《武汉工程大学学报》 2008年02期
58-61
出版日期：2008-02-28
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
AHPFuzzy综合评价法优选清洁生产方案——以湖北某氮肥厂方案优选为例
0引言AHPFuzzy综合评价模式即层次分析与模糊综合评价相结合的方法其工作程序见图1［1］：图1AHPFuzzy综合评价流程图
Fig.1Flow chart of AHPFuzzy comprehensive assessment运用AHPFuzzy综合评价模式能够把定性概念转化为定量指标并能够用于定量判断，使得定性指标与定量指标相统一，令结果具有科学性和客观性.它广泛运用于食品感官质量的综合评价［2］、对于各种企业清洁生产的水平评判［3，4］及化工生产工艺的选择［5］等方面，但是运用该方法对氮肥行业的清洁生产中、高费方案进行优选却仍未见报道.为贯彻落实中华人民共和国《清洁生产促进法》，促进企业的清洁生产.湖北宜化化工股份有限公司委托武汉工程大学湖北省化工清洁生产中心作为技术依托单位协助完成该公司尿素事业部下辖的合成氨尿素生产线的清洁生产审核工作.我们自2006年7月起经过近10个月的工作，对该公司股份和“813”两条总生产能力为年产30万吨合成氨60万吨尿素的生产线进行了一个完整周期的清洁生产审核.在清洁生产审核过程中为了对方案的选择更为科学合理，尝试运用了AHPFuzzy综合评价模式对备选的5个中、高费方案进行分析，企业根据结果对最优方案进行实施，取得了预期的效果.1工作方案及结果1.1根据氮肥清洁生产的要点建立递阶层次结构［6］建立递阶层次结构是应用AHP的关键步骤，在氮肥行业清洁生产技术方案递阶层次结构模型中分四层：（1） 总目标层：备选方案的综合评价结果.（2） 准则层：以环境、经济和技术三方面的可行性作为衡量清洁生产技术案的准则.（3） 评价指标层：在准则层的基础上具体描述清洁生产技术方案的各项指标.（4） 方案层：对不同的工段可有不同的中高费清洁生产技术方案，方案个数不限.本文构造如下的递阶层次结构，如图2所示.图2氮肥厂清洁生产方案递阶层次结构图
Fig.2The stepup hiberarchy chart of cleaner production schemes of nitrogenous fertilizer factory该层次结构的特点是：从左到右顺序的支配关系要大于同层次之间的元素关系.1.2氮肥清洁生产指标权重的确定指标权重采用专家打分形式，为确保评分的客观性，特邀请武汉工程大学教授、宜化企业安环部、尿素事业部、销售部的专业技术人员等10人组成专家组对各层次元素之间进行标度评判，标度结果根据美国T L Saaty教授所提出的1~9比率标度表列出［7］.相对于氮肥业清洁生产技术方案评价总目标，准则层的三个因素之间进行两两因素比较，得到重要性判断矩阵，再对各矩阵进行归一化处理.归一化处理表明了各因素的相对优先程度，也就是同层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值，处理结果见表1.表1综合评价指标相对总评价目标总排序
Table 1The total taxis of comprehensive assessment indexes according to the total assessment target
层次C层次BB1B2B30.104 70.258 20.637 0层次C的总排序C10.046 70.004 9C20.085 90.009 0C30.147 60.015 5C40.253 60.026 6C50.466 30.048 8C60.058 30.015 1C70.120 10.031 0C80.268 50.069 4C90.553 10.142 9C100.088 20.056 2C110.156 90.099 9C120.271 70.173 1C130.483 20.307 8第2期黄羽，等：运用AHPFuzzy综合评价法优选氮肥厂清洁生产方案
武汉工程大学学报第30卷
1.3一致性检验
1.3.1层次单排序的一致性检验由于判断矩阵元素是依据经验判断确定标度值而定，人们分析判断时难免具有片面性.为了防止这种片面性导致的错误，故要对层次排序进行一致性检验.表2一致性检验结果
Table 2The result of consistency check up
对应关系λmaxCICRAB3.038 60.019 30.033 3B1C5.255 40.063 90.057 0B2C4.150 10.050 00.055 6B3C4.014 50.004 80.005 4AHP法规定，当CR＜0.10，判断矩阵通过一致性检验，否则，就需要重新做出判断.由上表所列出的计算数据来看三个判断矩阵均通过一致性检验，因而由专家组构造的判断矩阵不需调整.
1.3.2总排序一致性检验由以下公式计算可得：CRc=0.022 7/0.923=0.024 6＜0.10.
