水泥工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)論文

時間:2022-10-16 03:02:46

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水泥工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)論文

1國外水泥工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的經(jīng)驗

為了促進(jìn)世界水泥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,1999年,在世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(WorldBusinessCouncilforSustainableDevelop-ment,WBCSD)的贊助下,由當(dāng)時世界10大跨國水泥生產(chǎn)商自發(fā)組織起來,發(fā)起設(shè)立了世界水泥可持續(xù)發(fā)展促進(jìn)會(CementSustainabil-ityInitiative,CSI)。CSI的功能被細(xì)化為7個行動小組,包括負(fù)責(zé)任地使用原燃料、混凝土循環(huán)使用、對土地及社區(qū)的本地影響、二氧化碳及氣候保護(hù)、排放監(jiān)控與減排、員工安全與健康、報告與交流。從宏觀上看,發(fā)達(dá)國家自1990年確立水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以來,已經(jīng)把水泥工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)看作是實現(xiàn)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一條重要途徑。許多國家以立法的方式推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。這些法律的要義是:首先要減少源頭污染物的產(chǎn)生量,在產(chǎn)品生產(chǎn)和使用階段要盡量避免廢棄物的排放;其次是對在源頭上不能削減但可以利用的廢棄物要回收利用,使它們在生產(chǎn)過程中能得到循環(huán)利用;對那些確實沒有利用價值的廢棄物,才最終做無害化處置。日本、德國、美國及歐洲等發(fā)達(dá)國家對水泥產(chǎn)業(yè)廢棄物處理和資源再生利用做出了許多具體的規(guī)定。美國早在1976年就頒布實施了“資源保護(hù)回收法”,力圖通過一系列與固體廢棄物管理有關(guān)的措施,促進(jìn)對人類健康和環(huán)境的保護(hù),并保護(hù)有價值的資源和能源。1996年,德國制定了“循環(huán)經(jīng)濟(jì)和廢棄物管理法”,該法的目的是徹底改造垃圾處理體系,建立產(chǎn)品責(zé)任(延伸)制度,要求在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中盡量減少垃圾的產(chǎn)生,在使用后要安全處置或重新被利用。日本在2000年頒布了“促進(jìn)建設(shè)循環(huán)型社會基本法”,以解決廢物問題為起點,旨在改變整個社會經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)發(fā)展模式。其它發(fā)達(dá)國家針對國內(nèi)的資源消耗和環(huán)境問題,也出臺了相應(yīng)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法。