水泥工業可持續發展的現狀與存在的問題
對于水泥工業,可持續發展的概念就是:依靠科技進步,充分合理利用資源,大力節省能源;在水泥的生產和使用過程中盡量減少或杜絕廢氣、廢渣、廢水和有害有毒物質排放對環境的污染,維護生態平衡;大力發展綠色環保水泥;大量消納本行業和其它工業難以處理的廢棄物和城市垃圾;滿足經濟和社會發展對水泥的需求,并保持滿足后代需求的潛力;支持我國經濟和社會的可持續發展。
可持續發展水泥工業的基本內容包括:節約資源(提高能源、資源利用率,少用或不用天然資源,鼓勵使用再生資源,提高低質原燃材料在水泥工業的可利用性,同時國家采取減免稅收等政策,鼓勵企業應用大量工業、農業廢渣、廢料及生活廢棄物等作為原料生產建材產品,這個政策的實施在很大程度上減少了資源過度使用,優化了資源的合理利用率);節土(少用或不用毀地取土作原料的行業可持續發展政策,以保護水土資源);節能(大量利用工業廢料,生活廢棄物作燃料,節約生產能耗,降低建筑物的使用能耗);節水(既節約生產用水,又能將廢水回收處理再利用)等可持續發展措施。
根據我國水泥工業可持續發展的實際情況及所涉及的生產要素,應該建立水泥工業可持續發展的循環系統模型。
總之,水泥產業可持續發展就是要建立良性的水泥循環系統,水泥循環系統主要包括水泥的生產、設計建造、使用/再使用、維護、報廢、再循環、廢料處理等幾個環節,而在每個環節中,都需要使用能源、原料,都需要排出廢水、廢料、廢氣等。要想實現水泥產業的可持續發展,就應該盡可能地減少對原料、能源的使用,盡可能地減少廢水、廢料的排放,也就是說盡可能大地提高可利用廢物的比例,盡可能在生產、使用不依賴于原料、能源,同時考慮再循環和回收利用的水泥及混凝土產品,盡量實現水泥系統的內循環。因此,水泥產業工業的可持續發展應該集中考慮建材系統的輸入、輸出部分,如果可以實現或基本實現真正含義上的水泥系統內循環,也就實現的水泥工業的可持續發展。
1、 水泥工業工業實現可持續發展面臨的問題
傳統水泥工業作為資源消耗型產業,實現可持續發展面臨著許多問題,具體表現為以下幾個方面:
(1)水泥工業由于產量巨大,生產效率、技術水平低下,每年要耗用大量的資源,其中絕大部分是化石類不可再生資源,阻礙了水泥產業的可持續發展
目前我國已探明的,可用于水泥生產的石灰石礦物儲量約450億噸,可開采量利用的約為250億噸,現每年為生產水泥要消耗6億噸石灰石,照此發展下去,用不了100年,已探明的石灰石資源就要耗盡。需要指出的是,我國水泥工業的礦山開采利用效率十分低下,與國外水平相比,同等儲量的石灰石,中國只能用100年,而國外卻可以用到210年以上。
我國袋裝水泥占水泥總量的72%,為了解決水泥包裝,我國每年要生產250多萬噸包裝紙,不僅耗費了大量的木材,消耗了森林資源,破壞了植被,同時為了造紙要耗用7億多立方米珍貴的淡水(未包括造紙廠排污對水資源的污染)。
(2)水泥工業的發展帶來了嚴重的環境污染,給環境帶來的很難恢復的損害
2000年國內水泥年產量近6億噸,水泥粉塵的排放量為1000萬—1200萬噸(絕大部分為中小水泥廠排放的),相當于7—8條日產4000噸水泥生產線全年的水泥產量。以13億人口計算,人均粉塵負荷量為7.7—9.2公斤;CO2總排放量約4億噸,NOx的總排放量超過100萬噸; SO2的總排放量超過50萬噸。水泥工業是以巨大的能源、資源消耗和嚴重的環境污染為代價而得到發展的。
(3)由于我國水泥工業大多是小水泥,能耗遠遠高于國外先進水平,水泥工業的生產浪費了大量的能源
水泥生產每年要耗費大量的礦物、水及森林資源,給國家經濟的可持續發展帶來負擔。在未來的國家可持續發展戰略中,國家會嚴格控制水泥工業的資源消耗,極力保護不可再生的自然資源。因此,資源問題是水泥產業保持發展的一大約束,資源的合理開發和綜合利用亟待解決。
表1 國內外水泥工業技術現狀對比
對比項 |
世界先進水平 |
中國水平 |
新型干法窯生產能力 |
日本占98.3%;意大利占96.5% |
約10%,窯外分解窯125臺年 |
企業平均規模 |
世界60—100萬t;歐洲:70—80萬t;日本達到256萬t。 |
6.62萬t |
全員勞動生產率 |
法國3273t/人·年 |
地方水泥:160t/人·年 |
德國3015t/人·年 |
全國平均:284t/人·年 | |
日本15000t/人·年 |
||
設備運轉率 |
92% |
85% |
熟料熱耗 |
2900kJ/kg(日本) |
5121kJ/kg(回轉窯平均) |
窯外分解窯熱耗 |
2888 kJ/kg熟料 |
3555 kJ/kg熟料 |
熟料煤耗 |
100kg標準煤/t |
175kg標準煤/t |
水泥綜合電耗 |
92kWh/t |
114 kWh/t |
水泥散裝率 |
80%—90%以上 |
20% |
4)生產規模小,生產集中度低嚴重限制了水泥產業的可持續發展
