清洁生产的特点
①战略性。清洁生产是污染预防战略,是实现可持续发展的环境战略。作为战略,它有理论基础、技术内涵、实施工具、实施目标和行动计划。
②预防性。传统的末端治理与生产过程相脱节,即先污染,后治理;清洁生产从源头抓起,实行生产全过程控制,尽最大可能减少乃至消除污染物的产生,其实质是预防污染。
③综合性。实施清洁生产的措施是综合性的预防措施,包括结构调整、技术进步和完善管理。
④统一性。传统的末端治理投入多、治理难度大、运行成本高,经济效益与环境效益不能有机结合;清洁生产最大限度地利用资源,将污染物消除在生产过程之中,不仅环境状况从根本上得到改善,而且能源、原材料和生产成本降低,经济效益提高,竞争力增强,能够实现经济效益与环境效益相统一。
⑤持续性。清洁生产是个相对的概念,是个持续不断的过程,没有终极目标。随着技术和管理水平的不断创新,清洁生产应当有更高的目标。
三、节约型企业的含义
对于节约型企业的含义,现在还没有固定的说法。但是对企业本身来说,节约型企业的含义却非常深刻。我们现在讲的节约型社会,是指在生产、流通、消费各种领域中通过采取法律的、经济的和行政的等等综合措施提高资源的利用效率,以最少的资源消耗来获得最大的经济和社会的收益,保障经济社会的可持续发展。因此,简单来说,节约型企业应该是资源消耗少、成本水平低、科技含量高、经济效益好的企业。
其中节约两个字具有双重的含义:第一,对相对浪费的解释;第二,要求在经济运行中对资源需求实行节量化,在生产和消费中用尽可能少的资源或者利用可再生的资源,创造相同的财富或者更多的财富。从这个含义上来说,节约型企业是我们追求的目标。加强成本管理是建设节约型企业的一个目标之一,目的是使企业获得更多的效益。但是节约并不一定就意味着控制成本而限制发展。创建资源节约型社会、创建资源节约型企业是一个全社会的工程,需要全社会的努力,其中政府是一个很重要的因素。政府起领导、导向的作用。为了促进这项工作开展,我们国家的有关部门正在考虑拟选一批资源消耗大、在国民经济中发挥着重要作用的企业予以重点监测,考虑从中央企业里选出一批重点存在节能降耗空间的企业,加强他们对资源消耗的管理。
发展节约型社会,建设节约型企业,首先是资源的节约。节约型社会首先是资源节约型社会,节约型企业首先是资源节约型企业。建立资源节约型社会的必要性是由资源的有限性决定的。地球上任何一种自然资源都是有限的。据有关资料显示,地球上尚未开采的原油储藏量已不足2万亿桶,可供人类开采时间不超过95年。在2050年之前,世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间,煤炭也将消耗殆尽,矿物燃料供应面临枯竭。另据有关资料,世界上的森林到1998年为止,已经消失了一半,而且还在以每年1600万公顷的速度减少。有关调查表明:地球上有3.4万种野生植物即将灭绝,这个数字占世界各地已知的蕨类植物、松柏类植物和开花类植物总数的12.5%。到2025年,全世界2/3的人口将受到用水短缺的影响,也就是说,世界上的绝大多数人都必须掂量着用水。与其他国家相比,我国资源短缺问题更加突出。我国人均土地只有世界平均水平的一半;在全国600多个城市中,有400多个城市供水不足;到2010年,我国现有的45种主要矿产中可以满足经济社会发展需要的仅有21种。日益严重的资源短缺决定了我们必须建立资源节约型社会。
建立资源节约型社会是我国实现现代化的必然选择。我国社会主义制度建立在社会生产力不发达的基础之上,要缩短与发达国家的差距,实现现代化,必须长期坚持艰苦奋斗、勤俭节约。而建立资源节约型社会,是长期坚持艰苦奋斗、勤俭节约的必然选择。
节约资源是人类社会发展的永恒主题。人类需求的无限性与资源的有限性之间的矛盾是人类生存的永恒矛盾。即使在古代社会,人口少,资源相对丰富,但因人们创造财富的能力有限,这一矛盾仍然存在。唐朝诗人白居易说:“天育物有时,地生财有限,而人之欲无极。以有时有限奉无极之欲,而法制不生其间,则必物暴殄而财乏用矣。”可见,古人就已认识到人类需求的无限性与资源有限性之间的矛盾。到了今天,这一矛盾就更加突出,因而更加需要节约资源。
