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化工業(yè)節(jié)能減排的路徑探索論文
化工企業(yè)生態(tài)足跡
生態(tài)足跡法也即是通過(guò)將資源和能源消耗共同轉(zhuǎn)化為提供這些物質(zhì)生產(chǎn)所需要的土地面積，該算法提供了比較和測(cè)量人類經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求，以及該需求于自然生態(tài)系統(tǒng)承載能力間差距的物理測(cè)量方法，操作性較強(qiáng)，且易于理解。生態(tài)足跡指數(shù)計(jì)算中，根據(jù)生態(tài)生產(chǎn)力的不同將各種資源和能源消費(fèi)項(xiàng)目劃分為以下6類生物生產(chǎn)土地面積：可耕地、化石燃料土地、林地、草場(chǎng)、水域及建筑用地。由于這6類生物生產(chǎn)土地面積的生產(chǎn)力不同，計(jì)算出的各類土地面積不能進(jìn)行直接合計(jì)，需要在生態(tài)足跡計(jì)算中選用一個(gè)具有相同生態(tài)生產(chǎn)力的面積，均衡以上6類生物生產(chǎn)土地面積的生產(chǎn)力。Wachernagel通過(guò)借助世界平均生產(chǎn)力和均衡因子的概念來(lái)將上述不同的6類生態(tài)生產(chǎn)力的生物生產(chǎn)土地面積折算成為“以世界平均生態(tài)生產(chǎn)力為前提基礎(chǔ)的生物生產(chǎn)土地面積”，并將其作為生態(tài)足跡的基礎(chǔ)度量單位，使不同的6類土地面積可實(shí)現(xiàn)橫向合計(jì)。其計(jì)算模型可參照公式（式略）式（1）中，EF為總生態(tài)足跡；N是人口數(shù)量；ef為人均的生態(tài)足跡；i代表投入的類型和消費(fèi)商品類型；n為消費(fèi)商品的項(xiàng)目數(shù)量；ia也即是i種交易商品所折算的生態(tài)生產(chǎn)面積；而式中iC則代表i種商品的人均消費(fèi)量；iP也即是i種消費(fèi)品的平均生產(chǎn)能力。在其指標(biāo)計(jì)算當(dāng)中，將各種能源消費(fèi)項(xiàng)目和資源折算為上述6種生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，并將此再分別乘以相應(yīng)的均衡因子，便可得到所要計(jì)算的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。這種基于Wackenrnagel提出的綜合法是當(dāng)前生態(tài)足跡中最為成熟的算法之一，應(yīng)用范圍也最為廣泛�；诖�，本文分別構(gòu)建化工原料、能源、工業(yè)用地、水資源、以及工業(yè)固體廢棄物生態(tài)足跡的計(jì)算方法，在對(duì)我國(guó)化工生態(tài)足跡進(jìn)行計(jì)算時(shí)，只需將其6項(xiàng)內(nèi)容簡(jiǎn)單相加即可。能源生態(tài)足跡的計(jì)算方法為確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性，首先必須實(shí)現(xiàn)能量投入的可持續(xù)性，顯然通過(guò)依靠非再生的化石能源是不科學(xué)的選擇。其次應(yīng)優(yōu)先選擇生物圈中循環(huán)的碳，盡量不去開(kāi)發(fā)沉積的碳儲(chǔ)備，以防增加大氣中的碳含量。由Wackenrnagel&Rees的估算我們可知，每年每公頃生物生產(chǎn)力的土地約能產(chǎn)生80GJ/hm2的乙醇凈生產(chǎn)（能地比）。因此，本文計(jì)算采用以乙醇為轉(zhuǎn)換媒介來(lái)計(jì)算化石燃料用地的生態(tài)足跡，即：公式（2），同時(shí)結(jié)合《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》中能源消耗總量數(shù)據(jù)信息資料，根據(jù)國(guó)家財(cái)政部、發(fā)改委文件《節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南》（發(fā)改環(huán)財(cái)）中規(guī)定的熱力當(dāng)量值，另外還應(yīng)結(jié)合化石能源地均衡因子，以此來(lái)計(jì)算出化工企業(yè)的生態(tài)足跡。（式略）式（2）中，1a能源地均衡因子，e表示為消耗的噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而v則表示1kg標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的能量，h代表能地比�；すI(yè)用水生態(tài)足跡的計(jì)算水是化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的資源。