化工业节能减排的路径探索论文

化工业节能减排的路径探索论文

　　化工企业生态足迹

　　生态足迹法也即是通过将资源和能源消耗共同转化为提供这些物质生产所需要的土地面积，该算法提供了比较和测量人类经济系统对生态系统服务的需求，以及该需求于自然生态系统承载能力间差距的物理测量方法，操作性较强，且易于理解。生态足迹指数计算中，根据生态生产力的不同将各种资源和能源消费项目划分为以下6类生物生产土地面积：可耕地、化石燃料土地、林地、草场、水域及建筑用地。由于这6类生物生产土地面积的生产力不同，计算出的各类土地面积不能进行直接合计，需要在生态足迹计算中选用一个具有相同生态生产力的面积，均衡以上6类生物生产土地面积的生产力。Wachernagel通过借助世界平均生产力和均衡因子的概念来将上述不同的6类生态生产力的生物生产土地面积折算成为“以世界平均生态生产力为前提基础的生物生产土地面积”，并将其作为生态足迹的基础度量单位，使不同的6类土地面积可实现横向合计。其计算模型可参照公式（式略）式（1）中，EF为总生态足迹；N是人口数量；ef为人均的生态足迹；i代表投入的类型和消费商品类型；n为消费商品的项目数量；ia也即是i种交易商品所折算的生态生产面积；而式中iC则代表i种商品的人均消费量；iP也即是i种消费品的平均生产能力。在其指标计算当中，将各种能源消费项目和资源折算为上述6种生态生产性土地面积，并将此再分别乘以相应的均衡因子，便可得到所要计算的生态生产性土地面积。这种基于Wackenrnagel提出的综合法是当前生态足迹中最为成熟的算法之一，应用范围也最为广泛。基于此，本文分别构建化工原料、能源、工业用地、水资源、以及工业固体废弃物生态足迹的计算方法，在对我国化工生态足迹进行计算时，只需将其6项内容简单相加即可。能源生态足迹的计算方法为确保经济发展的可持续性，首先必须实现能量投入的可持续性，显然通过依靠非再生的化石能源是不科学的选择。其次应优先选择生物圈中循环的碳，尽量不去开发沉积的碳储备，以防增加大气中的碳含量。由Wackenrnagel&Rees的估算我们可知，每年每公顷生物生产力的土地约能产生80GJ/hm2的乙醇净生产（能地比）。因此，本文计算采用以乙醇为转换媒介来计算化石燃料用地的生态足迹，即：公式（2），同时结合《中国统计年鉴》中能源消耗总量数据信息资料，根据国家财政部、发改委文件《节能项目节能量审核指南》（发改环财）中规定的热力当量值，另外还应结合化石能源地均衡因子，以此来计算出化工企业的生态足迹。（式略）式（2）中，1a能源地均衡因子，e表示为消耗的吨标准煤，而v则表示1kg标准煤产生的能量，h代表能地比。化工工业用水生态足迹的计算水是化工行业生产过程中必不可少的资源。从当前工业用水项目来看，可将其用水分为：制造本身的用水、冷却用水、产品用水、清洁用水等。当前工业用水生态足迹指工业企业为维持产品生产活动所消耗的各种水资源而需占用的生物生产性土地的面积。结合本文案例，由于该企业用水量主要是污水处理和输送用水，因此，可以将企业的用水量通过电力能源计算出其工业用水的生态足迹。根据公式（2）计算出电力用水的生态足迹即可计算出工业用水的生态足迹。化工工业用地生态足迹的计算化工企业生产过程中需要配备相应的库房、生产车间等其他附属设施，这些设施所占用的土地被称为工业用地。一旦某些土地被划拨为工业用地，其自身所具有的生物生产能力将长期或永久性的剥夺，实际上化工用地就是对生态环境的一种占用，是生态足迹必须进行计算的重要项目。结合本文案例，根据实际调查该化工企业的占地面积乘以建筑用地的均衡因子，即可计算出该企业的建筑用地的生态足迹。化工工业固体废弃物生态足迹的估算化工工业生产过程中固体废物的产生是必然的，然而这些固体废弃物并非全部都能被综合再利用，有的或被处置与排放，也有的或被贮存。而若将其进行排放、贮存等方式处理，势必会占用大量土地资源，通常这种固体废弃物的占用是一种永久性的行为，其性质基本与建设用地性质等同。基于此，根据化工行业固体废物的产生量，结合《中国环境年鉴》给出的化工产业固体废弃物所占用的土地面积，并将其乘以建成地均衡因子，由此便可得出化工工业固体废弃物的生态足迹估算结果，（式略）式（3）中，u为单位化工工业固体废弃物排放或贮存等处理方式所占用的土地面积，y为化工企业固体废弃物的产生量。

