型、表达形式的适用情形，其适用情形包括但不
限于：
——物料总质量平衡关系一般适合于成分利用效率相等情形下物质利用效率的计算与评估、工艺
残余物产生原因的分析排查等；
——在现实中常见的成分利用效率不等的情形下，通常无法且无须建立所有成分或元素的质量平
衡关系，一般只能选择某个或某些特定的成分或元素作为对象物质并建立其质量平衡关系，
有效地表征并评估其利用效率，并分析与之相关的工艺残余物产生原因等。
6.1.5 应根据环境管理要求、经济价值高低对比以及工艺流程的物质运动基本特性等因素进行综合权
衡，按照本文件6.2、6.3 及6.4 等有关规定选择并确定适宜的对象物质。
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6.1.6 实测前应制定能够建立对象物质输入输出质量平衡关系的完备实测计划。
6.1.7 实测前应根据物料平衡计划做好所有的相关准备工作。
6.2 无化学反应工艺过程的对象物质选取
6.2.1 若工艺过程的各个成分利用效率相同，可选择任何一种最容易检测计量的物质种类（通常是物
料总质量，也可以是其中某一成分质量或某一元素质量）作为审核追踪的对象物质。
6.2.2 若工艺过程的成分利用效率不同，应根据环境管理要求（如重金属元素或其他有毒有害元素、
有毒有害成分等）、经济因素（如成本高、价值高等）等综合考虑、选择并确定合适的对象物质，参照
DB11/T 1346—2016 的附录D 进行选取。
6.3 化学反应工艺过程的对象物质选取
6.3.1 当反应物成分、反应产物成分属于环境管理要求的有关对象（如有毒有害成分等）、生产经营
管理关注的相关对象（如成本高、价值高等成分）等情况时，应将这些反应物、反应产物等成分选定为
审核追踪的对象物质。
6.3.2 根据环境管理要求（如重金属元素或其他有毒有害元素、有毒有害成分等）或生产经营管理关
注的经济因素（如成本高、价值高等成分或元素）等方面综合考虑，当需要将重金属、贵金属等元素或
其他有关元素、不参与化学反应的惰性物质成分选择确定为审核追踪的对象物质时，应按本文件6.2.2
的规定执行。
6.4 某些特定情形下的对象物质选取
6.4.1 常规企业应按照该企业环评文件、适用排放标准及排污许可证等有关规定并结合其所属行业类
型及生产工艺特点，合理选择确定其生产过程中的特征污染因子，并将该特征污染因子的来源物质（成
分或元素）作为对象物质。
6.4.2 对于强制审核企业，应将强制审核原因所涉及的物质成分或元素作为对象物质。
6.4.3 涉及重金属的生产企业，应将有关重金属元素列为审核追踪的对象物质。
6.4.4 对使用、产生并排放其他有毒有害物质或重点污染物排放量大的工艺过程，应将有毒有害物质
成分或重点污染物的来源物质（成分或组分）作为对象物质。
6.4.5 以水作为对象物质的企业，水平衡参照GB/T 12452 的有关规定进行。
7 实测与衡算
7.1 实测要点
7.1.1 应在正常运行工况下进行。
7.1.2 所采用的方法应符合相关标准与规范的要求。
7.1.3 使用的仪器仪表应准确可靠，且在合格有效期内。
7.1.4 实测点位设置应满足物料衡算的要求，有组织的主要物料应准确实测。对于因工艺条件所限无
法实测或实测不准的物质（如无组织排出的残余物），应根据质量守恒定律，当满足质量平衡计算所需
的基本前提及相关条件时，可采用物料衡算方法计算得到对象物质的相关质量（质量流率）等数据。
7.1.5 对周期性（间歇）生产的工艺过程，应按正常一个生产周期逐批进行实测，一般情况下至少实
测三个周期。
7.1.6 对于连续生产的工艺过程，应逐班连续实测72 小时或更长周期。
7.1.7 输入物料、输出物料的实测应同步，应在同一生产周期内完成相应的输入物料和输出物料的实
测。
7.1.8 边实测边记录，应及时记录原始数据，并记录实测时的工艺条件（如温度、压力、密度等）。
7.1.9 数据单位应换算成统一的法定质量单位，并注意与生产报表及年、月统计表之间的可比性。
7.2 衡算要点
7.2.1 有组织的主要物料应根据实测结果计算得到对象物质的质量（质量流率）。
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7.2.2 因工艺条件所限无法实测或实测不准的物质（如无组织排出的残余物），应根据质量守恒定律
按照物料衡算方法，进行输入输出物料计算，得到对象物质的质量（质量流率）。
7.2.3 应将物料实测、平衡计算结果按单元操作工艺流程及审核重点，编制对象物质的输入输出表、
输入输出图，并对该对象物质质量平衡关系是否成立进行分析，并做出明确的判断。
8 判断、确认物料平衡关系
8.1 步骤要点
8.1.1 应根据质量平衡原理、对象物质特性、物料实测数据及输入输出质量衡算结果，判断确定其输
入输出质量平衡关系是否建立。
8.1.2 若对象物质的输入输出质量平衡关系不成立，应找到具体原因（如物料漏项、测量误差过大等），
针对其原因进行重测或补测，直至对象物质的输入输出质量平衡关系得以建立。
8.2 判别依据
8.2.1 对象物质若不属于化学反应过程的反应物、反应产物等成分，当其满足下列条件时，便可认为
该对象物质输入输出质量平衡关系已经建立，方可用于后续步骤：
——对象物质的输入质量与输出质量（若有，还应包括系统内部增量或减量）之间的相对偏差≤
5%；
——对象物质若属于有毒成分、高价值物料（如贵金属）等，该对象物质的输入质量与输出质量
（若有，还应包括系统内部增量或减量）之间的相对偏差则应满足其所在行业的相关要求。
8.2.2 对象物质若属于化学反应过程的反应物、反应产物等成分，当其满足下列条件时，便可认为该
对象物质输入输出质量平衡关系已经建立，方可用于后续步骤：
——对象物质的输入质量及增量（或减量）质量之和与输出质量及消耗质量（若有，还应包括系
统内部增量或减量）之和这两者之间的相对偏差≤5%；
——对象物质若属于有毒成分、高价值成分等，该对象物质的输入质量及生成质量之和与输出质
量及消耗质量（若有，应包括系统内部增量或减量）之和这两者之间的相对偏差则应满足其
所在行业的相关要求。
9 计算并评估物质利用效率
9.1 无化学反应工艺过程物质利用效率的表达、计算与评估
9.1.1 当工艺过程的各个成分利用效率相同时，利用已确认成立的质量平衡关系，可按公式（1）计算
得到对象物质的利用效率，该对象物质的利用效率与其他任一成分物质利用效率互为相等。
×100%
m
U m
