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中国钢铁行业经济转型:从工业生态学和循环经济视角
李中国1、2 *,苍达强 1、2,方朱罗1,2
1。冶金与生态工程学院,北京科技大学,北京100083,p . r .中国
2。重点实验室的生态学和循环冶金、国家教育部、中国北京100083,p . r .
文摘:最近人类的行为导致了全球生态环境的恶化,和全球变暖,环境污染导致极端事件的发生频繁。如果我们重复不计后果的环境来说,文明就会进入一个恶性循环的下降,甚至失去力量和活力与环境和谐相处。目前,中国正处于经济快速发展的特殊时期表示“状态”。一些企业关注短期利益不制定长期战略。例如,与钢铁行业的快速扩张,一些严重的问题已经出现。基于工业生态学原理和循环经济的概念,开发一种新的发展模式,新型工业化道路非常必要的。重新审视当前钢铁企业,提出了集成的新方法材料、能源集成、水系统集成和共享的信息和设施。通过生态化技术、系统和产业结构和产品结构调整,经济转型现代钢铁行业在中国将逐步实现。
关键词:钢铁行业;整合;生态工业园;经济转型
1介绍
目前,全球生态环境恶化,和全球变暖及环境污染造成了极端的发生事件频繁。如果我们重复这个鲁莽的环境太大,力量和文明活力与环境和谐相处逐渐将丢失(1 - 8)。由于中国的增加工业化的快速增长国民经济,机会出现在钢铁行业。然而,作为一个结果,问题关于燃料、电力、交通、和环境问题变得更加严重。中国的工业化开始相比相对较晚和其他发达国家的地位是面对,从一开始,艰巨的任务试图赶上甚至超越这些发达国家工业化的努力。因此,这种快速的经济增长和繁荣代价的,高资本投资、重大消费的资源,并对环境产生重大影响。长期的对中国的生态和累积的影响和环境造成了经济上的行为的特点是强调短期经济profi t和忽视长期影响力影响对环境(9、10)。
钢铁行业的运作有双功能是,一方面,转换原材料和能源的钢铁产品,另一方面,实现经济以t(图1)[11]和增加价值。快速转换大量的能源和材料成非常大量的钢铁生产通过复杂过程的主要特征钢铁行业。
(1)资源和能源密集型行业。生产一吨钢铁消费的呼声0.6到0.8吨煤,1.5到1.55吨铁矿石和3到8吨淡水。
(2)大规模生产。基于年度能力,钢铁企业可分为的成绩8 - 1000万吨,6 - 800万1吨,3 - 400万吨,200万吨,等等。
(3)许多程序参与制造过程结构相当复杂。
(4)丰富的物质和能量流的制造过程。因此,复杂环境界面的形成。近年来,中国的行业经历了快速发展就是明证钢产量从大约200上升的事实几百万吨到2003年的近5亿吨2008年,将中国转变为一个重大钢铁制造的国家。中国的钢铁产量图2所示。与其他发达国家相比,中国钢铁行业的出现在一个非传统的、高度(按时间顺序)压缩模式。在中国,只有一个几十年到达的工业化水平相比其他发达而实现的国家的大约一百人年。一个相对完整的产业转换实现了在相对的时间在中国钢铁行业。中国成为一个世界上主要的钢铁生产国。但它导致了如下一系列复杂的问题(12 - 17):
(1)资源短缺。矿产资源短缺。在中国,每人均铁矿石资源只有42%的份额人均消费在世界范围内,一个情况主要依赖进口,在本身,不是一个以脸部用的钢铁行业影响力点。的进口铁矿石的数量已经超过了每年2亿吨,进口增长50%铁矿石的依赖。因此,行业成本效益受到严重影响铁矿石价格的上涨。在这方面,它是值得注意的是,虽然中国的石油供应只持续40年,铁矿石供应,然而,可以持续了247年。煤的短缺。虽然煤炭资源在中国相对丰富,所使用的炼焦煤在钢铁生产-27%的仅占25%总数是多少。炼焦煤储量的一半以上与实际气煤炼焦煤占只有19%,这一水平不能满足需求钢铁工业的发展。而中国负责世界上1/3的3.4亿吨钢铁年产量,从而发挥了仍然在这方面明显的作用,国家面临相关的出口煤和挑战外国企业竞争。废钢短缺。国内废钢供应2300万吨,包括国产和城市废钢加工,不是足量满足工业需求。水资源的短缺。中国的短缺水资源已经创造了一个紧急情况在小于人均年度份额的水2300立方米,加剧了铁的事实水和钢铁行业的巨大需求,占26.9%的水使用的吗整个工业部门。2006年,水的消耗约为5000万吨。与逐渐提高节水意识,重用率在重点企业已逐步增加。然而,仍然存在有总量的差距重用指数之间的中国和发达国家。因此,水将成为进一步发展的限制因素中国的钢铁行业。
