中国水泥生产环境负荷研究

基于生命周期理论,采用CML环境影响评价方法对我国水泥生产的环境负荷进行了定量分析.结果表明,水泥生产的环境影响主要体现在温室效应、不可再生能源消耗和不可再生资源消耗,其环境负荷分别占对应环境影响类型世界总负荷的2.76%、2.34%和1.39%.2004年我国水泥生产的环境负荷约占世界总负荷的1.28%,其中,立窑生产工艺、湿法回转窑生产工艺和新型干法生产工艺的环境负荷分别为0.84%,0.12%和0.32%.通过行业结构调整,用新型干法生产工艺取代其它落后的生产工艺,可使我国水泥生产的环境负荷降至世界总负荷的1%左右.     

我国水泥企业生产环境负荷分析

基于生命周期理论,采用CMI环境影响评价方法对我国水泥生产的环境负荷进行了定量分析结果表明,水泥生产的环境影响主要体现在温室效应、不可再生能源消耗和不可再生资源消耗,其环境负荷分别占对应环境影响类型世界总负荷的2.76%,2.34和1.39%,2006年我国水泥生产的环境负荷约占世界总负荷的1.28%,其中,立窑生产工艺、湿法回转窑生产工艺和新型干法生产工艺的环境负荷分别为0.84%,0.12%和0.32%。通过行业结构调整,用新型干法生产工艺取代其它落后的生产工艺,可使我国水泥生产的环境负荷降至世界总负荷的1%左右。     

水泥窑共处置低品质包装废物的生命周期评价

以低品质包装废物为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验. 以生命周期评价(LCA)方法为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并且与常规水泥熟料生产过程进行比较. 通过试验和资料调研,获得所有生命周期阶段的能量和物质输入、输出以及环境外排数据,利用SimaPro7.1软件进行处理,得出相应的环境影响潜值. 结果表明:①在水泥熟料生产的全生命周期过程中,对环境影响所占比重最大的是生产阶段,共处置低品质包装废物可以使环境影响潜值降低10.65%（从263 Pt降至235 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面. ②从全生命周期来看,共处置低品质包装废物使环境影响潜值降低了8.68%（从334 Pt降至305 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面的降低,二者的环境影响潜值分别降低了11.00%和15.70%.      

基于生命周期评价的船舶环境影响行为研究

运用目前环境管理的一种有效工具——生命周期评价方法（LCA）,探讨船舶在其生命周期内对环境的影响行为。结果表明：船舶生命周期内对环境的影响主要是光化学烟雾,其次是酸化和全球变暖;而在船舶生命周期各个阶段中,营运阶段对各环境类型的贡献最大,原材料制造阶段、运输阶段和船舶制造阶段对环境影响较小。     

水泥窑协同处置工业废弃物的生命周期评价

以废白土、废催化剂和污染土壤等工业废弃物为研究对象,运用生命周期评价(LCA)方法,对水泥窑协同处置废弃物的环境影响进行评价.通过建立生产过程输入、输出清单,从全球变暖潜值、资源消耗潜值、人体毒性潜值等方面,基于Gabi5.0软件进行建模与计算,对水泥窑常规生产工艺与协同处置工业废弃物工艺产生的环境影响进行比较.结果表明:功能单位(1 t)水泥的生产过程中,常规生产工艺和协同处置工艺的环境影响潜值分别为5.78×10~(-11)和5.61×10~(-11),协同处置工艺使得全生命周期环境影响潜值降低了2.94%;水泥生产过程最主要的环境影响是全球变暖和人体毒性,其中,协同处置工艺下这两种环境影响分别降低了0.80%和1.80%,资源消耗相比常规生产降低了11.1%;从全生命周期看,水泥生产中熟料煅烧阶段对环境的影响最大,协同处置工艺下熟料煅烧阶段的环境影响相比常规生产降低了8.0%.协同处置工艺相比常规生产工艺有更好的环境效益.     

基于LCA方法的水泥企业清洁生产审核

水泥行业是典型的高能耗、高污染的工业,其快速发展带来了严重的资源、能源、环境等问题.因此,本文选择生命周期评价方法(LCA)作为清洁生产审核工具,对大连某水泥企业进行了清洁生产审核.本文在调研水泥工艺及现状的基础上,运用生命周期评价方法对水泥生产过程中原料开采、运输、生料制备、煤粉制备、熟料煅烧及水泥粉磨阶段进行清单分析与建模.采用了生命周期评价软件Gabi4进行清单计算与分析,评价模型为CML2001Dec07特征化模型.在整个水泥生产过程中考虑了全球变暖,人体毒性,环境酸化等环境影响类型,得出整个生命周期中石灰石和煤炭的资源能源耗竭潜值和资源消耗量最大,而环境排放影响中熟料煅烧阶段对各个类型的环境影响远远高于其他几个阶段,同时熟料煅烧过程中排放的二氧化碳等温室气体的影响最严重.最终根据评价分析结果确定清洁生产审核重点并提出了清洁生产方案,并且在清洁生产方案中选择其中最重要的余热发电方案,进行余热发电清洁生产方案前后环境影响比较和清洁生产方案量化分析.     

