水泥工業“四零一負”戰略對循環經濟的奉獻
一、推行循環經濟的重大戰略意義
循環經濟是運用生態學規律來指導人類社會經濟活動,以資源和能源的最低消耗、最高效利用和最多的循環使用為核心,遵循其“減量化、再利用、再循環”原則,旨在實現以盡可能少的資源能源消耗和盡可能小的環境代價獲得盡可能大的社會經濟發展效益。循環經濟就是要克服傳統的線性經濟發展模式的弊端,實現可持續發展的循環型經濟發展模式,在獲得經濟不斷增長的同時,始終保持人類和自然之間的生態平衡與和諧發展。
2006年6月,國家發改委正會同國家科技、財政、資源、金融、環保、建設、貿易、稅收質檢等部門將研究起草《循環經濟法》,著重于完善政策機制,推進結構調整,進一步強化循環經濟全面發展。這表明了政府對推進循環經濟的高度重視和堅定決策,要制定一部具有指導性和可操作性的法律文件,強力推進循環經濟的全面發展,為把我國建設成一個節約、節能、環境友好、經濟發展的人與自然,可持續地和諧發展的社會而努力。
歷史和現實的經驗教訓是深刻甚至慘痛的,我國在經濟建設上取得迅猛發展的同時必須吸取這些教訓,引以為戒。我們一定要清醒地認識到,只有發展循環經濟,才是從根本上減輕環境污染,修復生態平衡的有效途徑;才是充分利用資源能源,緩解其緊缺的重要舉措;才是開發利用再生資源能源的根本出路;才是真正提高經濟發展實效的正確抉擇。此外,發展循環經濟的同時也是我國應對某些新貿易保護主義或“綠色壁壘”的迫切需要。歸根到底,發展循環經濟是以人為本,以自然為源,實現可持續發展的本質訴求。
總之,推進循環經濟發展的重大戰略意義凸顯于其五大特征,即全局性、前瞻性、發展性、長期性和謀略性,對我國經濟的可持續發展,具有提綱挈領之功,力拔千鈞之勢,影響深遠,我們必須抓住機遇,強力推行之。
[Page]
二、水泥工業在推進循環經濟發展中的地位和作用
現代水泥工業是近代科學技術進步的產物,也是社會物質文明和經濟增長的支撐之一。根據現今科技發展成果及其應用趨勢來判斷,水泥在今后相當長期內(50~100年)仍是一種難以被替代的經濟實用的大宗建筑材料[1]。
本文將針對我國PC窯水泥進行探討,所有論述僅適用于PC窯水泥,與其他各種落后生產方式的水泥無關,特此聲明。
水泥工業作為現代重化工業生態系統和經濟生態系統中的一員,因其生產工藝的固有特點,使其在推動全社會的循環經濟的發展中具有較顯著的“鏈接”作用,處于較重要的促進地位。因為,在先進科技成果的工業實踐中,國際上業已證實:
首先,現代水泥工業本身已經率先在重化工領域中實現了清潔生產,在水泥的整個生命周期內不會有廢料、廢渣的產生,沒有污水排放,廢氣中的粉塵以及各種有害物的含量均能符合當今世界上最苛刻的排放極限(德國TA-Luft和17.Blmsch V標準)。2002年德國科技部、環保局和工業部已向世界通報,該國的水泥工業已率先步入了綠色工業和環境友好型工業的行列[2]。
其次,現代水泥工業在節約資源和能源方面不僅成效顯著——近10年單位能耗降低了20%以上,而且仍有很大潛力,前景看好。
第三,現代水泥工業具有獨特的利廢功能,可以協助全社會利用和消納各種廢料、廢渣和生活垃圾等,促進循環經濟。其一是水泥工業可以消納的廢物種類很多,適應范圍廣。其二是其消納量頗大。其三是在消納廢物過程中對環境安全有充分保障,不會造成二次污染,一步到位,沒有隱患。其四是可以充分利用水泥生產工藝中的既有裝備(水泥窯、分解爐、燃燒器、磨機、收塵器等),僅須添置少量的有關廢物的處置設施,就可以發揮既生產水泥又妥善利用和消納廢物的雙重功能;比新建廢物焚燒廠更經濟更安全[3]。
經歷了近20年的工業實踐,現代水泥工業固有的特點及其獨特的功能現今已獲得國際上的一致公認。有關的理念也正在我國廣為流傳,開始贏得了政府主管部門和企業界的認同和支持。
