水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題
對(duì)于水泥工業(yè),可持續(xù)發(fā)展的概念就是:依靠科技進(jìn)步,充分合理利用資源,大力節(jié)省能源;在水泥的生產(chǎn)和使用過(guò)程中盡量減少或杜絕廢氣、廢渣、廢水和有害有毒物質(zhì)排放對(duì)環(huán)境的污染,維護(hù)生態(tài)平衡;大力發(fā)展綠色環(huán)保水泥;大量消納本行業(yè)和其它工業(yè)難以處理的廢棄物和城市垃圾;滿足經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)水泥的需求,并保持滿足后代需求的潛力;支持我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
可持續(xù)發(fā)展水泥工業(yè)的基本內(nèi)容包括:節(jié)約資源(提高能源、資源利用率,少用或不用天然資源,鼓勵(lì)使用再生資源,提高低質(zhì)原燃材料在水泥工業(yè)的可利用性,同時(shí)國(guó)家采取減免稅收等政策,鼓勵(lì)企業(yè)應(yīng)用大量工業(yè)、農(nóng)業(yè)廢渣、廢料及生活廢棄物等作為原料生產(chǎn)建材產(chǎn)品,這個(gè)政策的實(shí)施在很大程度上減少了資源過(guò)度使用,優(yōu)化了資源的合理利用率);節(jié)土(少用或不用毀地取土作原料的行業(yè)可持續(xù)發(fā)展政策,以保護(hù)水土資源);節(jié)能(大量利用工業(yè)廢料,生活廢棄物作燃料,節(jié)約生產(chǎn)能耗,降低建筑物的使用能耗);節(jié)水(既節(jié)約生產(chǎn)用水,又能將廢水回收處理再利用)等可持續(xù)發(fā)展措施。
根據(jù)我國(guó)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際情況及所涉及的生產(chǎn)要素,應(yīng)該建立水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)系統(tǒng)模型。
總之,水泥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展就是要建立良性的水泥循環(huán)系統(tǒng),水泥循環(huán)系統(tǒng)主要包括水泥的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)建造、使用/再使用、維護(hù)、報(bào)廢、再循環(huán)、廢料處理等幾個(gè)環(huán)節(jié),而在每個(gè)環(huán)節(jié)中,都需要使用能源、原料,都需要排出廢水、廢料、廢氣等。要想實(shí)現(xiàn)水泥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,就應(yīng)該盡可能地減少對(duì)原料、能源的使用,盡可能地減少?gòu)U水、廢料的排放,也就是說(shuō)盡可能大地提高可利用廢物的比例,盡可能在生產(chǎn)、使用不依賴(lài)于原料、能源,同時(shí)考慮再循環(huán)和回收利用的水泥及混凝土產(chǎn)品,盡量實(shí)現(xiàn)水泥系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)。因此,水泥產(chǎn)業(yè)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)該集中考慮建材系統(tǒng)的輸入、輸出部分,如果可以實(shí)現(xiàn)或基本實(shí)現(xiàn)真正含義上的水泥系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),也就實(shí)現(xiàn)的水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1、 水泥工業(yè)工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展面臨的問(wèn)題
傳統(tǒng)水泥工業(yè)作為資源消耗型產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展面臨著許多問(wèn)題,具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:
(1)水泥工業(yè)由于產(chǎn)量巨大,生產(chǎn)效率、技術(shù)水平低下,每年要耗用大量的資源,其中絕大部分是化石類(lèi)不可再生資源,阻礙了水泥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展
目前我國(guó)已探明的,可用于水泥生產(chǎn)的石灰石礦物儲(chǔ)量約450億噸,可開(kāi)采量利用的約為250億噸,現(xiàn)每年為生產(chǎn)水泥要消耗6億噸石灰石,照此發(fā)展下去,用不了100年,已探明的石灰石資源就要耗盡。需要指出的是,我國(guó)水泥工業(yè)的礦山開(kāi)采利用效率十分低下,與國(guó)外水平相比,同等儲(chǔ)量的石灰石,中國(guó)只能用100年,而國(guó)外卻可以用到210年以上。
我國(guó)袋裝水泥占水泥總量的72%,為了解決水泥包裝,我國(guó)每年要生產(chǎn)250多萬(wàn)噸包裝紙,不僅耗費(fèi)了大量的木材,消耗了森林資源,破壞了植被,同時(shí)為了造紙要耗用7億多立方米珍貴的淡水(未包括造紙廠排污對(duì)水資源的污染)。
(2)水泥工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染,給環(huán)境帶來(lái)的很難恢復(fù)的損害