铁路运输生命周期评价初探

基于生命周期评价方法,建立了我国铁路运输的生命周期模型,包含电力机车和内燃机车的运行、基础设施建设、上游能源和原料生产等主要过程;采用我国2010年铁路货运统计数据、中国生命周期核心数据库(CLCD)等数据源,通过eBalance软件对铁路运输生命周期的环境影响进行了计算和分析. 归一化分析表明,铁路运输生命周期的主要环境影响类型为富营养化、酸化和可吸入无机物,三者分别占全国相应环境影响类型总量的0.92%、0.70%和0.62%. 对大理—保山段铁路实际建设数据的研究表明,铁路基础设施建设及原材料生产的各项环境影响类型对铁路运输生命周期环境影响的贡献在9.45%(富营养化)～73.55%(非能源资源消耗)之间,影响十分显著. 生命周期节能减排综合评价表明,铁路运输节能减排综合指标的主要贡献来自于初级能耗、NO_x和CO₂,三者分别占ECER(节能减排综合指标值)的30.90%、27.50%和21.60%. 电力机车运输的节能减排效果优于内燃机车运输,其节能减排综合影响比内燃机车低41.91%.      

复合硅酸盐水泥的生命周期评价

掺加大量工业废渣的复合硅酸盐水泥其生产过程对生态环境有重要的影响.因此,本文利用Gabi 4.4软件,对复合硅酸盐水泥进行生命周期评价,比较分析生命周期各生产阶段中的非生物资源耗竭、全球变暖潜值、酸化效应、富营养化、人体毒性及光化学臭氧生成潜力等主要环境影响类型.结果表明,全球变暖潜值是复合硅酸盐水泥环境影响的主要类型,占总环境影响值的71％.环境影响大小顺序依次为全球变暖潜值、酸化效应、非生物资源耗竭、人体毒性、富营养化和光化学臭氧生成潜力.煅烧阶段的环境影响是最严重的,占整个生命周期影响值的68％.各生产阶段环境影响大小顺序依次为煅烧阶段、水泥粉磨、运输阶段、生料制备和原料开采阶段.煅烧阶段的全球变暖潜值、非生物资源耗竭和酸化效应的影响值为水泥生产各阶段最高值;粉磨阶段相比其他阶段具有最高的人体毒性和光化学臭氧生成潜力影响值;运输阶段产生了最高的富营养化污染值.本文对复合硅酸盐水泥的研究,为中国水泥生命周期评价提供了有效的基础数据,同时为推动水泥行业和建筑业的可持续发展提供了科学依据.     

加氢脱硫废金属催化剂回收生产过程生命周期评价

基于生命周期评价法(LCA)评价加氢脱硫废金属催化剂回收生产过程的环境影响,将回收生产过程分为6个阶段,选取了12种关键环境影响类型,通过建立物质投入及排放清单,基于eBalance软件进行建模和计算。结果表明:回收1 t废催化剂的总环境影响为1.11E-08,其中,全球变暖效应潜值(GWP)是废催化剂回收生产过程中最大的环境影响贡献类型。焙烧阶段的环境影响贡献最大,其次为提取钴镍阶段、浓缩蒸发阶段、提取钼钒阶段,预处理阶段、运输阶段的环境影响贡献很小。基于生命周期评价法提出能源替代方案,清洁能源替代方案的环境影响为4.98E-09,较回收工艺环境影响削减了55.16%的环境影响。     

电动与内燃机汽车的动力系统生命周期环境影响对比分析

以国内某两款同一车型的电动与内燃机汽车的动力系统为研究对象,通过生命周期分析软件GaBi建立生命周期评价(LCA)模型,在清单数据分析的基础上,采用CML2001模型对两种动力系统分别进行了定量的生命周期环境影响评价.评价结果表明,电动汽车动力系统的全生命周期综合环境影响比内燃机汽车动力系统高60.15％,并分别通过回收阶段分析、电能结构分析和敏感性分析对这一结果进行了解释:回收阶段中酸化、富营养化和光化学臭氧合成3种环境影响类型的直接排放大于回收得到的环境效益;电动汽车动力系统的环境影响随着火力发电比例的下降而减小,增大水能、风力和核能发电在电力系统中所占比例能有效降低电动汽车对环境的影响;动力系统重量对电动汽车动力系统的环境排放影响最为敏感,电池充电效率次之,制造阶段能耗的敏感度最小.将动力系统使用阶段的环境影响分配到整车,则电动汽车的生命周期环境影响比内燃机汽车低0.14％,且主要环境影响类型是全球变暖、酸化和富营养化.     