(2)充分利用资源。从资源利用的角度效率,在中国,全面的能源每吨钢铁消耗量超过700公斤标准煤的15%高出-20%在发达国家。同样,淡水消费每吨钢铁约10吨,大约是1.5倍,在先进的吗外国国家。从的角度利用可再生资源,中国铁和钢铁行业有一个iron-tosteel比例高,除了电炉钢的低水平。的二次钢的比例仅为20%,这是50%低于国外先进国家。此外,有效的能源利用率钢铁行业的27%,其余的产生的73%的能量以热量流失在生产过程中。的回收率二次能源仍相对较低。
(3)生态环境恶化。从环境的角度看,比例污染通过放电的铁和钢铁企业91.4%,下跌8%在国外先进国家比发现。灰尘在工厂产能是每月39.8吨/平方公里,每月25吨/平方公里高于中发现的国外发达国家。此外,放电的废水和二氧化硫7.5 t和水平3.2公斤每吨钢铁,分别都是由钢相比更高在国外先进国家生产。随着经济的发展,越来越多的严格的要求由个人关心的健康和生存环境,作为一个结果是,许多国家将采取各种为了控制污染的水平的步骤。的钢铁行业将另外的话题限制能源消耗和排放污染物,特别是关于二氧化硫,废水和废物渣。内的能量
中国钢铁产业的结构,煤炭约占70%,结果二氧化硫是超过90%的总排放量。此外,我们不能忽视的二氧化碳排放将有助于提升的事实温室气体的含量。因此,钢产业有责任和义务满足污染物排放指标和环境能力需求。从一个工业经济的角度来看,钢铁行业是一个复杂的生态系统组成社会、经济和环境问题。像其他钢铁行业的复杂的生态系统,生态系统经历了以下三个阶段:
(1)I型生态,结束治疗:首先产生污染,然后处理它,目标以获得最大profi t不考虑资源消耗;
(2)II型生态、过程控制的概念:把注意力集中在治疗期间的污染然而生产过程忽视了经济复苏和治疗材料后续利用;
(3)第三类型生态、产品系统管理:也被称为“整个的过程管理”,包括原料提取,产品制造、产品使用和处置之后使用。产业的发展经济转型图3所示[16]。自1990年代以来,清洁生产的概念,绿色制造和工业生态学链接已经逐渐浮出水面,可持续产业的发展已成为越来越更重要的是。原材料、能源的需求,系统的产品和副产品汇集了在一个系统,以循环方式达到最大的使用资源和最小排放的污染(10号)。所有的这些提供了发展的基础钢铁行业的可持续发展。中国“十一五”规划的目标需要能源消费,工业用水量,和主要污染物排放单位GDP下降了20%,30%和10%分别在2010年,而全面工业固体废物利用率的需要增加到60%。不幸的是,它非常疑难达到这些目标,从现在开始的性能,因为指数提到上面的形式限制和不变的配额[12]。由于国内和国际压力,将提出更高要求第12个五年计划。因此,实用和有效的必须采取措施,更大的努力应用;否则,它将很难实现期望的目标。它已成为明显工业生态学原理,它必要追求循环经济的道路。可持续发展的实现中国钢铁产业的策略或eco-transformation势在必行。
2 解决方法
2.1总体思路
生态工业模拟功能自然生态系统建立工业生态链由生产者——消费者——减少在低成本、低价格、低(或无)污染。它可以实现协调共存与生态环境。基于工业生态学原理和概念循环经济,集成的新方法材料、能源集成、水系统集成和共享的信息和设施提出了。通过转换的抛光工艺农业气象学、系统和产业结构和产品结构调整、新产业模式是构成的经济转型现代钢铁工业将逐步实现中国框架和实现的产业转型在图4所示,微型计算机体积很小。通过发展生态产业或构造基于生态工业园、人类活动工业经济活动可以实现和谐,平滑、稳定、连续的融合自然系统的代谢过程的材料逐渐22日至26日进行的。
2.2循环经济的模式
发展循环经济的目标钢铁工业是实现的“最大化”资源和能源的使用,以及“最小化”通过建设污染物的排放四个循环系统,包括资源,能源、水、冶金渣和固体废物。钢铁生产功能扩展以市场为导向的企业在这样一种方式以ts不仅钢铁生产过程,还有其他功能,如能量转换、固体废物处理和提供相关行业的新材料,目标生成的发行量小,介质和大型的物质和能量水平。的基本为发展循环的框架模型经济是描绘在图7(27、28)。
2.3工业代谢分析和生命周期
评估(LCA)[29]工业代谢分析方法建立生态工业是一种有效的系统分析方法,通过分析系统结构和功能模拟和分析输入和输出信息的机制生态产业系统。“生命周期”一词是指一个概念需要评估的公平、全面的评估原料生产、制造、分销、使用和处置包括所有交通干预必要步骤或由产品引起的的存在。它可以用来优化环境单个产品的性能(生态设计)或优化的环境绩效公司。
2.4规划和生态设计
重新计划和现有的生态设计企业,从事定量以及当前的定性的综合评价通过生命周期影响评价工业系统和能源生态工程的分析可以帮助确定短期和长期的企业发展目标的实现可持续的钢铁工业。