2000年國(guó)內(nèi)水泥年產(chǎn)量近6億噸,水泥粉塵的排放量為1000萬(wàn)—1200萬(wàn)噸(絕大部分為中小水泥廠排放的),相當(dāng)于7—8條日產(chǎn)4000噸水泥生產(chǎn)線全年的水泥產(chǎn)量。以13億人口計(jì)算,人均粉塵負(fù)荷量為7.7—9.2公斤;CO2總排放量約4億噸,NOx的總排放量超過(guò)100萬(wàn)噸; SO2的總排放量超過(guò)50萬(wàn)噸。水泥工業(yè)是以巨大的能源、資源消耗和嚴(yán)重的環(huán)境污染為代價(jià)而得到發(fā)展的。
(3)由于我國(guó)水泥工業(yè)大多是小水泥,能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)外先進(jìn)水平,水泥工業(yè)的生產(chǎn)浪費(fèi)了大量的能源
水泥生產(chǎn)每年要耗費(fèi)大量的礦物、水及森林資源,給國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)負(fù)擔(dān)。在未來(lái)的國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中,國(guó)家會(huì)嚴(yán)格控制水泥工業(yè)的資源消耗,極力保護(hù)不可再生的自然資源。因此,資源問(wèn)題是水泥產(chǎn)業(yè)保持發(fā)展的一大約束,資源的合理開(kāi)發(fā)和綜合利用亟待解決。
表1 國(guó)內(nèi)外水泥工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比
對(duì)比項(xiàng) |
世界先進(jìn)水平 |
中國(guó)水平 |
新型干法窯生產(chǎn)能力 |
日本占98.3%;意大利占96.5% |
約10%,窯外分解窯125臺(tái)年 |
企業(yè)平均規(guī)模 |
世界60—100萬(wàn)t;歐洲:70—80萬(wàn)t;日本達(dá)到256萬(wàn)t。 |
6.62萬(wàn)t |
全員勞動(dòng)生產(chǎn)率 |
法國(guó)3273t/人·年 |
地方水泥:160t/人·年 |
德國(guó)3015t/人·年 |
全國(guó)平均:284t/人·年 | |
日本15000t/人·年 |
||
設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率 |
92% |
85% |
熟料熱耗 |
2900kJ/kg(日本) |
5121kJ/kg(回轉(zhuǎn)窯平均) |
窯外分解窯熱耗 |
2888 kJ/kg熟料 |
3555 kJ/kg熟料 |
熟料煤耗 |
100kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t |
175kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t |
水泥綜合電耗 |
92kWh/t |
114 kWh/t |
水泥散裝率 |
80%—90%以上 |
20% |
4)生產(chǎn)規(guī)模小,生產(chǎn)集中度低嚴(yán)重限制了水泥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展
在水泥行業(yè),中小型企業(yè)工藝落后,設(shè)備陳舊,難以生產(chǎn)高質(zhì)量水泥,造成資源利用上的浪費(fèi)。由于規(guī)模小,也很難向更現(xiàn)代化的方向發(fā)展。我國(guó)水泥行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)有4507家,生產(chǎn)著世界產(chǎn)量1/3以上的水泥產(chǎn)品,前10家企業(yè)生產(chǎn)集中度僅為6.8%,而世界前10家水泥集團(tuán)的水泥產(chǎn)量就占到了全世界水泥產(chǎn)量的1/3。據(jù)《World Cement Review》統(tǒng)計(jì),全世界大約有1470個(gè)水泥廠和150多個(gè)粉磨站,全部生產(chǎn)能力約為17.50億噸,新型干法水泥所占份額逐年增大,這里只包括了150家較先進(jìn)的中國(guó)水泥廠,生產(chǎn)能力約為2億噸。
(5)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不適應(yīng)市場(chǎng)需求,即無(wú)法滿足市場(chǎng)需求,又不能解決可循環(huán)問(wèn)題
重復(fù)建設(shè)屢禁不止,導(dǎo)致工藝落后的傳統(tǒng)水泥產(chǎn)品嚴(yán)重過(guò)剩,過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)造成總體效益低下。先進(jìn)生產(chǎn)能力增長(zhǎng)緩慢,部分優(yōu)質(zhì)、高檔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性短缺。水泥總生產(chǎn)能力為7.1億噸,其中新型干法水泥只占10%左右。質(zhì)量不穩(wěn)定、浪費(fèi)資源、污染環(huán)境的立窯水泥仍占75%左右。
(6)環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)的滯后,使我國(guó)水泥工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境急需改善
我國(guó)水泥工業(yè)只有行業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)GB4915—1996《水泥大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,同發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家(連續(xù)監(jiān)測(cè)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物項(xiàng)目不全),水泥工業(yè)污染的排放比國(guó)外要高(見(jiàn)表2)。