　　实例分析

　　本次以运城某化工厂为例，此化工厂以生产合成氨、尿素为主（1830项目），通对该公司进行实地调查取得2011年的各项数据后进行计算分析，最后得出该企业生态足迹。2011年该企业合成氨与尿素产量及原料消耗如表1所示，尿素产量为205247。18吨，合成氨产量为344766。75吨（如表1所示）。根据2011年企业的各项数据计算并得到各个账户的生态足迹结果如下所示：（1）原料的生态足迹，该项目主要原料为煤、焦炉气，还有硫酸、碳酸钠、催化剂等，后几类原辅材料其与煤和焦炉气用量相比来说非常少，因此在计算原料的生态足迹的过程中，主要采用煤和焦炉气的消耗总量来计算原料的生态足迹。公式（2）式中均衡因子a1=1。1，e为该化工厂消耗的煤的总量约为127580吨，折算成标准煤量为114822吨，1千克标准煤产生2。926×107焦耳的能量，h能地比为80GJ/hm2，计算出原料煤的生态足迹为4。6×104hm2。该企业的焦炉气的用量246385541立方米，根据《节能项目节能量审核指南》折算成标准煤量为147831。3吨标准煤，再根据公式（2），计算出焦炉气的生态足迹为5。9×104hm2。（2）能源的生态足迹该企业消耗的主要为电力，电力的生态足迹计算过程中，将公式改成：EFe=a1×q×w/h（式4）q为电力的消耗量，w为1千瓦时所产生的生物生产性能量为3。6×106焦耳2011年该企业生产电力消耗总量约为3。4×108千瓦时，根据公式（4）计算出该企业电力生态足迹为1。7×104hm2。（3）水的生态足迹该企业2011年工业用水主要是合成车间、尿素车间、空分车间以及污水处理站，其用电量见下表3。根据公式（2）均衡因子a为0。2，计算出该化工厂水的生态足迹为0。2×104hm2。（4）化工工业用地生态足迹根据实地调查，该厂实际占用土地面积为33。33hm2，工业用地的生态足迹为93。32hm2。（5）垃圾生态足迹企业全年产生的工业垃圾量大约为5万吨/年。工业固体废物一般都是填埋处理，本文按照处理1t垃圾约需占用1m2来计算。因此，根据公式（3）计算出垃圾的生态足迹为16。5hm2。该化工厂生态足迹计算结果如表4。从上表可以看出该企业的生态足迹为12。3×104hm2，其中原料生态足迹占的比重最大，其次为能源的生态足迹。该企业原料主要为煤和焦炉气，也属于化石燃料，因此可以看出该企业要想降低生态足迹，提高生态效率，应该主要从原料，能源这2个方面制定出相应的措施。例如提高该企业的能源利用率，开发新型的能源，降低传统能源的消耗量，其次，提高该企业对水资源的利用率，同时减少该企业建筑用地面积等等都可以使得该企业实现建设生态工业的目的。

　　数据分析

　　根据查阅资料，山西省的人均生态承载力为0。77hm2/人，该企业的人均生态足迹为123hm2/人该企业的人均生态足迹为123hm2，山西省的人均生态足迹为0。77hm2，该企业的生态足迹远远大于山西省的平均生态承载能力，是其175倍，直接反应出该企业对生态环境占用相当严重，而足迹中几乎主要是原料，能源的消耗量，因此，在建设新型的生态企业中应着重从化石能源入手，减低企业对不可再生资源的消耗，提高煤等资源利用率，同时督促企业向新型资源方面转型，建设生态工业。本文在前人研究的基础上，以数据可获得性为前提基础，并以此构建了适合化工工业生态足迹估算的简单工具，为从可持续发展的角度来为化工工业提供一种可以量化的生态足迹估算方法。并根据案例分析，将企业生产对环境的影响定量化，计算出某一化工企业的生态足迹，对于企业生态足迹的计算提供了可操作性依据，这种方法具有内涵深刻、表述形象和计算简单的特点，它为评价企业以及各个行业的环境影响提供了科学的题材、方法和定量指标。为其他行业的可持续发张提出新的思路。但是，本文在计算企业的生态足迹的基础上还有些不足之处，例如企业的废气二氧化硫等大气污染物未被涉及，由于国际中还没有对化工企业中的大气污染物的生态足迹计算提出统一的模型，希望国内学者在本文的基础上提出宝贵的建议。

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