法國、英國、比利時、澳大利亞、丹麥等國家從20世紀(jì)90年代以來也相繼頒布和實施了有關(guān)廢棄物減量化、循環(huán)利用的立法。從微觀上看,發(fā)達(dá)國家水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是從廢棄物資源化開始的。它們利用廢棄物的種類很多,而且利用歷史也比較早,如利用煤矸石、粉煤灰、礦渣、尾礦等作為水泥生產(chǎn)配料或混合材,但過去大多是從滿足水泥生產(chǎn)自身需要、節(jié)省成本角度考慮的,并沒有上升到發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的高度。20世紀(jì)70年代能源危機(jī)之后,各個國家經(jīng)濟(jì)的不斷增長,各類廢棄物(包括工業(yè)垃圾、市政及生活垃圾、建筑垃圾等)越來越多,占地、污染、處置等方面的困難和矛盾越來越大,發(fā)達(dá)國家便開始探索在水泥生產(chǎn)過程中如何有效地利用這些廢棄物的熱能或有益成分。這樣做一方面處理了廢棄物,另一方面直接為水泥生產(chǎn)提供了原材料,可以取得一舉幾得的效果。美國、日本、德國、法國等國家在這方面起步比較早、技術(shù)先進(jìn),而且積累了不少成功經(jīng)驗。瑞士霍爾西姆公司在處置廢棄物方面有許多成功的做法。霍爾西姆對處置廢棄物制定了指導(dǎo)原則,有目錄、廢物清單,水泥廠可依此操作。霍爾西姆則從收集垃圾開始,并做預(yù)處理,再進(jìn)入水泥生產(chǎn)過程,這樣做的利潤空間大,價值鏈控制在自己手中?;魻栁髂吩?0多個國家設(shè)有水泥企業(yè),在其中36個國家中建有廢棄物處理中心,其中有17個垃圾預(yù)處理站,每年可處理500萬t廢棄物?;魻栁髂吩诒壤麜r使用將生活污泥直接從窯頭打入窯的燃燒技術(shù)。燃燒工業(yè)濃廢水最節(jié)省成本,因為這些工業(yè)濃廢水中含有10%有機(jī)成份。純低溫余熱發(fā)電是利用窯頭窯尾排放廢氣余熱發(fā)電,無需消耗燃料,是水泥產(chǎn)業(yè)實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的又一條重要途徑。在預(yù)分解窯系統(tǒng)上加設(shè)純低溫余熱發(fā)電,能將水泥生產(chǎn)的綜合熱利用率從60%左右提高到90%以上。純低溫余熱發(fā)電量現(xiàn)已達(dá)到30~40kWh/t熟料水平,使水泥生產(chǎn)線的自供電量達(dá)到1/3以上,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀;窯頭窯尾的廢氣通過余熱鍋爐溫度進(jìn)一步降低后再排放出去,使對環(huán)境的熱污染程度大大降低。相比于燃煤發(fā)電,利用水泥窯純低溫余熱發(fā)電,發(fā)出1萬KWh的電,可以少排放近8tCO2。目前,許多工業(yè)化國家的企業(yè)注重采用水泥窯純低溫余熱發(fā)電,新建的水泥生產(chǎn)線注意預(yù)留余熱發(fā)電機(jī)組接口,水泥生產(chǎn)工藝流程與余熱發(fā)電有機(jī)結(jié)合。目前,日本70%的水泥企業(yè)在新型干法生產(chǎn)線上都設(shè)置有余熱發(fā)電系統(tǒng),1995年水泥工業(yè)余熱發(fā)電量占自身用電量的比例就已經(jīng)達(dá)到43%。美國水泥協(xié)會在1995年就提出,在降低水泥綜合電耗的同時要提高余熱利用率,減少對電網(wǎng)供電的需求,爭取到2015年新型干法水泥廠的余熱發(fā)電量基本滿足企業(yè)自身用電的要求。