1
 2 ··················································· (1)
式中：
U ——对象物质的利用率，%；
m1——输入的该对象物质总量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）；
m2——进入目标产物的该对象物质量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）。
后按公式（2）、公式（3）计算，便能分别得到该对象物质的总流失率以及通过气、液、固等不同
形态残余物途径的流失率，应对这些结果进行充分恰当的评估，利用这些量化线索进一步追踪分析、排
查确定残余物的产生原因。
×100%
m
L m
1
 3 ····················································(2)
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式中：
L ——对象物质的总流失率，%；
m1——输入的该对象物质总量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）；
m3——所有残余物中的该对象物质总量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）。
×100%
m
m
L
1
3 j
j  ················································· (3)
式中：
Lj ——对象物质分别通过气、液、固等形态残余物途径的流失率，%；
m3j——气、液、固等残余物中的该对象物质量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）；
m1 ——输入的该对象物质总量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）。
9.1.2 当工艺过程的成分利用效率不同时，若对象物质为成分且进入目标产物流，利用已确认成立的
该成分质量平衡关系，可按公式（1）计算得到该成分的利用效率；再按公式（2）、公式（3）计算，
便可分别得到该成分的总流失率以及通过气、液、固等形态残余物途径的流失率，应对这些结果进行充
分恰当的评估；再利用这些量化线索进一步地追踪分析、排查确定残余物产生原因。
9.1.3 当工艺过程的成分利用效率不同时，若对象物质为不进入目标产物的成分，可利用已确认成立
的该成分质量平衡关系，按公式（4）计算得到该成分消耗负荷，可作为表示其利用效率的指标之一。
5
4
m
S  m ························································· (4)
式中：
S ——对象成分的消耗负荷，单位为千克每千克（kg/kg）,即常用的吨每吨（t/t）；
m4——输入的该成分总量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）；
m5——目标产物的物质量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）。
然后按公式（5）计算，便能得到该成分通过气、液、固等形态残余物途径的流失率，应对这些结
果进行充分恰当的评估；再利用这些量化线索进一步地追踪分析、排查确定残余物产生原因。
×100%
m
m
L
4
6 j
j  ···················································(5)
式中：
Lj ——该成分分别经由气、液、固等形态残余物途径的流失率，%；
m6j——气、液、固等形态残余物中的该成分量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）；
m4 ——输入的该成分总量，单位为千克（kg）或千克每秒（kg/s）。
9.2 物质利用效率的表达、计算与评估
9.2.1 当对象物质不属于化学反应工艺过程的反应物、反应产物等成分时，应利用已确认成立的对象
物质质量平衡关系，再按照本文件9.1 的有关规定进行该对象物质利用效率的表达与计算、评估及追踪
分析。
9.2.2 当对象物质为化学反应工艺过程的反应物、反应产物等成分时，应利用已确认成立的成分质量
平衡关系，分别以其所在行业使用的转化率、收率、得率等工艺特征指标来衡量这些对象物质的利用效
率状况。
10 物料平衡问题原因分析
10.1 步骤要点
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应充分利用已获得的对象物质质量平衡关系、其利用效率、其总流失率以及通过气-液-固等形态残
余物途径的流失率等实际水平及其状况的评估分析，结合企业及选定系统的现场情况，根据这些量化线
索，针对已经明确的资源能源消耗高、物质利用效率低、物料流失率高、残余物产生负荷大等每一个现
象和问题，进一步地量化追踪分析、排查确定导致上述现象及问题产生、形成的具体原因。
10.2 分析排查及确定问题产生原因
应依据量化结果所反映的信息线索，结合企业实际情况，逐一排查、分析并确定导致物耗高、效率
低、流失多、产污重等现象及问题产生的原因，宜从以下方面考虑：
——工艺技术；
——设备装备；
——过程控制；
——原材料与能源；
——目标产物；
——工艺残余物；
——人员状况；
——管理状况。
11 延伸应用
11.1 应用环节
以上物料平衡相关结果可用于但不限于：方案的产生、可行性分析（如中/高费备选方案环境及财
务等方面可行性的分析评估）、方案的实施（如选定系统范围内可行中/高费方案实施后的绩效核算）
等环节。
11.2 应用情形
11.2.1 应根据每个已经明确的有关现象及问题产生、形成原因的分析排查结论，相应提出一系列配套
的清洁生产备选方案。
11.2.2 在选定系统内产生的中/高费备选方案进行可行性分析论证时，可将物料平衡结果作为环境评
估及财务评估的背景值。
11.2.3 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，可充分利用物料平衡结果对残余
物成分形成的价值损失进行计算及评估分析。
11.2.4 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。