CIC=∑m1j=1aj×CIcj，RIC=∑m1j=1aj×RIcj，
CRc=CICRIC.因此，该层次总排序结果通过一致性检验，说明总排序的权重值满足了科学性的要求，完全可以利用于进行氮肥行业清洁生产技术方案的综合评价.1.4备选方案隶属度的确定在对宜化进行清洁生产审核过程中，审核小组提出了7个中高费方案，经过初步论证，首批实施的中高费方案可在表3中5个方案中选出.表3备选方案名称
Table 3The names of schemes which must be chose
方案编号方案名称01水煤浆连续加压气化08合成氨净化采用双甲新工艺11采用T902脱硫催化剂替换栲胶脱硫17股份生产线尿素造粒塔尾气粉尘回收20对造气循环水池和全厂清污分流进行改造其中，各因素的隶属度的选取采用专家咨询打分的方式来确定.专家组由宜化尿素事业部、技术部、安环部等各部门技术人员及武汉工程大学教授10人组成.让参加咨询的每位专家在咨询表中分别对每一个备选方案进行唯一对应结果的选择，然后统计专家选择结果概率，以此作为该要素的隶属度.确定评价标语集为：很好，较好，一般，较差，很差［8］.经统计，各方案的隶属度如下表：表4方案隶属度统计表
Table 4The statistics of schemes subjection
方案等级层次C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13很好0.20.40.100000.50.20.60.30.20.1较好0.30.60.30.20000.40.20.30.60.30.101一般0.500.60.50.2000.10.60.10.10.50.8较差0000.20.600.3000000很差0000.10.210.7000000很好0.10.40.100000.50.50.40.20.20.2较好0.40.50.30.3000.30.40.30.30.50.30.408一般0.50.10.60.40.30.10.60.10.20.30.30.50.4较差0000.20.60.20.1000000很差0000.10.10.70000000很好0.60.50.61110.60.30.40.30.20.50.6较好0.20.40.40000.30.50.40.50.50.40.211一般0.20.100000.10.20.20.20.20.10.2较差0000000000000很差0000000000000很好0.70.60.51110.70.40.60.30.70.60.6较好0.30.40.40000.30.50.40.30.30.40.317一般000.100000.100.4000.1较差0000000000000很差0000000000000很好0.80.40.60.90.70.60.30.500.10.70.50.6较好0.20.50.30.10.20.40.50.40.50.40.30.40.320一般00.10.100.100.20.10.50.500.10.1较差0000000000000很差00000000000001.5备选方案的模糊综合评价分析系统的模糊综合评价模式为：Bi=Ki×Ri
=（k11，k12…k1m）×r11r12…r1n
r21r21…r2n
…………
rm1rm2…rmn
=（b11，b12，b1n）
其中bin越大，则表示越接近所对应的评语.由所给出的模糊综合评价模式对以上5个备选方案的隶属度分别进行系统的综合模糊评价得出的评价结果列入下表：表5方案模糊综合评价结果
Table 5The result of schemes fuzzy comprehensive assessment
方案等级很好较好一般较差很差010.20.20.50.10080.30.30.400110.50.30.200170.60.30.100200.50.40.100经过AHPFuzzy综合评价方法分析我们可以很直接地看出方案11、17、20属于很好的等级，而方案01、08属于一般等级，考虑到清洁生产的方案实施应该先易后难，因此审核小组经过详细的可行性分析后建议宜化公司首先考虑施行11、17、20号方案，01、08号方案建议企业暂时先不施行，等条件成熟再考虑.2方案实施效果宜化领导、技术部相关人员根据审核小组建议方案，采取了相应措施，其中T902脱硫催化剂替换原有的栲胶脱硫方案已经于2006年10月完成；股份生产线尿素造粒塔尾气粉尘回收方案及对造气循环水池和全厂清污分流改造方案已列入宜化07年技改计划.为更好地了解方案实施效果，审核小组对技改后的脱硫工段进行了为期5天的实测，并将改用T902脱硫催化剂的脱硫效果与原有的栲胶脱硫效果进行了对比.
表6栲胶与T902两种脱硫催化剂使用情况对比
Table 6Compare with the use result of vegetable tannin extract desulfurization catalyst and T902 desulfurization catalyst
项目栲胶法T902脱硫塔压差/kPa9.335.33出口H2S /g·m-3（标态）≤0.153≤0.085悬浮硫/g·L-1≤0.3≤0.2脱硫效率/%9099副反应物/g·L-1Na2SO4 ≤6
Na2SO3 ≤10Na2SO4 ≤4.0
Na2SO3 ≤8.0物料投入量/kg·d-1栲胶60
钒4～61变换后H2S/g·m-3（标态）≤0.255≤0.187可以观察到，使用T902脱硫催化剂后，脱硫贫液清亮、液体粘度小，彻底地解决了栲胶脱硫堵塔现象，这有效地节约了电耗.实测的情况是，采用T902脱硫催化剂脱硫效率达99%，这比用栲胶脱硫效果要好得多.从宜化股份合成氨尿素生产线工艺台帐可以看出，脱硫工段生产线（包括精脱硫）由于采用了T902脱硫催化剂，吨氨脱硫处理费用从原来的3.6元下降到2.4元左右，一年可节约脱硫费用36万元以上.3结语在宜化清洁生产审核中高费方案选择的过程中，尝试采用了AHPFuzzy综合评价方法建立了层次分析模型，分析了技术、环境和经济三个重要评价准则及各准则下的指标，经过排序计算和一致性检验证明选择的指标是合理的.企业根据模糊综合评价所得的结果对生产工艺进行相应的技改，取得了明显的环境和经济收益.实践表明，运用递阶层次模型对氮肥行业的中高费方案进行筛选是科学、可靠的