從當(dāng)前工業(yè)用水項(xiàng)目來(lái)看，可將其用水分為：制造本身的用水、冷卻用水、產(chǎn)品用水、清潔用水等。當(dāng)前工業(yè)用水生態(tài)足跡指工業(yè)企業(yè)為維持產(chǎn)品生產(chǎn)活動(dòng)所消耗的各種水資源而需占用的生物生產(chǎn)性土地的面積。結(jié)合本文案例，由于該企業(yè)用水量主要是污水處理和輸送用水，因此，可以將企業(yè)的用水量通過(guò)電力能源計(jì)算出其工業(yè)用水的生態(tài)足跡。根據(jù)公式（2）計(jì)算出電力用水的生態(tài)足跡即可計(jì)算出工業(yè)用水的生態(tài)足跡�；すI(yè)用地生態(tài)足跡的計(jì)算化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要配備相應(yīng)的庫(kù)房、生產(chǎn)車間等其他附屬設(shè)施，這些設(shè)施所占用的土地被稱為工業(yè)用地。一旦某些土地被劃撥為工業(yè)用地，其自身所具有的生物生產(chǎn)能力將長(zhǎng)期或永久性的剝奪，實(shí)際上化工用地就是對(duì)生態(tài)環(huán)境的一種占用，是生態(tài)足跡必須進(jìn)行計(jì)算的重要項(xiàng)目。結(jié)合本文案例，根據(jù)實(shí)際調(diào)查該化工企業(yè)的占地面積乘以建筑用地的均衡因子，即可計(jì)算出該企業(yè)的建筑用地的生態(tài)足跡�；すI(yè)固體廢棄物生態(tài)足跡的估算化工工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中固體廢物的產(chǎn)生是必然的，然而這些固體廢棄物并非全部都能被綜合再利用，有的或被處置與排放，也有的或被貯存。而若將其進(jìn)行排放、貯存等方式處理，勢(shì)必會(huì)占用大量土地資源，通常這種固體廢棄物的占用是一種永久性的行為，其性質(zhì)基本與建設(shè)用地性質(zhì)等同�；诖�，根據(jù)化工行業(yè)固體廢物的產(chǎn)生量，結(jié)合《中國(guó)環(huán)境年鑒》給出的化工產(chǎn)業(yè)固體廢棄物所占用的土地面積，并將其乘以建成地均衡因子，由此便可得出化工工業(yè)固體廢棄物的生態(tài)足跡估算結(jié)果，（式略）式（3）中，u為單位化工工業(yè)固體廢棄物排放或貯存等處理方式所占用的土地面積，y為化工企業(yè)固體廢棄物的產(chǎn)生量。
實(shí)例分析
本次以運(yùn)城某化工廠為例，此化工廠以生產(chǎn)合成氨、尿素為主（1830項(xiàng)目），通對(duì)該公司進(jìn)行實(shí)地調(diào)查取得2011年的各項(xiàng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行計(jì)算分析，最后得出該企業(yè)生態(tài)足跡。2011年該企業(yè)合成氨與尿素產(chǎn)量及原料消耗如表1所示，尿素產(chǎn)量為205247。18噸，合成氨產(chǎn)量為344766。75噸（如表1所示）。根據(jù)2011年企業(yè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算并得到各個(gè)賬戶的生態(tài)足跡結(jié)果如下所示：（1）原料的生態(tài)足跡，該項(xiàng)目主要原料為煤、焦?fàn)t氣，還有硫酸、碳酸鈉、催化劑等，后幾類原輔材料其與煤和焦?fàn)t氣用量相比來(lái)說(shuō)非常少，因此在計(jì)算原料的生態(tài)足跡的過(guò)程中，主要采用煤和焦?fàn)t氣的消耗總量來(lái)計(jì)算原料的生態(tài)足跡。公式（2）式中均衡因子a1=1。1，e為該化工廠消耗的煤的總量約為127580噸，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤量為114822噸，1千克標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生2。926×107焦耳的能量，h能地比為80GJ/hm2，計(jì)算出原料煤的生態(tài)足跡為4。6×104hm2。該企業(yè)的焦?fàn)t氣的用量246385541立方米，根據(jù)《節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南》折算成標(biāo)準(zhǔn)煤量為147831。3噸標(biāo)準(zhǔn)煤，再根據(jù)公式（2），計(jì)算出焦?fàn)t氣的生態(tài)足跡為5。9×104hm2。