對現代水泥工業的正確認識及有關理念的創新與認同,進一步明確了水泥工業在循環經濟范疇中的定位及其作用。那就是:水泥企業在循環經濟系統的自身“小循環”中已實現了清潔生產與環境友好。而且在與其他重化工行業鏈接,和多個產業之間也實現了互補、互用、互利等“中循環”,適用面廣,適應性強。最終在全社會的循環經濟系統的“大循環”中也做出了相應的更大貢獻。我們應該科學客觀地評估水泥工業在全社會循環經濟中的地位和作用,夸大或無視水泥工業對我國推行循環經濟時可能作出貢獻的程度都應注意克服。客觀地說,與其他重化工業相比,水泥工業對循環經濟的貢獻應該是效益較明顯,地位較重要的。但是把水泥工業說成是什么“萬能”的“利廢之王”顯然是缺乏科學根據的。循環經濟必須依靠全社會各行各業、政府、企業與大眾共同的協作努力才能付諸實現。
[Page]
三、水泥工業“四零一負”的戰略目標及其實踐
水泥工業可持續發展的“四零一負”戰略目標是筆者在20世紀90年代初期,實地調研分析了水泥工業先進國家的可持續發展理念及其戰略策略方針,結合國際水泥工業科技發展和應用的實踐經驗,綜合歸納后于1996年提出的一個大膽的假想和奮斗目標。其具體內容如下[4]:
①水泥工業和生態環境和諧共存,水泥企業對其周圍生態環境完全實現零污染;
②創新水泥工藝和余熱回收技術,降低單位水泥電耗,提高單位熟料余熱發電量,實現水泥企業對外界電能的零消耗;
③水泥企業完全實現廢料、廢渣、廢水的零排放;
④降低單位熟料熱耗,開發利用各種替代燃料,實現熟料生產對天然礦物燃料(煤、油、天然氣)的零消耗;
⑤節約資源,擴大利廢功能,消納各種廢物,減輕環境負荷,為全社會廢渣、廢料的負增長作出應有的貢獻。
實際上,1995前后在一些發達國家的先進水泥企業中,“四零一負”技術發展和工業實踐已顯端倪,取得了不同程度的成效。只不過其所實踐的“四零一負”的內容是分別地分散在各個不同的水泥企業中,而且離真正達到零消耗還有相當的差距。1996年筆者把這些零散的現象和苗頭匯總概括在一起,系統地提升到“四零一負”的高度,當初真有點使許多國際專家、學者一驚。但是很快他們就認同了這種提法,而且下意識地不斷付諸實踐與完善之中。
水泥工業“四零一負”戰略目標的提出至今已有10年,在這10年內國際和我國水泥工業“四零一負”的工業實踐進展如何,取得那些成果,離其最終目標還有多少差距,茲將其有關情況與數據匯列于表1中,供參照。
從表1可以明顯地看出,水泥工業“四零一負”戰略目標與循環經濟的理念是完全吻合一致的;其內涵就是先把水泥工業自身做好,實現清潔生產,最大限度地達到節約資源能源,不污染環境;之后充分地發揮水泥工業獨特的比較優勢,盡可能多地綜合利用各種廢料、廢渣、垃圾等作為水泥生產的替代性原料、燃料、材料;為經濟安全地利用消納全社會的廢棄物作出最大可能的貢獻,為發展循環經濟發揮更顯著的作用[5]。
以下將對表1中“四零一負”的進展作一些必要的補充說明。
[Page]
表1 國際及我國水泥工業推行“四零一負”的進展和預測
“四零一負”
|
國際平均先進水平
|
我國PC窯水泥*
|
||||
1995
|
2006現今
|
2015(預)
|
1995
|
2006
|
||
1. 對周圍環境的零污染
|
接近實現
|
已實現
|
完全實現
|
大半實現
|
基本實現
|
|
|
德, 日, 美
|
德,日,美
|
|
|
|
|
粉塵排放(mg/Nm3)
|
10-50,50,40-70
|
10-50,50,40-70
|
≤20
|
150
|
50
|
|
NOX排放
|
200-800 未
560 定
|
200-400,
560
|
≤200
|
未定
|
800
|
|
SO2排放
|
50-400 未
780 定
|
50-400,
780
|
≤100
|
未定
|
400
|
|
2. 對外界電能的零消耗
|
實現近半
|
實現了大半
|
基本實現
|
只有補燃發電
|
實現了一半
|
|
熟料單位電耗(kwh/t)
|
64-68
|
52-56
|
45-50
|
65-70
|
55-58
|
|
水泥綜合電耗
|
105-115
|
85-95
|
75-85
|
105-115
|
90-100
|
|
噸熟料發電量
|
32-35
|
38-40
|
>50
|
|
32-36
|
|
可回收熟料電耗(%)
|
50
|
72
|
100-110
|
|
60
|
|
可回收水泥電耗