能源的紧缺问题是世界性的问题,同时,对于我国更是长期制约国民经济发展的一个突出问题。能源的紧张需要全社会来关注。节约要落实到每一个环节、每一个人。同时,我们也要发展更多的新型能源,比如风能、煤变油,甚至将来更多地使用核能。从长远来看,必须把节约和技术创新有机地结合起来,才可能从根本上缓解能源紧张问题。
四、余热资源
在各种类型的企业中,余热资源大量而普遍存在,特别在钢铁、石油、化工、建材、轻工和食品等行业的生产过程中都存在着丰富的余热资源,被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源,因此充分利用余热资源是企业节能的主要内容之一。
在各种生产过程中,往往会生成具有热能、压力能或具有可燃成分的废气、废汽、废液等产物,在不少化学工艺过程中,还会有大量化学反应热释放出来。有些产品还可能会大量地物理显热。这些带有能量的载能体都称为余能,俗称余热。这些余热资源可用于发电、驱动机械、加热或制冷等,因而能减少一次能源的消耗,并减轻对环境的热污染。
能量有品位的高低,而热能是属低品位的能,它也可用从它转换为高品位能和直接利用时的难易程度或作用大小来区分其量的高低。通常用温度高低来评价热能品位是一种比较简单和直观的方法。获得热量的温度越高,则利用方便;温度低的热量利用就困难。当温度低到环境温度时,它就无法利用了。
我国工业企业的余热利用潜力很大,余热利用在当前节约能源中占重要地位。余热资源的回收利用要求工艺上需要、技术上可行、经济上合理和保护环境,因此不是件轻而易举的事。如何应用当代最新科学技术充分利用余热资源是摆在我们面前的重要任务和研究课题。
余热资源是指在目前条件下有可能回收和重复利用而尚未回收利用的那部分能量。它不仅决定于能量本身的品位,还决定于生产发展情况和科学技术水平,也就是说,利用这些能量在技术上应该是可行的,在经济上也必须是合理的。例如欲回收100℃以下的低温余热,就要有解决相应技术难题的能力;要从高温高腐蚀性介质中回收余热,首先必须有耐热耐蚀性很强的材料等。因此,余热资源的数量是随着生产和科学技术的发展水平而不断变化的。
必须指出,余热回收固然很重要,但最根本的问题还在于尽量减少余热的排出,这方面的主要措施是降低排烟温度,减少冷却介质带走的热量,减少散热损失,提高热工设备本身的效率等。
余热资源分类
1.按来源划分
按余热资源的来源不同可划分为如下六类。
(1)高温烟气的余热
这种余热数量大,分布广。高温烟气余热分布在冶金、化工、建材、机械、电力等行业,如各种冶炼炉、加热炉、石油化工装置、燃气轮机、内燃机和锅炉的排汽排烟,某些工业窑炉的高温烟气余热甚至高达炉窑本身燃料消耗量的30%~60%。它们温度高、数量多,回收容易,约占余热资源总量的50%。
(2)高温产品和炉渣的余热
工业上许多生产要经过高温加热过程,经高温加热过程生产出来的产品如金属的冶炼、熔化和加工,煤的汽化和炼焦,石油炼制以及烧制水泥、砖瓦、陶瓷、耐火材料和熔化玻璃等,它们最后出来的产品及其炉渣废料都具有很高的温度,达几百至1000℃以上,通常产品又都要冷却后才能使用,在冷却时散发的显热就是余热。这部分余热往往占设备燃料消耗量的比重较大,如炼钢炉渣显热占冶炼燃料热的2%~6%,有色金属冶炼炉渣占10%~14%。我国每年由冶金炉渣带走的热量相当于2兆吨标准煤。从每吨热焦炭中可回收的热量相当于40千克标准煤,每吨热钢坯可回收显热67兆焦,相当于加热量的1/4。现在炼钢工业中采用的干法熄焦、连铸、热装连轧等新工艺,就是回收这部分余热。高温产品和炉渣的余热约占余热资源总量的6%~4%。
(3)冷却介质的余热
