【摘要】：水泥工業(yè)是典型的能源、資源消耗型原材料產(chǎn)業(yè),日益嚴峻的資源、能源枯竭形勢,已經(jīng)成為制約水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸;同時為了滿足國民經(jīng)濟建設的需要,水泥工業(yè)又不得不保持產(chǎn)量快速增長。在這種情況下,如果還按傳統(tǒng)發(fā)展模式走下去,不但水泥工業(yè)發(fā)展將難以為繼,同時也會威脅到人類的可持續(xù)發(fā)展,如何按照生態(tài)工業(yè)理念,實現(xiàn)水泥工業(yè)的的生態(tài)化轉(zhuǎn)型,既是當前國民經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的需要,也是我國水泥工業(yè)面臨的最重要、最亟需解決的問題。 論文以“壓力—狀態(tài)—響應—績效”為主線,首先分析了我國水泥工業(yè)的主要環(huán)境影響類型,然后探討了主要環(huán)境影響因素的變化機理,在此基礎上構(gòu)建了我國水泥工業(yè)生態(tài)化發(fā)展模式,最后探討了水泥工業(yè)生態(tài)化運行效果的測度方法。論文的具體內(nèi)容及取得的研究成果如下: (1)按照生命周期評價的方法框架,建立了水泥工業(yè)生命周期評價模型,分別對大型(4000t/d)新型干法、中型(2000- 4000t/d)新型干法、小型(2000t/d以下)新型干法、傳統(tǒng)立窯和JT立窯五種典型工藝水泥生產(chǎn)的資源、能源消耗及污染物排放數(shù)據(jù)進行分析比較。研究結(jié)果表明:不可再生資源消耗、不可再生能源消耗和溫室效應是水泥生產(chǎn)的主要環(huán)境影響;五種工藝環(huán)境影響從優(yōu)到劣依次是大型新型干法JT立窯中型新型干法小型新型干法立窯。 (2)根據(jù)脫鉤的基本思想,建立了水泥工業(yè)發(fā)展與環(huán)境荷載絕對脫鉤和相對脫鉤的概念模型,借助該模型對水泥工業(yè)能源消耗和二氧化碳排放的變化趨勢進行了研究,運用因素分解法研究了熟料配比、能耗強度、工藝結(jié)構(gòu)、水泥產(chǎn)量等因素對水泥工業(yè)能源消耗總量和二氧化碳總量變化的貢獻。研究結(jié)果表明:產(chǎn)量增長是促進水泥工業(yè)能源消耗和二氧化碳排放增長的主要因素,電耗強度和熟料配比的降低分別是抑制能源消耗增長和二氧化碳排放的主要因素。 (3)從減量化、再利用、資源化三個方面探討了水泥工業(yè)生態(tài)化的途徑,從目標層面、空間層面、措施層面、功能層面建立了水泥工業(yè)生態(tài)化的“五角四層”模型,按縱向延伸、橫向耦合、形成網(wǎng)絡三個步驟建立了水泥工業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈,以上模型的建立有助于水泥企業(yè)充分發(fā)揮綠色產(chǎn)品制造、清潔能源轉(zhuǎn)換和社會大宗廢棄物資源化三大功能。 (4)運用投入產(chǎn)出方法,建立了生態(tài)水泥工業(yè)系統(tǒng)投入產(chǎn)出模型,基于此模型提出了代謝路徑長度、企業(yè)關聯(lián)度、節(jié)點循環(huán)效率的分析方法,這些指標可以對水泥企業(yè)生態(tài)化的運行效果進行定量測度,為水泥企業(yè)的日常管理和維護提供有效的工具。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：F426.71;F205;F223
【圖文】：

但目前產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的研究成果對不斷涌現(xiàn)的新思想、新內(nèi)容和新方法等缺乏系統(tǒng)的梳理，尚未建立完整的結(jié)構(gòu)和理論體系。本章從物質(zhì)代謝和生態(tài)化的概念出發(fā)，對產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的理論基礎和思想淵源進行了系統(tǒng)的梳理，提出水泥工業(yè)生態(tài)化的概念，并對其內(nèi)涵進行了界定。Equation Section 22.1 基本概念2.1.1 工業(yè)代謝代謝的概念最早起源于生物學領域，是由 Jokob Moleschott 在 1857 年提出的，指的是生物體從外界環(huán)境不斷吸收物質(zhì)和能量，維持自身的生存、發(fā)揮各項功能，并將廢棄物排入環(huán)境的過程[131]。模仿生物體的物質(zhì)代謝功能，Ayres 等在1988 年提出了工業(yè)代謝（Industrial Metabolism，IM）的概念：認為工業(yè)生產(chǎn)與生物代謝一樣，都是一個把原料和能源在一定條件下轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品和廢物的所有物理過程的完整集合[132]。工業(yè)代謝的概念模型如圖 2-1 所示。

第二章 水泥工業(yè)生態(tài)化的理論基礎的開發(fā)等。二是清潔的生產(chǎn)過程，包括盡量少用、不用對人體和環(huán)境有毒有害的原材料；減少生產(chǎn)過程中的各種危險因素，如高溫、高壓、低溫、低壓、易燃、易爆、強噪聲、強振動等；采用少廢、無廢的生產(chǎn)工藝；采用先進高效的生產(chǎn)設備；改善操作步驟；回收、再利用原料、燃料及中間產(chǎn)品；完善生產(chǎn)管理，不斷提高科學管理水平等。三是清潔的產(chǎn)品包括產(chǎn)品在使過程中以以及使用后不會危害人體健康和生態(tài)環(huán)境；在使用壽命結(jié)束后，應易于回收、拆卸和再生；減少不必要的功能；強調(diào)使用壽命等。2.2.3 清潔生產(chǎn)的特點清潔生產(chǎn)是對傳統(tǒng)發(fā)展模式的根本變革，傳統(tǒng)的“末端”治理比較，清潔生產(chǎn)具有圖 2-2 所示的三個顯著特點。

產(chǎn)和消費過程中；只有當源頭和過程控制都不能實現(xiàn)時，運用再循環(huán)原則，采用相應的技術(shù)，對廢物進行處理，使其進入循環(huán)生產(chǎn)過程[162]。2.4.3 循環(huán)經(jīng)濟的實施循環(huán)經(jīng)濟的具體實踐主要體現(xiàn)在小循環(huán)（企業(yè)）、中循環(huán)（園區(qū)）、大循環(huán)（社會）三個層面的物質(zhì)閉環(huán)流動。這三個層次由小到大依次遞進的，前者是后者的基礎，后者是前者的平臺[163]。（1）企業(yè)層面小循環(huán)小循環(huán)是指在單個企業(yè)內(nèi)部通過廢物交換建立物料循環(huán)體系使得企業(yè)上游工序產(chǎn)生的廢料，成為下游工序的原材料。一般來說在企業(yè)內(nèi)部的循環(huán)包括以下三種情況：一是將生產(chǎn)過程中流失的物料回收后作為原料直接返回原來的工序中；二是將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料經(jīng)過適當處理后作為原料返回原工藝流程中；三是將生產(chǎn)過程中生成的廢料經(jīng)過適當處理后作為原料用于企業(yè)內(nèi)其他工藝過程。企業(yè)層面小循環(huán)模式如圖 2-4 所示。

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