2水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要途徑

改革開放以來,尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以后,我國水泥工業(yè)走循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路的步伐不斷加快,正在努力探索一條適合我國國情的水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路。根據(jù)水泥產(chǎn)業(yè)的特性,水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)主要可以從如下方面著手:(1)工業(yè)固體廢棄物的利用。固體廢棄物是指在生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其它活動中產(chǎn)生的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。凡人類一切活動過程中產(chǎn)生的,且對所有者而言已不再具有使用價值而被廢棄的固態(tài)、半固態(tài)物質(zhì),都屬于固體廢棄物。對工業(yè)固體廢棄物的處理原則是:一是減量化,是指通過適宜的手段減少固體廢棄物的數(shù)量和容積。主要有兩條途徑:一是通過改革工藝、產(chǎn)品設(shè)計或改變社會消耗結(jié)構(gòu)和廢物發(fā)生機(jī)制來減少固體廢物發(fā)生量;二是通過固體廢棄物處理如壓縮、焚燒等處理來減少容積。二是無害化,是指固體廢棄物通過工程處理,達(dá)到不損害人體健康,不污染周圍自然環(huán)境的目的。三是資源化,是指通過各種方法從固體廢棄物中回收其有用組分和能源,以減少資源消耗,加速資源循環(huán)利用,保護(hù)環(huán)境。結(jié)合水泥企業(yè)生產(chǎn)工藝特點,利用各類廢棄物,如粉煤灰、煤矸石、電石渣、爐渣、糖濾泥、礦渣、尾礦等,特別是利用電石渣制造水泥工藝的興起,有助于推動廢棄物的資源化。工業(yè)固體廢棄物處理和資源綜合利用對策。加快固體廢棄物的法制建設(shè),納入法制管理軌道,盡快完善固體廢棄物污染防治的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn);建立固體廢棄物管理體系;運用經(jīng)濟(jì)手段,按照污染者負(fù)擔(dān)的原則,合理征收工業(yè)固體廢棄物排污費;開發(fā)適合于我國的工業(yè)固體廢棄物處理、處置技術(shù)和裝備,推進(jìn)工業(yè)固體廢棄物處理產(chǎn)業(yè)化;推行清潔生產(chǎn),把固體廢棄物盡可能消滅在生產(chǎn)過程中。綜合利用固體廢棄物,常??梢匀〉昧己玫慕?jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。(2)水泥窯廢氣余熱利用。水泥制造業(yè)是一個高耗能高污染的資源型產(chǎn)業(yè),要消耗大量的煤炭等一次性能源,還要消耗大量的電力。雖然隨著水泥煅燒技術(shù)的發(fā)展,系統(tǒng)效率得到了提高,但仍有大量的中低溫廢氣余熱未能充分利用,造成大量能源浪費,并產(chǎn)生大量的廢棄物。新型干法窯大都采用其燒成系統(tǒng)的窯外分解系統(tǒng)。水泥燒成系統(tǒng)在熱耗電耗方面有較大幅度的降低,但窯外分解系統(tǒng)仍有大量的能源浪費,并產(chǎn)生大量廢氣,而純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)則是將熟料生產(chǎn)線所排出的中低溫廢氣采用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)加以回收利用。在窯外分解新型干法水泥生產(chǎn)工藝中,窯尾預(yù)熱器和窯頭熟料冷卻機(jī)的廢氣除了部分用于烘原料、煤以外,仍然排掉了大量余熱,其熱量占水泥熟料燒成系統(tǒng)總熱耗的30%左右,進(jìn)一步充分利用這些中低溫品位的余熱是節(jié)約減排的關(guān)鍵。純低溫余熱發(fā)電方面通過利用煙氣廢氣的余熱,變廢為寶,降低企業(yè)成本,緩解企業(yè)用電緊張狀況,另一方面排煙降塵減輕余熱污染和環(huán)境污染。純低溫余熱發(fā)電由于不是使用燃料的余熱利用,所以更符合節(jié)能環(huán)保的要求,也是政府重點鼓勵發(fā)展的對象。水泥企業(yè)充分利用余熱發(fā)電,既可以最大限度地滿足企業(yè)自身的用電需求,減少外購電,又能降低水泥成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,是世界水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢。我國作為世界最大的水泥生產(chǎn)國和消費國,也是能源緊缺國家,充分利用水泥窯外分解系統(tǒng)余熱發(fā)電是實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一條重要渠道。在減少廢氣排放方面,也有許多辦法。