为保护高温生产设备,或生产工艺的需要,都需要大量的冷却介质。常用的介质是水、空气和油。它们的温度受设备要求的限制,通常较低,如电厂汽轮机冷凝器的冷却水,不能超过25℃~30℃,内燃动力机械的冷却水大约为50℃~60℃;温度最高的是冶金炉和窑炉冷却水,也不过80℃~90℃。因此,对这部分低温余热的利用比较困难,需要较大的设备投资,如利用热泵或低沸点工质动力设备等。不过这部分余热量还是相当多的,约占余热资源总量的15%~23%。如冶金炉的冷却介质余热占燃料消耗量的10%~25%,高炉占2%~3%,凝汽式发电厂各种冷却介质带走的热量约占其燃料消耗量的50%。
(4)可燃废气、废液和废料的余热
生产过程的排气、排液和排渣中,往往含有可燃成分。这种余热约占余热资源总量的8%。如转炉废气、炼油厂催化裂化再生废气,炭黑反应炉尾气、造纸生产中的纸浆黑液,以及煤焦油蒸馏残渣等。
(5)废汽、废水余热
这是一种低品位蒸汽及凝结水余热,凡是使用蒸汽和热水的企业都有这种余热,这部分包括蒸汽动力机械的排汽(其余热占用汽热量的70%~80%)和各种用汽设备的排汽,在化工、食品等工业中由蒸发,浓缩等过程产生的二次蒸汽,还有蒸汽的凝结水、锅炉的排污水以及各种生产和生活的废热水。废水的余热约占余热资源的10%~16%。
(6)化学反应余热
化学反应余热主要存在于化工行业,它是一种不燃料而产生的热能,它占余热总量的10%以下。例如硫酸制造过程中利用焚硫炉或硫铁矿石沸腾炉产生的化学反应热,使炉内温度达到850℃~1000℃,这部分热量可用于余热锅炉生产蒸汽,约可回收60%。
由上述可知,余热的来源各异,不同工业行业的余热性质和数量相差很大。据估计,冶金部门总余热资源占其燃料消耗量的50%以上,机械、化工、玻璃搪瓷、造纸等企业占25%以上。
2.按温度划分
(1)高温余热
高温余热指温度高于500℃的余热资源。属于高温范围的余热大部分来自工业炉窑。其中有的是直接燃烧燃料产生的,如熔炼炉、加热炉、水泥窑等;有的主要靠炉料自身燃烧产生的,如沸腾焙烧炉、炭黑反应炉等。国外城市垃圾热值为3349~10465千焦/千克,离开焚烧炉的烟温达到840℃~1100℃,可以回收利用。
(2)中温余热
温度在200℃~500℃之间的余热资源属中温余热。各种热能动力装置及某些炉窑设备中的高温气体在燃烧室或炉膛中做功或传热后排出的气体一般在中温范围内。这档余热温度比较适中,有些可以继续做功,有些可生产蒸汽或预热空气等,利用前景良好。
(3)低温余热
温度低于200℃的烟气及低于100℃的液体属于低温余热资源。
低温余热的来源有两个方面:一是有些余热在排放时本身的温度就是低的;另一方面是在高温、中温余热回收中仍然会有剩余的低温余热排放,由于低温余热回收时温差小,换热设备庞大,经济效益不太明显,回收技术也较复杂,因此过去对此不予重视。但当低温余热面广量大时,回收总量也十分可观。随着能源的短缺和科技的进步,近年来对低温余热的回收利用日益重视并取得了进展。
可资利用的余热资源
我国可资利用的余热资源非常丰富。据不完全统计,主要行业工业余热约占工业总能耗的15%。
(1)冶金工业
总体来看,钢铁工业可回收的余热资源约为总能耗的50%。一座现代化的钢铁厂所排放出来的能量有40%存在于各种介质的高温气体中,15%是低温蒸汽和热水,还有10%为辐射损失,可见其节能潜力很大。
(2)石油工业
石油加工过程中需消耗燃料、蒸汽、电力等各种能源。据石油工业部统计,每加工1吨原油平均消耗燃料(油及气)42.42千克,蒸汽570千克,电力34.5千瓦/时。将它们统一折算相当于358×104千焦,其中50%以上的能源消耗是通过各种油加热炉和蒸汽锅炉的烟气热;被空气冷却器和水冷却器排放而损失掉的,其中相当一部分还比较集中,可以利用。例如一座年产250万吨的炼油厂,通过空冷、水冷和烟道三方面排走的热量高达每小时480×106千焦,其温度都在100℃~550℃范围内。