表2 我國(guó)水泥廠與其它國(guó)家水泥廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的限值對(duì)比
國(guó)別 |
粉塵(mg/Nm3) |
SO2 (mg/Nm3) |
NOx (mg/Nm3 ) |
備注 | ||
窯 |
冷卻機(jī) |
其它 | ||||
德國(guó) |
50 |
50 |
50 |
400 |
500 |
|
法國(guó) |
50 |
100 |
30 |
500 |
1200 |
|
英國(guó) |
40 |
50 |
50 |
200 |
900 |
|
中國(guó)* |
100 |
100 |
50 |
400 |
800 |
二級(jí)回轉(zhuǎn)窯 |
中國(guó)* |
150 |
150 |
150 |
800 |
1600 |
三級(jí)回轉(zhuǎn)窯 |
中國(guó) |
100 |
100 |
50 |
600 |
400 |
二級(jí)立窯 |
日本 |
50 |
50 |
50 |
750 |
500 |
|
馬來(lái)西亞 |
100 |
100 |
100 |
200 |
2000 |
|
土耳其 |
120 |
50 |
50 |
300 |
400 |
|
意大利 |
15—30 |
20 |
10 |
400 |
700 |
|
美國(guó) |
約70 |
約40 |
|
約750 |
約900 |
|
表3 2000/76/EC規(guī)程規(guī)定的水泥回轉(zhuǎn)窯排放極限
物質(zhì) |
極限值 |
單位 |
物質(zhì) |
極限值 |
單位 |
粉塵 |
30 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) |
HCl |
10 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) 1) |
NOX |
800老設(shè)備 500新設(shè)備 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) |
HF |
1 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) 1) |
SO2 |
50 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) |
二口惡 英/呋喃 |
0.1 |
ngI·TEQ/m3(標(biāo)態(tài)) 2) |
TOC(總有機(jī)磷) |
10 |
mg/m3 1) |
Cd+Tl |
0.05 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) |
CO |
- |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) |
Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V |
0.5 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) |
Hg |
0.05 |
mg/m3(標(biāo)態(tài)) |
注:1)由原料條件產(chǎn)生的排放量不計(jì)在內(nèi);2)TEQ毒性當(dāng)量;3)以上規(guī)定歐盟國(guó)家應(yīng)在2年內(nèi)轉(zhuǎn)換為本國(guó)標(biāo)準(zhǔn),新建廠必須執(zhí)行,老廠家到2005年12月28日也需要執(zhí)行。
2、 水泥工業(yè)對(duì)全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有較大的積極因素
盡管水泥工業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定影響,但水泥工業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有其他行業(yè)所不具備的有利條件,主要表現(xiàn)在:
(1)可從能源和材料兩方面利用廢料,可利用可燃廢料取代化礦物類(lèi)燃料,利用廢料作原料取代天然資源,減輕環(huán)境負(fù)荷。如水泥產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中可以使用粉煤灰、爐渣等作為原料;可以使用煤矸石、石棉等作燃料;
(2)用來(lái)封固有毒有害工業(yè)廢渣和廢液,如放射性廢料、化工廢液等,不污染地下水,利用混凝土等建材進(jìn)行封固而不會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用;
(3)可用燃燒來(lái)處理一些有毒、有害的無(wú)機(jī)和有機(jī)廢料,如其他工業(yè)部門(mén)難以處理的多氯聯(lián)苯物質(zhì)則可在水泥回轉(zhuǎn)窯中作燃料燃燒分解,廢渣可以制造水泥,也不存在二次污染和不需特殊處理廢氣,同時(shí)也不額外消耗能源,還可以利用其中的熱能,比使用焚燒爐更具有現(xiàn)實(shí)意義;
利用工業(yè)和城市垃圾作為原料和燃料來(lái)生產(chǎn)利廢水泥是世界水泥工業(yè)發(fā)展的方向。把利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理有毒、有害的無(wú)機(jī)和有機(jī)廢料,作為重要的環(huán)保利廢措施。
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