例如:采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和生產(chǎn)工藝,提高水泥窯爐的能量利用率,以減少二氧化碳?xì)怏w的排放;實施節(jié)電技術(shù),采用節(jié)電設(shè)備,降低生產(chǎn)中的電能消耗,減少與發(fā)電相關(guān)的二氧化碳?xì)怏w排放;大量使用某些可燃廢棄物作為水泥窯爐的二次替代燃料;從生產(chǎn)原料上下功夫,使用磨細(xì)的礦渣、粉煤灰、天然火山灰或石灰石細(xì)粉來替代部分熟料;提高水泥的品質(zhì),延長水泥、混凝土和水泥制品的使用壽命,以減少水泥的使用量,等等。(3)利用處置城市垃圾與有害廢棄物進(jìn)行燃料替代。一是可燃廢棄物替代水泥燒成燃料。國際上,水泥生產(chǎn)過程中利用可燃廢棄物的研究開始于二十世紀(jì)70年代初期。當(dāng)時由于能源危機(jī),燃料價格上漲,美國、法國、日本等國家開始研究用可燃廢棄物代替燃料用于水泥生產(chǎn),以降低水泥生產(chǎn)成本。目前世界上有數(shù)百家水泥生產(chǎn)企業(yè)采用可燃廢棄物代替燃料。這些可燃廢棄物又被稱為“二次燃料”??扇紡U棄物的種類很多,目前利用的主要有廢輪胎、廢塑料、廢紙、木屑、廢皮革、稻米殼、植物稈、廢油、廢溶劑,等等。替代燃料對環(huán)境和水泥質(zhì)量一般無不良影響。水泥工業(yè)以可燃廢棄物代替燃料,廢棄物在爐內(nèi)高溫焚燒,停留時間較長,有機(jī)物可以得到分解徹底,焚燒后的殘渣完全進(jìn)入水泥熟料,可實現(xiàn)廢物的完全處理等。用可燃廢棄物替代水泥燒成燃料,處理廢棄物的品種多、數(shù)量大,利用現(xiàn)有生產(chǎn)線運行即可,基本上不增加額外投資。二是利用城市生活垃圾生產(chǎn)水泥。近十幾年來,隨著城市化進(jìn)程的加快,日益增加、數(shù)量龐大的生活垃圾對城市以及城市周邊地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染和破壞,給人民生活和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來嚴(yán)重的不良影響。無害處理和綜合利用城市生活垃圾成為各國政府迫切需要解決的問題。如何讓水泥工業(yè)綜合、高效地處置城市生活垃圾,研究水泥工業(yè)處置城市生活垃圾的技術(shù),并保證水泥企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益,是環(huán)境保護(hù)和水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要研究的一個重要課題。三是發(fā)展綠色水泥,使水泥企業(yè)由環(huán)境污染型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境友好型企業(yè)。利用水泥生產(chǎn)技術(shù)處理城市生活垃圾與單獨建立垃圾處理廠相比,既能節(jié)省投資,又能節(jié)省土地,還能提高處理效率。利用現(xiàn)有水泥廠處理城市生活垃圾的投資費用低于衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電等方式,投資只是垃圾焚燒發(fā)電的1/10左右。新建以處理城市生活垃圾為主的水泥廠投資費用與新建垃圾焚燒發(fā)電廠差不多,而水泥廠的年產(chǎn)值比垃圾焚燒發(fā)電廠高出6.8倍,運行費用遠(yuǎn)低于其它處理方式。有意識、有目的地利用水泥工業(yè)處理廢物,實現(xiàn)資源的再利用,還需要在政策上、經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上的支持,這就需要政府、企業(yè)、科研單位和公眾的共同努力,通過建立相關(guān)政策與保障措施,形成經(jīng)濟(jì)激勵機(jī)制,刺激水泥企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的積極性?;炷列袠I(yè)被稱為在地球上留下一個巨大的環(huán)境足跡。首先,在全球范圍內(nèi),每一年要使用巨多的原材料去生產(chǎn)數(shù)10億噸的混凝土;然而,在硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程中會排放出大量的CO2氣體,這對大氣造成嚴(yán)重污染,并成為全球氣候變暖的一個重要因素;水泥和混泥土生產(chǎn)對能量的需求、對水的大量消費,以及在建筑過程和建筑物拆建中產(chǎn)生的大量廢棄物,這些留給人們一個印象:混泥土與環(huán)境特別地不友好,與可持續(xù)發(fā)展的要求不相匹配。論文總結(jié)了改進(jìn)這種形勢的技術(shù)和工藝上的新發(fā)展。目前,最重要的是膠凝材料越來越多地得到使用,它可以作為普通硅酸鹽水泥的部分替代品,特別是水泥生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的作為副產(chǎn)品的材料如粉煤灰和地面?;郀t礦渣。目前,在全球范圍內(nèi),采用各種可再生材料作為骨料的替代品已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展,由此可以減少對采石場原碎石的需求。消費后的玻璃,廢舊輪胎,塑料,造紙等行業(yè)的副產(chǎn)品都可以作為最重要的可再生混凝土骨料。