在水泥行業,中小型企業工藝落后,設備陳舊,難以生產高質量水泥,造成資源利用上的浪費。由于規模小,也很難向更現代化的方向發展。我國水泥行業規模以上企業有4507家,生產著世界產量1/3以上的水泥產品,前10家企業生產集中度僅為6.8%,而世界前10家水泥集團的水泥產量就占到了全世界水泥產量的1/3。據《World Cement Review》統計,全世界大約有1470個水泥廠和150多個粉磨站,全部生產能力約為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家較先進的中國水泥廠,生產能力約為2億噸。
(5)產品結構不適應市場需求,即無法滿足市場需求,又不能解決可循環問題
重復建設屢禁不止,導致工藝落后的傳統水泥產品嚴重過剩,過度競爭造成總體效益低下。先進生產能力增長緩慢,部分優質、高檔產品結構性短缺。水泥總生產能力為7.1億噸,其中新型干法水泥只占10%左右。質量不穩定、浪費資源、污染環境的立窯水泥仍占75%左右。
(6)環境控制標準的滯后,使我國水泥工業生產環境急需改善
我國水泥工業只有行業環境標準GB4915—1996《水泥大氣污染物排放標準》,同發達國家相比,我國排放標準高于發達國家(連續監測無機物、有機物項目不全),水泥工業污染的排放比國外要高(見表2)。
表2 我國水泥廠與其它國家水泥廠污染物排放標準的限值對比
國別 |
粉塵(mg/Nm3) |
SO2 (mg/Nm3) |
NOx (mg/Nm3 ) |
備注 | ||
窯 |
冷卻機 |
其它 | ||||
德國 |
50 |
50 |
50 |
400 |
500 |
|
法國 |
50 |
100 |
30 |
500 |
1200 |
|
英國 |
40 |
50 |
50 |
200 |
900 |
|
中國* |
100 |
100 |
50 |
400 |
800 |
二級回轉窯 |
中國* |
150 |
150 |
150 |
800 |
1600 |
三級回轉窯 |
中國 |
100 |
100 |
50 |
600 |
400 |
二級立窯 |
日本 |
50 |
50 |
50 |
750 |
500 |
|
馬來西亞 |
100 |
100 |
100 |
200 |
2000 |
|
土耳其 |
120 |
50 |
50 |
300 |
400 |
|
意大利 |
15—30 |
20 |
10 |
400 |
700 |
|
美國 |
約70 |
約40 |
|
約750 |
約900 |
|
表3 2000/76/EC規程規定的水泥回轉窯排放極限
物質 |
極限值 |
單位 |
物質 |
極限值 |
單位 |
粉塵 |
30 |
mg/m3(標態) |
HCl |
10 |
mg/m3(標態) 1) |
NOX |
800老設備 500新設備 |
mg/m3(標態) |
HF |
1 |
mg/m3(標態) 1) |
SO2 |
50 |
mg/m3(標態) |
二口惡 英/呋喃 |
0.1 |
ngI·TEQ/m3(標態) 2) |
TOC(總有機磷) |
10 |
mg/m3 1) |
Cd+Tl |
0.05 |
mg/m3(標態) |
CO |
- |
mg/m3(標態) |
Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V |
0.5 |
mg/m3(標態) |
Hg |
0.05 |
mg/m3(標態) |
注:1)由原料條件產生的排放量不計在內;2)TEQ毒性當量;3)以上規定歐盟國家應在2年內轉換為本國標準,新建廠必須執行,老廠家到2005年12月28日也需要執行。
2、 水泥工業對全社會的可持續發展具有較大的積極因素
盡管水泥工業對生態環境有一定影響,但水泥工業對生態環境的保護具有其他行業所不具備的有利條件,主要表現在:
(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燃料,利用廢料作原料取代天然資源,減輕環境負荷。如水泥產品在生產過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)用來封固有毒有害工業廢渣和廢液,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行封固而不會產生腐蝕作用;
(3)可用燃燒來處理一些有毒、有害的無機和有機廢料,如其他工業部門難以處理的多氯聯苯物質則可在水泥回轉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實意義;
利用工業和城市垃圾作為原料和燃料來生產利廢水泥是世界水泥工業發展的方向。把利用水泥回轉窯處理有毒、有害的無機和有機廢料,作為重要的環保利廢措施。
編輯:gaoh
監督:0571-85871513
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