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节能减排催生新产业

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编者按: 面对世界油价高企和地球变暖的严峻局面,人类生产、生活环境正受到前所未有的压力与挑战。因此,节能减排,正成为全球应对能源危机和地球变暖的重要举措。不过,除了加强节能减排外,如何寻找新的替代品和科学开发新能源产业,则是更为迫切的问题。令人欣喜的是,目前,在我国强制性实施节能减排目标责任制的同时,一些企业和单位,通过一系列技术创新、产业创新和结构调整,又在全社会催生和形成了一批新产业。本文向读者介绍了这方面的一些成果,很值得参考。

节能减排已成为世界发展的重要目标。我国已将节能减排列为重要的经济社会发展指标,对各级政府和各类企业进行考核与评价。节能减排指标是一组约束性指标,对耗能大户、污染大户甚至是依法强制性执行的指标。由于国家一系列节能减排政策的实行和建设资源节约型、环境友好型社会的要求,我国依法强制性关闭了一大批能耗高、污染严重的小火电、小焦化、小电石、小冶炼、小炼钢、小水泥、小矿山、小造纸企业,通过依法关闭、压缩过剩产能、调整产业结构,实现节能减排目标。在全社会强制性实施节能减排目标责任制的同时,在政府节能减排的社会导向推动下,通过一系列技术创新、产业创新和结构调整,正在全社会催生和形成一批新产业。

节能新产业门类众多

在节能方面,世界各国的科学家和工程技术专家,围绕在社会生产、社会消费各环节、各领域的节能目标,通过支持、鼓励节能的制度创新,产业发展思路创新,设计思路创新,生产过程优化和产品技术创新,已在全世界催生形成一批新产业。

1.以LED为代表的半导体照明产业,就是利用先进的LED技术发展的新一代节能灯具、灯饰等照明产品,与传统的照明产品比可节省90%的电。这一新兴产业正在国内外向集群化发展。

2.以提高电动设备、机械的功率因数为代表的,能够满足各种电动装置、装备机械的功率补偿电器产品正在系列化。目前世界各国已开发出许多这样的产品。

3.以洁净煤联合循环发电等技术为代表的节煤发电装置,已使世界上每度电耗煤由500多克下降到300多克,在生产二次能源的过程中不断减少对一次能源的消耗。这些技术正在世界范围实现产业化。

4.以能量回收装置为代表的大型气体压缩系统设备,将做功后剩余热能,回收再用于驱动原始做功设备,达到最大限度节能的目的。例如陕鼓集团的轴流式压缩机及一体化的能量回收装置。这类节能新产品也在全世界的大型石油化工、天然气化工、煤化工、盐化工、大型钢厂等得到广泛使用。

5.大型硫酸生产过程,利用放热反应产生的热能发电,再用于生产过程,以减少单位产品整体能耗的技术改造项目,已在大型硫酸生产企业得到广泛推行和实施。

6.大型空冷燃煤发电机组,通过空冷装置,大量节约循环冷却水资源,从而大大减少了水资源抽取、处理、循环、排放、清污过程中的能耗。另外,大型电厂、化工企业利用先进的水处理工艺,将闭路循环水处理的杀菌、杀藻、除垢、缓蚀的功能助剂进行科学复配,大大提高了闭路循环水的排放浓缩倍数,使许多高耗水的大型企业闭路循环水系统的补充用水减少50%以上。

7.为了实现汽车节能的目的,世界上正在推行以镁合金等代替钢生产汽车零部件,达到汽车节能减重的目标。由此引发了世界范围镁及镁合金产业的飞速发展。

8.为了达到建筑物节能目标,全世界建筑材料科学家们开发了能充分利用太阳能和隔热性能好、导热系数小的类似太阳能屋顶材料、新型墙体材料以及门窗、节能砖、节能灯等新产品。新型建筑节能产品五花八门,不胜枚举,今后人类还会不断发明和制造出更多节能建筑新材料和新产品。

9.为了达到建筑物节能目的,科学家们正在利用地热泵原理,通过在建筑物地基设计、构筑“U”形空气和水的循环设施及装置,达到冬暖夏凉的效果。这类节能设计思想及工程技术已开始得到广泛应用。