3水泥工業(yè)實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的成功案例

丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)是目前世界上工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)運行最為典型的代表。卡倫堡工業(yè)園區(qū)模式可稱之為企業(yè)之間的循環(huán)經(jīng)濟(jì),其方式是把不同的工廠聯(lián)結(jié)起來,形成共享資源和互換副產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)共生組合,使得一家工廠的廢氣、廢熱、廢水、廢渣等成為另一家工廠的原料和能源。丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)的主體企業(yè)是電廠、煉油廠、制藥廠和石膏板生產(chǎn)廠,這四類企業(yè)通過將對方生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物或副產(chǎn)品用作為自己生產(chǎn)中的原料,這不僅減少了廢棄物產(chǎn)生量及其處理費用,還給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益,形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的良性循環(huán)。其中,燃煤電廠位于這個工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的中心,對熱能進(jìn)行了多級使用,對副產(chǎn)品和廢物進(jìn)行了綜合利用。電廠向煉油廠和制藥廠供應(yīng)發(fā)電過程中產(chǎn)生的蒸汽,使煉油廠和制藥廠獲得了生產(chǎn)所需的熱能;通過地下管道向卡倫堡全鎮(zhèn)居民供熱,由此關(guān)閉了鎮(zhèn)上3500座燃燒油渣的爐子,減少了大量的煙塵排放;將除塵脫硫的副產(chǎn)品工業(yè)石膏,全部供應(yīng)附近的一家石膏板生產(chǎn)廠作原料。同時,還將粉煤灰出售供修筑道路和生產(chǎn)水泥之用。煉油廠和制藥廠也進(jìn)行了廢棄物綜合利用。煉油廠產(chǎn)生的火焰氣通過管道供石膏廠用于石膏板生產(chǎn)的干燥,減少了火焰氣的排放。一座車間進(jìn)行酸氣脫硫生產(chǎn)的稀硫酸供給附近的一家硫酸廠;煉油廠的脫硫氣則供給電廠燃燒??▊惐ど鷳B(tài)工業(yè)園還進(jìn)行了水資源的循環(huán)使用。煉油廠的廢水經(jīng)過生物凈化處理,通過管道向電廠輸送,每年輸送電廠70萬m3的冷卻水。北京水泥廠從1999年開始處理工業(yè)廢棄物,之后也開始處理電子廢棄物。1999年北京水泥廠處理工業(yè)固體廢棄物1萬t,但仍然不能滿足廢棄物處理的需要。北京水泥廠目標(biāo)廢棄物的處理量能達(dá)到替代燃料50%,替代原料50%,在熟料中占重量5%。北京市提出二大塊垃圾處理,即污水處理后淤泥和生活垃圾處理;北京水泥廠回避了生活垃圾進(jìn)水泥廠,主要是氣味太重,需要為生活垃圾建立專門的預(yù)處理場所??梢哉f,北京金隅公司已具備除了處理生活垃圾外的處置廢棄物的基礎(chǔ)條件。2009年,我國要求各省市建立危險廢棄物處理中心。北京市的危險廢棄物處理工作由北京金隅集團(tuán)有限責(zé)任公司承擔(dān),以北京工業(yè)大學(xué)的相關(guān)科研成果為基礎(chǔ),北京市科技局給予資助。北京金隅公司下決心把利用水泥窯處理廢棄物作為一個產(chǎn)業(yè)來做,自籌資金2億多元,在2009年上半年完成了第二條固體廢棄物處置線建設(shè),2009年處理了近17000t危險廢棄物,處理能力為10萬t,而北京市每年約產(chǎn)生8.5萬t固體廢棄物,完全可以承擔(dān)全市固體廢棄物的處理,尤其是還可以對醫(yī)療、放射性垃圾進(jìn)行處理。國內(nèi)外的實踐已經(jīng)證明,利用水泥窯協(xié)同處置廢棄物是無害化、減量化和資源化處置危險廢物和城市生活垃圾的重要技術(shù)途徑,也是低成本化大規(guī)模處置上述廢物的重要措施。

作者:都秀梅單位:新疆米東天山水泥有限公司