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。     

中国水泥生产工艺的生命周期对比分析及建议

为了定量分析各种水泥生产工艺造成的环境影响以及工艺替代时可能造成的环境问题转移,采用生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法,建立了大型、中型、小型新型干法、传统立窑、新型半干法(JT窑)5种典型水泥生产工艺从原材料开采到熟料生产的生命周期模型,对比分析了以上工艺生命周期过程中能耗、温室效应、酸化、可吸入无机物等主要环境影响类型的差异,提出并计算了大型新型干法替代其他工艺时的"平衡运输距离",并推导了其一般表达式.结果表明,由于大型新型干法工艺氮氧化物排放较多,使得工艺替代时可能伴随着环境问题从能耗、温室效应向酸化、可吸入无机物等影响类型转移;同时,由于产能增加,大型新型干法工艺也可能导致环境影响从生产阶段向运输阶段转移.从本文的案例研究可以看出,LCA方法可以定量分析不同环境影响类型之间和不同生命周期阶段之间的环境问题转移,能为技术评价和相关政策制定及实现全社会节能减排目标提供科学的依据与建议.     

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.     

水泥窑共处置废白土的环境效益分析

以废白土为研究对象,应用生命周期评价法(LCA)对水泥窑共处置和焚烧炉处置系统3个类别的环境影响[人类健康(HH)、生态系统质量(EQ)和资源(R)]进行研究和对比分析.结果表明,水泥窑共处置废白土有利于环境的可持续发展,焚烧炉处置对环境的影响较大.水泥窑共处置和焚烧炉处置功能单位废白土的总环境负荷分别为-1.03,0.273Pt,前者的环境负荷比后者减少了477%,相应各指标的减少率为:HH 413%, EQ 479%, R 36.9%. EQ在2种处置方式的LCA中均为最敏感的影响指标.水泥窑系统中,避免了贡献率占97%以上的矿山开采阶段的环境影响,是降低整个系统环境影响的关键环节;焚烧炉系统中,电力消耗是造成环境破坏的重要阶段,对各影响指标都有很高的贡献率.二 、苯、重金属的排放是水泥窑共处置废白土的主要影响因子;粉尘和重金属排放对焚烧处置系统的影响较大.     

新型干法水泥生命周期环境影响评价

本文以新型干法水泥生产中的原材料开采过程,水泥生产过程、运输过程中的直接环境影响和电力生产、煤生产的间接环境影响为研究对象,运用物料平衡理论和生命周期评价方法,对水泥生命周期的环境影响进行定量研究,并进行综合分析,为建材行业建立相关的生产标准提供方法借鉴,进而促进建筑业循环经济的健康发展.     

基于生命周期评价EI99法的水泥窑共处置废弃农药分析

以废弃农药为研究对象,应用生命周期评价法从人类健康(HH)、生态系统质量(EQ)和资源(R)3个角度对水泥窑共处置和焚烧炉处置的环境影响做出定性和定量评估.结果表明,废弃农药在水泥窑中共处置更具环境合理性.在水泥窑共处置和焚烧炉处置中,功能单位(1t)废弃农药总环境负荷(也称为环境影响潜值)分别为-27.5和0.379Pt,前者的环境负荷比后者减少了7360%,人类健康(HH)、生态系统质量(EQ)和资源(R)等各指标分别减少372%、5840%、-40.0%.废弃农药水泥窑共处置在原/燃料的获取阶段可避免57.4%的环境负荷,是降低水泥窑共处置环境影响的关键环节.焚烧和电力生产阶段的污染排放对焚烧炉处置中各指标都有很高的贡献率.二英、苯、重金属是水泥窑共处置废弃农药的主要影响因子;NOx和粉尘对焚烧系统的影响较大.     

建筑材料隐含环境影响评估

我国建筑业快速发展,建筑开发使用大量的建筑材料给资源和环境带来严重负荷.以上海市为案例,运用生命周期评价方法,基于北京工业大学和Ecoinvent数据库中的建筑材料生产数据,采用ReCiPe法对上海市建筑物的材料隐含环境影响进行评估,并对未来的环境影响潜值进行预测.结果表明:在上海市居住建筑和非居住建筑所产生的各类环境影响中人类毒性、金属损耗最为突出,约占总环境影响的45%和20%;环境影响主要来源于钢筋和木材的生产,对各类环境影响贡献度分别约为47%、17%;高层居住建筑和非居住建筑中的工厂建筑物化环境影响在各自类型中所占比例最高.按现有趋势发展,2020年上海市居住建筑开发规模和环境影响潜值均将达到2014年的1.52倍,非居住建筑则可达到2014年的1.14倍.针对上海市建筑材料环境影响分析结果,为有效减轻上海市建筑物的环境影响,需重点关注钢筋、铝材、木材以及混凝土的生产,识别生产过程中污染物转移环节进而改进工序;在设计阶段考虑选择环境影响负荷低的绿色建材,如混凝土砌块、高性能混凝土等,从而降低环境影响;同时,应重点关注隐含环境负荷高的高层居住和工厂建筑类建筑,通过降低建材使用量等方案降低环境影响.      