2.5构建生态工业园或共生网络生态工业园
包括沟通的产品和服务。它是最好的形式的交换空间和时间的副产品。它由各种各样的中小企业,有时辅以少量的更大的产业。由材料集成,能量集成、水系统集成技术集成、共享设施和信息实现经济有效率不熟悉和经济吗同时以ts。
3结果
必须采取很多方法来实现的经济转型钢铁行业。本研究主要循环经济和建设的共生链。结果如下。
3.1循环经济模式
3.1.1内部小流通企业
小流通的促进清洁生产,减少的材料消耗产品和服务,除了减少浪费在初选中放电及相关企业钢铁行业是循环经济的一种形式在一个企业。例如,烧结在后续生产使用合适的大小高炉内,而剩下的材料或不受欢迎的烧结产品返回再烧结,减少生成的目标和废物的排出。电弧炉过程主要生产过程减少废料饱和压力,另一方面,减少能量消费。核不扩散的煤气通过使用气体和尘埃收集设备在铁和一些产钢植物。环境减少污染和可用的材料中间可能会被其他公司重用。此外,铁资源通过利用钢铁厂100%的回收率生产流程。
3.1.2中级或介质循环中
企业中级或介质循环,通过材料、能源和信息集成企业之间通过网络在生态工业园,导致建立一个工业共生的模仿自然生态系统。介质循环转换从一个特定的副产品或废物企业进入另一个所需的原材料公司从而提高不可再生的效用资源和减少生态工业发展带来的影响。因此,可口可乐公司焦炉煤气焦化生产的植物,从钢铁厂高炉煤气产生,从炼钢厂转炉炉气不再释放到大气中,自定义。相反,他们现在收集的采气工艺清洁生产设备后续流程通过企业内部小循环,然后转移到发电厂发电吗它可以被重定向到整个钢铁经济工业。这个生态链构成典型的工业和相互以脸部用的共生钢铁生态公园内的关系。此外,有多余的电能在网格输出。
3.1.3大社会和之间的循环
企业大型流通是指循环利用率生态之间的原材料和能源公园和其他行业在社会。渣从内部企业生成公园可以发送到制砖的活。同样,在社会有可能浪费钢铁作为钢铁高炉的原料。至于电力,多余的电能被送到社区需要电权力。钢铁行业也有选择将废弃物从社会的生成使用。例如,可以用作塑料垃圾高炉的原料。从经济的观点,这种类型的浪费将会导致在高等利润在一个特定的经济结构,同时减少有害的影响环境和社会。
3.2建设共生链
3.2.1材料集成
基于规划的结果,相互关系在上游和下游之间可以确定。此外,方向,数量和质量的材料fl噢可以调整符合要求的材料供给和需求,也符合过程集成技术的应用为了完整的生态建设链和网络资料的过程流。资源回收或一步利用需求被认为是为了减少消费的物质资源。材料的集成技术包括以下三个因素:
(1)应该实现清洁生产在企业。
(2)在企业中,废弃物或副产品
可以利用潜在的原材料吗相互的优势优化利用一切物质的减少在公园里有毒物质通过材料、能量和信息交换。
(3)充分利用有关的信息
材料要求形成进项区域外的公园公园里可以发挥作用的链接整个循环经济,扩大空间原材料和能源循环。一个交流和配送中心材料和废物作为企业和社会之间的联系企业材料和交换副产品和废物回收利用,从而获得更高的附加价值。主要工业结构是确定的发展的要求循环经济在钢铁行业中,与某些企业的特点。因此,大量副产品工业连锁企业也会被发现在企业间通过利用率之间的上游和下游的流动副产品和废物。此外,据材料供应和需求的要求和材料fl噢,fl噢率和构成调整完成生态的建设通过使用系统工程链技术。在这方面,三种不同的材料流确认如下。
(1)非能源物质流,即流动烧结、热金属、钢铁、辅助材料和其他非能源材料。在这种情况下,回收利用产业链的废物渣可以构造充分利用高炉矿渣和转换器矿渣微晶玻璃材料生产、矿渣粉、矿棉、矿棉产品高附加价值,通过开发和应用现代粉末处理技术和新建筑材料生产技术。
(2)能源和物料流,包括流的煤、蒸汽、天然气、电力、水和其他能源材料。
(3)污染fl噢,包括烟尘的二氧化碳,二氧化硫、氮氧化物、灰尘、残渣和其他污染物。基于上述描述的过程,它是可能的构建相关材料生态链。
3.2.2水系统集成
按照圆形的3 r原则经济和减少的节水理念”,生态资源恢复和循环”可以实现转换的用水量通过结合钢铁行业“源削减、过程控制结束治疗”方法。在企业中,干气除尘,干、鼓渣、造粒方法低水分烧结,封闭循环冷却水和可以开发和实施遵循“减少”的原则控制和减少废物产生源。企业,以及各种流程,合理的水链接和梯级利用通过遵守“回收”原则旨在提高利用率水回收。企业与社会之间新水源开发
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