废皮革水泥窑共处置生命周期评价

以废皮革为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验.以生命周期评价方法(LCA)为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并与常规水泥生产过程作比较.结果表明:常规水泥生产过程的综合环境负荷为7.028×10-12 a-1,其中最大的环境负荷为全球变暖,达3.368×10-12 a-1.当废皮革作为替代燃料在水泥窑中共处置时,可减少燃煤的使用量,同时降低CO₂的排放,降低了能源消耗、人体健康损害等方面的环境压力;其综合环境负荷为6.618×10-12 a-1,比常规水泥生产降低了5.83%.      

Environmental impact of cement production: detail of the different processes and cement plant variability evaluation

This study evaluates the environmental impact of the cement production and its variations between different cement plants, using Life Cycle Impact Assessment. For that purpose, details of the cement production processes are investigated in order to show the respective part of raw materials preparation and clinker production using environmental impacts calculated with CML01 indicators. For the kiln emission data, a European pollutant emission register for French intensive industries is used to quantify the variability of indicators between cement plants. For the CML01 indicators that are controlled by kiln emissions, some of them (i.e. global warming, photochemical oxidation) show variations between cement plants between 20 and 30%, as for other (i.e. acidification, eutrophication, terrestrial ecotoxicity) variations are greater than 40% due to the lack of accurate measurements on both pollutant content and annual flow. Finally, a normalisation, using Western Europe yearly emissions is performed and permits to highlight among all the CML01 indicators which ones are the main impacts for the cement production. Abiotic depletion, global warming, acidification and marine ecotoxicity are the four identified impacts.     

中国电动自行车动力铅酸蓄电池生命周期评价

以近年来中国用量增长最快的电动自行车动力铅酸蓄电池为对象,建立了生命周期环境影响评价模型,分析了从原材料生产、电池生产、电池运输、电池使用和废旧铅酸蓄电池及含铅废物回收处理全生命周期的环境影响.研究采用了大量企业调研数据和中国本土LCA数据库,以期反映整个中国铅酸蓄电池产业链的技术工艺和环境管理水平现状.结果表明,原材料生产和电池使用是资源(含能源)消耗的主要阶段,贡献了电池全生命周期绝大部分的环境影响.原材料生产贡献最多的全生命周期环境影响包括非生物资源耗竭(699%)、富营养化(89%)、光化学烟雾(98%)、臭氧层破坏(117%)、人体毒性(159%)和生态毒性(484%).电池使用过程的电耗间接消耗了83%的一次能源,相应地贡献了最多的气候变暖潜值(86%)和酸化潜值(70%).废旧铅酸蓄电池和含铅废物回收再生铅可抵消很大一部分原材料生产造成的环境影响.延长电池寿命,减少电池生产金属用量及提高废旧电池回收处理过程的工艺技术和污染控制水平也是减少铅酸蓄电池生命周期环境影响的关键.     

北京电动出租车与燃油出租车生命周期环境影响比较研究

燃油机动车尾气排放是导致城市包括雾霾在内的大气环境问题的主要来源之一.以电动汽车替代传统燃油车是当前各国解决城市大气污染问题的重要举措.北京于2011年启动了电动出租车推广计划.为比较北京市迷迪电动汽车和现代燃油车生命周期的环境影响,运用生命周期评价方法,基于Ga Bi4.4软件,选用CML2001和EI99影响评价模型对两款车的生产、使用和报废回收全生命周期过程的环境影响进行了定量评价,并针对汽车报废里程和电力能源结构进行了敏感性分析.结果表明,从全生命周期视角,根据EI99评价模型,迷迪电动汽车环境影响总体上优于现代燃油车,尤其在削减化石能源消耗方面优势凸显,但在生态系统质量影响及人体健康影响方面却略有增大的趋势;利用CML2001模型对比分析得出迷迪电动汽车比燃油出租车在对非生物资源消耗、全球变暖以及臭氧层损耗等方面有明显改善;但在生产阶段尤其是动力系统生产方面在非生物资源消耗、酸化、富营养化、全球变暖、光化学臭氧合成、臭氧层损耗、生态毒性等生态环境影响却均有增大趋势.使用阶段电力生产是迷迪电动汽车非生物资源消耗、酸化、富营养化、全球变暖、光化学臭氧合成、生态毒性等环境影响的主要来源;而现代燃油出租车使用阶段的环境影响主要来源于尾气排放和汽油生产,其中尾气排放是造成现代燃油车在富营养化和全球变暖等方面影响潜值较大的主要原因;基于清单数据库,针对致霾因子影响分析得出,在2010年北京市电力能源驱动下,迷迪电动车明显增加了超细颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、挥发性有机物(volatile organic compouds,VOCs)等因子的全生命周期的排放,而同时降低了氨气(NH3)的排放量,使用阶段排放的差别是造成上述趋势的主要原因.对关键因素敏感性分析发现,随着报废里程以及清洁能源比例的增加,迷迪电动汽车相对现代燃油车的单位里程碳减排量呈现增加的趋势.清洁电力能源的使用可大幅降低迷迪电动汽车致霾污染物的排放量.根据分析结果,为北京市电动车的推广提出了对策建议.     