践行科学发展观 全力推进污染减排

污染减排的历史使命 改革开放30年,我国在政治、经济、社会发展的方方面面取得了举世瞩目的成就,总体进入了小康社会.2007年我国经济总量跃居世界第四位,外贸总额居世界第三,外汇储备居世界第一.从经济结构发展来看,尽管产业结构渐趋合理,但第二产业总量扩张明显,所占比例较高,钢铁、水泥、煤炭等基础原材料生产均居世界前列.从资源消耗来看,2007年我国国民生产总值仅占世界的5.5%,然而却消耗了世界54%的水泥、30%的钢铁和15%的能源,单位资源产出水平仅相当于美国的1/10、日本的1/20,粗放型经济增长不仅使经济发展质量难以提高,资源环境也不堪重负.     

废旧热固性酚醛层压塑料回收过程的生命周期评价

基于生命周期评价方法(Life Cycle Assessment,LCA),研究了使用机械物理法和热解法回收废旧酚醛层压塑料过程中的物料消耗、能源消耗以及对环境的排放,评价了两种方法在回收过程中对环境的影响。通过现场测量和资料调研的方式获得了所有回收过程中能量物质的输入/输出和环境外排数据。结果表明:对于回收1 kg废旧酚醛层压板过程,从资源消耗来看,机械物理法的资源耗竭系数为0.144×10-6a,热解法为0.102×10-6a;从总环境负荷来看,机械物理法的环境负荷是0.1639×10-3a-1,热解法的环境负荷是0.3387×10-3a-1,热解法是机械物理法的2.53倍;从环境影响类型来看,机械物理法主要环境影响为烟尘与灰尘和酸化,分别占总环境负荷的50.40%和25.50%;热解法主要环境影响全球变暖、酸化和烟尘与灰尘,分别占36.93%、23.53%和17.89%。因此,从平衡生命周期能源消耗、环境排放和经济型角度出发,机械物理法比热解法回收热固性酚醛层压塑料具有更好的实用价值,更适宜大力推广。     

新型干法水泥生产中二恶英减排的环境技术经济研究

分析了水泥生产过程中多氯二苯并对二恶英和多氯二苯并呋喃(以下简称“二恶英”)的产生机理和国内外排放情况,针对我国部分新型干法水泥窑生产工艺二恶英排放偏高和窑炉能效偏低的问题,选择典型的新型干法水泥窑,开展了二恶英、常规污染物排放情况监测和能效检测及诊断,提出了二恶英协同减排措施,实施了有针对性的技术改造,并对改造后的排放和能效改进情况、环境和经济效益进行了系统评估. 结果表明:采用提高能效、充分燃烧、快速冷却废气及确保进入除尘器的废气温度低于200 ℃等二恶英减排最佳可行技术,烟气中二恶英的量降低了91.8%,单位熟料的能耗水平降低了2.08%;同时,颗粒物等常规污染物和二氧化碳等温室气体也实现了协同减排. 企业通过节能和余热利用获取了经济效益.      

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%.      

全工业固废原料制备水泥工艺的生命周期评价研究

运用生命周期评价(LCA)方法,对以电石渣等工业固废为全部原料的水泥制造工艺产生的环境影响进行评价.通过对生产工艺进行分解及建模,基于实际数据建立生命周期清单,利用ReCiPe2016方法,在全球变暖、化石资源消耗、土地占用等17个小类及人体健康影响、生态系统影响及资源消耗3个大类中对工艺产生的环境影响进行评价.评价过程包括特征化、标准化和敏感性分析.结果表明,在以1 t成品水泥为功能单位的生产过程中,造成的环境影响总值为-0.0045 pt,其中,在人体健康影响和生态系统影响分类下最为显著,分别为-0.0027 pt和-0.0020 pt.与传统水泥生产相比,本工艺具有更低的资源能源消耗与碳排放量.固废作为原料来源带来的正面环境效益最为显著,而熟料煅烧与水泥粉磨则显示出最大的环境损害,也说明由于消纳了大量工业固废,本工艺对环境总体上是有益的.     

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.     