|
30
|
43
|
60-70
|
|
34
|
|
3. 對廢料廢渣廢水的零排放
|
已實現
|
完全實現
|
完全實現
|
基本實現
|
已實現
|
|
4. 對天然礦物燃料的零消耗
|
開始推行
|
實現了一半多
|
接近全實現
|
尚未推行
|
試點推行
|
|
|
德,日,美
|
德,日,美
|
|
|
|
|
二次燃料替代率(%)
|
15,0,5
|
55-60,4,16
|
85-95
|
0
|
接近0
|
|
5. 對全社會廢棄物的負增長
|
開始推行
|
利廢較顯著
|
利廢效益好
|
混合材利
廢量大
|
混合材利
廢量大
|
|
資源利用及利廢功能
|
德,日,美
|
德,日,美
|
|
|||
資源產出利用率(%)
|
100,100,100
|
100,100,100
|
100
|
80
|
90
|
|
礦山復墾環境修復率(%)
|
30,30,25
|
60,60,50
|
80
|
5
|
15
|
|
二次原料利用量
(kg/t水泥)
|
120,200,50
|
180,280,70
|
500
|
60
|
75
|
|
二次燃料利用量
(kg/t水泥)
|
11,0,7
|
45,7,21
|
70
|
0
|
0.07
|
|
廢料(混合材)摻入量
|
150,90,60
|
170,100,70
|
250
|
275
|
280
|
|
噸水泥廢料利用量
(kg/t水泥)
|
281,290,117
|
395,387,161
|
820
|
335
|
355
|
|
噸水泥綜合利廢率(%)
|
12-30
|
16-40
|
60-70
|
23
|
30
|
|
6. 單位水泥總CO2排放(kg/t)
|
1050-1100
|
860-920
|
650-750
|
950-1050△
|
800-900△
|
注:* 2000t/d以上的PC窯平均先進值;△因我國水泥中混合材摻入量多,故該值已相應減少了。
實際上,水泥企業對其周圍生態環境達到零污染的第一項目標,德國在20世紀七十年代已經開始了這項研究工作,經歷了30年的對比監測,得出了具有充分說服力的科學結論。2002年德國正式向世界宣布了該國水泥工業已實現了對其周圍生態環境的零污染。這在水泥工業發展史上是一項劃時代的成果。
我國PC窯水泥在達到零污染方面與國際先進水平尚有一些差距,但差距并不大。
最近開始新建的美國Lee lsland 12000t/d水泥生產線對環保的承諾是,在政府批給該廠的4000英畝(1620公頃)原生態土地范圍內,以及水泥廠的整個生命周期內都不得發生任何有損環境或生態平衡的顯發事件和隱性跡象;此外,必需有2200英畝(890公頃)以上的整片土地始終保持其原生狀態,無論是地面上還是地下均不得動用。廢氣的排放限值為:粉塵<20mg/Nm3,NOx<200mg/Nm3,SO2<50mg/Nm3。這一案例是第一次將水泥廠零污染的范圍給出了明確界限。這可能是美國新建水泥廠有關環保承諾的一種動向,顯然其保證零污染范圍更明確更擴大了很多很多。(我國一條萬噸級生產線的廠區占地約35公頃。)不過這種動向即使在美國其普遍性如何尚有待觀察。
水泥廠對廢料、廢渣、廢水的零排放,國際上在上世紀90年代早已實現。記得1996年筆者在德國的Lagerdorf水泥廠考察時,其化驗室水管中放出的處理后循環水已達到飲用標準,遠高于廢水零排放的要求。我國現今2500t/d以上的PC窯水泥廠多數能達到廢水零排放的目標。
水泥廠對外界電能的零消耗,過去10年左右國際上也有較大進展,噸熟料純低溫余熱的回收電能,從彌補熟料電耗的近50%上升到約72%,或從彌補水泥電耗的30%上升到約43%。預計到2015年前后,即10年以后,熟料生產就可實現對外界電能的零消耗了。
在這方面,我國PC窯水泥廠正處于快速發展之勢,純低溫余熱發電技術與裝備,今后5年中將會在250臺PC窯上推廣應用,如此大量的工業實踐,必然導致該項技術的改進和創新。筆者相信到2015年在電能的零消耗方面,我國PC窯水泥將與國際先進水平并駕齊驅,雙雙實現熟料生產對外界電能的零消耗。