10.利用自然能源节约二次能源新技术,正在形成一批新产业。例如太阳能、风能、地热能、潮汐能、水能利用新技术的产业化等。再比如技术专家正在研究和设计的满足农村居民生产、生活需要的现代化的,能够充分利用家庭生产、生活过程中的生物能源资源、太阳能和风能资源,结合节能建筑新技术、节能建材新技术、节能建筑新产品、节能生产、生活新产品,集成创新和应用,形成可工厂化生产的标准化的、各具特色的新农村一体化的现代民居设施、大棚设施和以家庭为单元的封闭型、循环型生产生活装置与设施。

11.专家们正在研究的应用于大型转动设备的磁悬浮轴承装备。磁悬浮轴承可达到节能和减少大型重载轴承在使用过程中的热喷涂金属、刮轴瓦等一系列高昂的维修成本。

12.为了节能人们正在开发保温性更好的管道保温新材料和耐火新材料、耐火新炉料。为了减少高温炉子的热量损失,科学家们还研究出了喷涂在炉壁上的耐高温远红外涂料产品。

13.为了减少日常居民生活用电成本,降低能耗,人们开发出了各种各样的电磁、微波新产品。这类产品在现代家电族群中已成为庞大产业集群。

14.为了节约或减少使用日益短缺的石油资源,人类首先想到利用相对丰富的煤资源,以南非萨索尔公司为代表建成了世界第一个大型煤制油装置。我国的煤制油产业发展已进入起步阶段,神华集团在内蒙古伊金霍洛旗的大型煤制油项目即将建成投产,兖矿在榆林的煤制油项目即将开工。为了节约和减少使用石油,一个煤化工代替石油化工的时代正在到来。例如大唐国际在内蒙古多伦的大型MTP项目、陕西煤业化工在榆林、蒲城等地的MTO项目、宁煤的MTP项目,以及全国八个煤炭主产省正在规划建设的一大批煤制甲醇、二甲醚、聚氨酯、环乙酮、己内酰胺、醋酸、聚甲醛、MTO/MTP、DTO/DTP、煤焦油加氢制油和醇醚燃料项目等。另外为了减少一次性能源资源的使用和减少一次性能源资源开发使用对大气环境、生态环境、水环境的影响,科学家们正在围绕节约替代稀缺能源和一次性能源,开发出了一大批新能源、可再生能源新产品以及使用这些能源的新产品。例如氢能、太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物能(乙醇燃料、生物柴油、沼气、生物质发电等)、水能等可再生能源资源的开发利用,以及利用这类可再生能源形成的发动机、发电装置、汽车(如电动汽车、二甲醚汽车、甲醇汽车、氢能源汽车等)等新产业。另绕节约和减少煤、油、气等传统能源的使用,人类还对可利用的核能资源、煤层气资源、高炉气资源、焦炉气资源、油田伴生气资源、油页岩资源、废弃煤矿的残煤资源、沼气资源进行开发利用,在全世界又形成了一批能源开发、生产和应用新产业。目前,石油资源短缺,价格连年持续上涨,世界各国一方面在全球范围内广泛寻找和发展石油替代产品,一方面千方百计希望在全球找到更多石油资源。在已开发油田千方百计通过技术创新不断提高采出率来提高产量,满足各国对石油的现期需求。过去由于认识和技术上的限制人们侧重在陆相沉积层中找油,现在已在海相沉积层中找到新的石油资源,过去人们利用打注水井提高老油田和低渗透油田的采出率,现在人们已开始应用渗透性更强的二氧化碳驱油新技术。从总体上看,人们一方面希望找到更多一次性能源资源,最大限度地开采和利用一次性能源资源,尽量延长一次性能源资源的开采使用年限;另一方面抓紧寻找、研究和开发、节约和替代稀缺性能源资源的新路子、新技术和新产品。人类沿着这个大的思路,正在全世界形成若干新能源产业、替代能源产业、可再生能源产业和节能产业。

从节能角度催生的新产业还有很多。一次性能源资源、传统能源资源和稀缺性能源资源的短缺,引发了人们的节能意识,而节能的意识和上升为国家意志的节能法规与政策,又会推动人们通过发展思路和产业技术、产品技术、设计思路创新,不断形成节约能源、发展新能源、发展替代能源、开发可再生能源的新思路、新产业、新产品。

减排也成产业化

在减排方面,人们按照资源化、减量化、再循环、再利用和零排放的思路,正在全社会催生和形成一批新产业。

1.通过一种资源的充分利用,实现零排放。例如在矿产资源开发中,除主产品以外,通过对传统工艺生产排放、堆积、储存的尾矿和矿渣中其它有价元素的提取分离,通过对最终不能再提取回收利用残余矿渣的建材化应用,通过对整个矿山开采、选矿、回收利用过程中水资源的循环利用等,可实现对单一矿种的废渣、废水零排放。矿渣制砖、生产墙体材料、用作水泥添加剂、矿山废水循环利用等新技术,已在全世界得到广泛应用。绿色矿业、环保矿业的思路已成为现代矿业发展的基本指导思想和设计建设方针。