华北高产粮区夏玉米生命周期环境影响评价

以山东省桓台县夏玉米生产体系为例,应用生命周期评价方法,以单位产量为评价功能单元,把夏玉米生命周期分为原料开采与运输、农资生产与运输、作物种植3个生产阶段,对不同施氮水平下夏玉米生命周期的资源消耗与污染物排放进行了清单分析和影响评价.结果表明,随着施氮量的增加,夏玉米生命周期环境影响呈指数上升趋势,其中,主要影响类型为水资源耗竭,这与农作物需水量较大、水分生产率较低有关.在低氮量条件下,主要污染影响类型是全球变暖,随着施氮量的增加,富营养化上升为主要污染影响类型.提高作物种植阶段水肥利用效率是控制夏玉米生命周期环境影响的关键,它可减少夏玉米对水资源和氮肥的需求,从而直接减少农田氮素损失污染影响,也间接降低了上游生产环节的资源消耗与污染物排放影响,进而有助于降低夏玉米生命周期环境影响总潜力.     

Life cycle assessment of spray dried soluble coffee and comparison with alternatives (drip filter and capsule espresso)

This paper aims to evaluate the environmental burdens associated with spray dried soluble coffee over its entire life cycle and compare it with drip filter coffee and capsule espresso coffee. It particularly aims to identify critical environmental issues and responsibilities along the whole life cycle chain of spray dried coffee. This life cycle assessment (LCA) specifically uses foreground data obtained directly from coffee manufacturers and suppliers. Aside from energy consumption and greenhouse gases emissions, water footprint is also studied in detail, including regionalization of water impacts based on the ecological scarcity method 2006. Other impact categories are screened using the IMPACT 2002+ impact assessment method.The overall LCA results for a 1 dl cup of spray dried soluble coffee amounts approximately to 1 MJ of primary non-renewable energy consumption, to emissions of 0.07 kg of CO_2-eq, and between 3 and 10 l of non-turbined water use, depending on whether or not the coffee cultivation is irrigated and wet treated. When considering turbined water, use can be up to 400 l of water per cup. Pouch – and to a lesser extent metal can packaging alternatives – show lower environmental burdens than glass or sticks.On average, about one half of the environmental footprint occurs at a life cycle stage under the control of the coffee producer or its suppliers (i.e., during cultivation, treatment, processing, packaging up to distribution, along with advertising) and the other half at a stage controlled by the user (shopping, appliances manufacturing, use and waste disposal). Key environmental parameters of spray dried soluble coffee are the amount of extra water boiled and the efficiency of cup cleaning during use phase, whether the coffee is irrigated or not, as well as the type and amount of fertilizer used in the coffee field. The packaging contributes to 10% of the overall life cycle impacts.Compared to other coffee alternatives, spray dried soluble coffee uses less energy and has a lower environmental footprint than capsule espresso coffee or drip filter coffee, the latter having the highest environmental impacts on a per cup basis. This study shows that a broad LCA approach is needed to help industry to minimize the environmental burdens directly related to their products. Including all processes of the entire system is necessary i) to get a comprehensive environmental footprint of the product system with respect to sustainable production and consumption, ii) to share stakeholders responsibility along the entire product life cycle, and iii) to avoid problem shifting between different life cycle stages.     

煤与秸秆成型燃料的复合生命周期对比评价

利用复合生命周期对比评价方法,引入能量返还率、资源耗竭系数、环境影响负荷和生命周期成本4个参数,对煤和秸秆成型燃料在整个生命周期内的能源消耗、环境影响和经济性做了对比分析.同时,为了平衡能源、环境与经济三者之间的关系,建立EEE (Energy, Environment, Economic)综合指标进行整体评价.结果表明,在整个生命周期内,与煤相比,秸秆成型燃料的能量返还率低、资源耗竭系数小.秸秆成型燃料的全球变暖潜值、酸化潜值、富营养化潜值、工业烟尘、粉尘潜值及固体废弃物潜值均比煤小,因此,秸秆成型燃料的环境影响负荷比煤小.秸秆成型燃料的EEE指标值比煤小79.8%,所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放和经济性角度出发,秸秆成型燃料具有替代煤的潜力.但是,秸秆成型燃料的生命周期成本比煤高,其大力推广需要政府的财政补贴.