過去10年水泥工業對天然礦物燃料的零消耗方面,國際上的進展很大,采用各種可燃廢料用作二次燃料的全國按熟料熱耗計的替代率大致由10%上升到50%;預計10年后(2015年)將達85-90%。這將是一項巨大的進步。
而我國PC窯水泥在這方面的差距卻很大,二次燃料的替代率幾乎為零。因為水泥廠燒廢料或垃圾,確實是一項復雜的全社會性的系統工程。多年來少數水泥企業和設計院雖然做了不少工作,事實證明,單靠水泥工業本身,的確力不從心難以突破,可能最關鍵的還是需要中央與地方政府的政策引導和必要的財政投入,支持試點水泥企業切實地推進這項工作。
在資源綜合利用與消納社會廢物方面,過去10年國際上一直做得較好,現在只是進一步完善了,尤其是礦山復墾環境修復工程效果甚佳;而我國對此似乎尚未引起普遍認知,需注意改進。
應該指出,在利廢方面我國水泥中的混合材摻入量特多。這種現象是“先進”還是“弊端”,因具體情況之不同而異,難以一概而論。好在我國正在修改水泥標準,力求完善之。但是,我國應向德國學習,多用二次燃料;向日本學習,多用二次原料,這是肯定無疑的。
[Page]
四、結語
如果說10多年前筆者提出水泥工業“四零一負”的假想時還只是一個輪廓性理念的話,經過不懈的工業實踐的進展與改進,現今這一理念已經變得相當成熟清晰。國際上業已獲得的成果是,水泥工業對其周圍環境的零污染已實現;對外界電能的零消耗實現了大半;對廢料廢渣廢水的零排放已完全實現;對天然礦物的燃料的零消耗已實現一多半;噸水泥的利廢量已近400Kg,綜合利廢率達30%以上;單位水泥CO2排放900kg/t。筆者可以有把握的預測,10年以后(2015年前后),國際水泥工業將基本實現“四零一負”戰略目標;即達到對環境的零污染;對廢料、廢渣、廢水的零排放;生產熟料時對外界電能的零消耗,生產水泥時的綜合電耗降到25kwh/t以下;熟料燒成對天然礦物燃料的零消耗或實際標煤耗不會超過15kg/t;制造水泥所需的原料有近50%、所需的燃料有80%以上、所需的摻入料(混合材)有近100%均為社會的各種廢棄物,噸水泥的利廢量達800kg,綜合利廢率達70%;單位水泥CO2排放約700kg/t。
屆時我國PC窯水泥除天然燃料零消耗這一目標尚有一定差距外,其它各項都將與國際先進水平處于同一條起跑線上。2020年我國水泥工業將全面達到可持續發展的“四零一負”戰略目標。
近年來,循環經濟理念在我國許多大型水泥集團公司進行了成功的實踐,例如金隅、萬安、亞泰、蒙西、海螺、三獅、山水等,成效卓越,效益顯著,對廣大水泥企業積極投入發展循環經濟的行列發揮了重要的示范和促進作用。今后在進一步的推進中必須結合我國的具體情況自主創新,走我國水泥工業自己的“四零一負”道路。當然可以借鑒國際先進技術與經驗,但是不必受其拘泥。因為國情不同,難以照搬。此外更重要的是,我國水泥工業無論在技術裝備和經濟實力等方面現在已經具有相當的能力,完全可以針對國情開發出最適宜的技術與裝備。至于燒廢料等課題,其是否能有效地形成相應的工業規模,若干非技術性關鍵障礙的突破則較大程度上有賴于政府的全面策劃和引導,亟待政府出臺配套的舉措。
參考文獻
1. Friedrich W. Locher: Cement-Principles of production and use. Verlag Bau+Technik GmbH, 2006; 5-6
2. VDZ e. V., Forschungsinstitut der Zementindustrie: Environmental compatibilitg of cement and concrete. 2002; 6-45
3. 高長明:現代水泥工業的節能與二次能源回收技術。<水泥>1998,(3);1-7
4. 高長明:論水泥工業可持續發展戰略。<水泥技術>1997,(1);1-6
5. 高長明:預分解窯水泥生產技術及進展,化學工業出版社2006;316-321
(中國水泥網 轉載請注明出處)
編輯:zhangm
監督:0571-85871513
投稿:news@ccement.com