（2）能源的生態(tài)足跡該企業(yè)消耗的主要為電力，電力的生態(tài)足跡計(jì)算過(guò)程中，將公式改成：EFe=a1×q×w/h（式4）q為電力的消耗量，w為1千瓦時(shí)所產(chǎn)生的生物生產(chǎn)性能量為3。6×106焦耳2011年該企業(yè)生產(chǎn)電力消耗總量約為3。4×108千瓦時(shí)，根據(jù)公式（4）計(jì)算出該企業(yè)電力生態(tài)足跡為1。7×104hm2。（3）水的生態(tài)足跡該企業(yè)2011年工業(yè)用水主要是合成車間、尿素車間、空分車間以及污水處理站，其用電量見(jiàn)下表3。根據(jù)公式（2）均衡因子a為0。2，計(jì)算出該化工廠水的生態(tài)足跡為0。2×104hm2。（4）化工工業(yè)用地生態(tài)足跡根據(jù)實(shí)地調(diào)查，該廠實(shí)際占用土地面積為33。33hm2，工業(yè)用地的生態(tài)足跡為93。32hm2。（5）垃圾生態(tài)足跡企業(yè)全年產(chǎn)生的工業(yè)垃圾量大約為5萬(wàn)噸/年。工業(yè)固體廢物一般都是填埋處理，本文按照處理1t垃圾約需占用1m2來(lái)計(jì)算。因此，根據(jù)公式（3）計(jì)算出垃圾的生態(tài)足跡為16。5hm2。該化工廠生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果如表4。從上表可以看出該企業(yè)的生態(tài)足跡為12。3×104hm2，其中原料生態(tài)足跡占的比重最大，其次為能源的生態(tài)足跡。該企業(yè)原料主要為煤和焦?fàn)t氣，也屬于化石燃料，因此可以看出該企業(yè)要想降低生態(tài)足跡，提高生態(tài)效率，應(yīng)該主要從原料，能源這2個(gè)方面制定出相應(yīng)的措施。例如提高該企業(yè)的能源利用率，開(kāi)發(fā)新型的能源，降低傳統(tǒng)能源的消耗量，其次，提高該企業(yè)對(duì)水資源的利用率，同時(shí)減少該企業(yè)建筑用地面積等等都可以使得該企業(yè)實(shí)現(xiàn)建設(shè)生態(tài)工業(yè)的目的。
數(shù)據(jù)分析
根據(jù)查閱資料，山西省的人均生態(tài)承載力為0。77hm2/人，該企業(yè)的人均生態(tài)足跡為123hm2/人該企業(yè)的人均生態(tài)足跡為123hm2，山西省的人均生態(tài)足跡為0。77hm2，該企業(yè)的生態(tài)足跡遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于山西省的平均生態(tài)承載能力，是其175倍，直接反應(yīng)出該企業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境占用相當(dāng)嚴(yán)重，而足跡中幾乎主要是原料，能源的消耗量，因此，在建設(shè)新型的生態(tài)企業(yè)中應(yīng)著重從化石能源入手，減低企業(yè)對(duì)不可再生資源的消耗，提高煤等資源利用率，同時(shí)督促企業(yè)向新型資源方面轉(zhuǎn)型，建設(shè)生態(tài)工業(yè)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)可獲得性為前提基礎(chǔ)，并以此構(gòu)建了適合化工工業(yè)生態(tài)足跡估算的簡(jiǎn)單工具，為從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)為化工工業(yè)提供一種可以量化的生態(tài)足跡估算方法。并根據(jù)案例分析，將企業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響定量化，計(jì)算出某一化工企業(yè)的生態(tài)足跡，對(duì)于企業(yè)生態(tài)足跡的計(jì)算提供了可操作性依據(jù)，這種方法具有內(nèi)涵深刻、表述形象和計(jì)算簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，它為評(píng)價(jià)企業(yè)以及各個(gè)行業(yè)的環(huán)境影響提供了科學(xué)的題材、方法和定量指標(biāo)。為其他行業(yè)的可持續(xù)發(fā)張?zhí)岢鲂碌乃悸贰５�，本文在�?jì)算企業(yè)的生態(tài)足跡的基礎(chǔ)上還有些不足之處，例如企業(yè)的廢氣二氧化硫等大氣污染物未被涉及，由于國(guó)際中還沒(méi)有對(duì)化工企業(yè)中的大氣污染物的生態(tài)足跡計(jì)算提出統(tǒng)一的模型，希望國(guó)內(nèi)學(xué)者在本文的基礎(chǔ)上提出寶貴的建議。
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