Life cycle assessment of coated white board: a case study in China

Life cycle assessment was carried out using IMPACT2002+ to estimate the environmental impact of coated white board production, which is common in China. Normalized results showed that the potential impacts of respiratory inorganics, terrestrial ecotoxicity, global warming, and non-renewable energy had a dominant contributions to overall environmental impact. Specifically, emissions from chemical and energy production processes exhibited higher potential impact (more than 80% of the total contribution) on the environment than that of emissions generated from transport, landfill, wastewater treatment, and paper plants infrastructure. Energy recovery from black liquor and energy generation based on natural gas are key factors in reducing overall environmental potential impact. The current paper presents improvements on the environmental performance of a coated white board production site in China.     

设施番茄生产系统的环境影响生命周期评价

应用生命周期评价方法,以陕西省西安市郊区为例,对设施番茄生产系统进行了环境影响评价.结果表明,日光温室和塑料大棚生产1000kg番茄消耗的能源和水资源分别是1740.58 MJ、50.767 m3和1502.346 MJ、53.734 m3;全球变暖潜值(以CO2当量计)、环境酸化潜值(以SO2当量计)、富营养化潜值(以PO3-4当量计)、光化学烟雾潜值(以C2H2当量计)、土壤毒性(以1,4-DCB当量计)、水体毒性(以1,4-DCB当量计)和人类毒性潜值(以1,4-DCB计)分别为271.943 kg、2.151 kg、0.247 kg、0.157 kg、24.217 kg、19.545 kg、0.124 kg和239.163 kg、1.88 kg、0.305 kg、0.109 kg、31.686 kg、19.7 kg、0.304 kg.设施构筑物自身建设和维护带来的主要潜在环境影响是能源耗竭、全球变暖和环境酸化;番茄种植环节引起的主要潜在环境影响是水资源耗竭、富营养化、全球变暖、土壤毒性和水体毒性;农资生产环节的主要潜在环境影响是能源耗竭.设施番茄生产系统中对环境影响大的建材和农资是钢材、聚乙烯材料、氮肥、农药和含过量重金属的有机肥.设施番茄生产系统对环境的影响不容忽视,应展开以降低其环境影响为目标的设施结构与建材、温室内气候条件调控、合理施肥和施药的研究,并对采取的技术方法进行生命周期评价,以确保设施蔬菜的可持续发展.研究结果可为促进设施蔬菜生产系统的可持续发展提供科学依据.     

水泥生产排放二氧化碳的人口经济压力分析

自1985年以来,中国水泥的生产量稳居世界第1位,在为我国基础设施建设提供保障的同时也排放出大量的二氧化碳.采用能揭示人为活动影响二氧化碳排放的定量分析模型——STIRPAT来探讨人口和经济增长对水泥行业排放二氧化碳的影响.结果表明:在能源消耗和工艺过程两大排放途径下,中国水泥行业32年(1971—2002年)内向大气排放了1.61×109t(碳当量)的二氧化碳;我国人口与经济(人均GDP)发展对二氧化碳排放的驱动作用分别为3.7, 2.5～2.7,远高于全球平均水平;人口压力比经济的压力大1.1～1.2,证实了人口增长是环境降级的关键因子,表明控制人口增长是减少二氧化碳排放的关键措施;回归模型分析表明,环境库兹涅茨倒U型曲线也适用于水泥生产排放二氧化碳,当人均GDP达到3 522美元时二氧化碳排放量才能逐步减少.      

基于LCA的北京市透水水泥混凝土路面的环境影响分析

透水铺装因其雨水入渗和净化等功能成为未来城市道路铺装的重点发展方向,其生命周期资源环境影响的影响机制与因素需开展系统全面分析。基于北京市的降雨特征和路面工程实际,采用生命周期评价(life cycle assessment, LCA)方法,综合分析透水水泥混凝土路面全生命周期产生的环境影响,并结合雨水管理模型(storm water management model, SWMM)模拟透水铺装在使用阶段的环境效益,对比了不同维护方式给透水水泥混凝土路面环境影响带来的变化。结果表明:透水水泥混凝土路面在生产阶段的水泥投入,是造成其生命周期环境影响的主要因素,但其在使用阶段因透水和净水作用产生的环境效益可以抵消部分其他阶段产生的环境影响。从环境角度而言,日常清扫+高压冲洗是透水水泥混凝土路面最佳的维护方式。但是由于使用年限可影响不同维护方式的环境表现,建议综合考虑使用年限选择适合的维护方式,以降低透水水泥混凝土路面的资源环境影响。因此,LCA与SWMM的耦合应用可以更准确地量化透水铺装全生命周期环境效益及其关键影响因素。该方法有望应用于其他低影响开发(low impact development, LID)设施甚至整个海绵城市资源环境影响的系统评价。