2.通过多种资源、多种产业的园区化、集群化发展,通过多种资源沿产业链前向、后向、侧链延伸发展,通过多产业的交叉发展、融合发展、衍生发生、配套发展,使一种产业、一家企业、一个产品的废弃物成为另一个产业、另一家企业、另一种产品的原料或材料,通过多产业、多企业、多产品共生发展,实现对资源的最充分利用,最终达到“三废”零排放。例如:利用天然气和煤联合造气生产化工产品,可实现对碳、氢资源的最充分利用;通过煤电建材一体化,可实现对粉煤灰、煤矸石、电厂煤渣的资源化、建材化利用;通过水泥企业、电石企业、氯碱/PVC企业的共生,可将PVC生产的电石泥用于生产水泥;利用水泥厂、氟化工、硫酸厂、硫铁矿生产企业共生,可将氟化工废渣用于生产耐酸碱防腐水泥,可用硫酸厂废渣生产高铁水泥,可用含硫的矿山尾矿及矿渣回收的硫铁矿生产硫酸,可利用氟化工和硫酸厂的含氟废气生产氟硅酸钠等化工产品,在这一共生体中,硫酸还是生产氟化氢的原料,还可利用硫酸放热反应产生的蒸气发电等。在煤、油、气、盐、氟、硅、石灰石、硫铁矿和有色金属资源丰富的陕西等省区,在多种资源的共生地,发展多产业的综合性工业园区、产业集中区,发展能源化工、载能产业和新型材料、现代建材等产业共生区,对实现资源的最充分利用,减少废弃物排放,实现对传统“三废”的资源化、再利用、再循环和零排放具有重大现实意义。

3.围绕对水资源的节约利用,经过一代一代科学家们的研究和开发,已形成了庞大的供水产业、节水产业、水处理产业、中水利用产业。例如:海水淡化产业、地热水综合开发利用产业、节水设施产业(净化、输水、喷灌、渗灌、滴灌等产业)、水处理产业(水处理设备产业和水处理助剂产业等)、中水利用产业等。仅水处理产业,又衍生出了水处理装备制造、现代膜处理技术及产品开发、处理过程中的杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂、絮凝剂开发与生产等许多新产业。水处理产业既增加了水资源的供给,又会大大减少废水、污水的排放。

4.围绕煤化工、燃煤电厂、焦化厂二氧化碳的回收利用,国内外正在研究开发二氧化碳捕集、回收装置及设备,并围绕二氧化碳产品的应用,人们研究设计出了二氧化碳驱油增产石油新技术,研究出了用二氧化碳生产重要的基础性化工产品――碳酸二甲酯及其系列产品,研究出了用二氧化碳生产干冰用于食品、果品、蔬菜、肉类冷藏的各类新技术,还开发出了利用二氧化碳作设施农业、温室大棚的气体肥料新技术等。

5.围绕各类废气的回收利用生产各类新产品或新能源,减少有害气体排放。例如回收利用炼油厂、石油化工厂火炬生产化工产品,利用煤化工脱硫、煤电烟气脱硫、天然气脱硫、焦炉气脱硫等各类工业脱硫的工艺技术改造,回收硫资源用于生产硫磺、硫酸产品;利用焦炉气和高炉气发电,利用油田伴生气发电,利用煤矿瓦斯气发电;利用化工厂的空分装置回收利用主分离产品以外的各类有价气体产品等。

6.利用焦化厂、兰炭(半焦)厂副产物煤焦油,加氢生产柴油、汽油;分离煤焦油生产苯、甲苯、二甲苯、工业苯、蒽醌等产品;还可再将二甲苯生产对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯,用于生产聚酯塑料、聚酯纤维和一系列有机化工产品。

7.利用农村废弃的秸秆、果树剪枝、木材加工废弃物、果壳、谷糠等生产活性炭、密度板产品,还可利用其中的纤维素和糖类物质发酵生产乙醇和建设生物质燃料电厂,再利用生物质燃料电厂的草木灰生产有机钾肥等。在陕西等黄姜生产集中的地区,可通过上大压小,利用皂素生产的残渣和废水,回收淀粉,再利用淀粉和残渣中的纤维素发酵生产乙醇,并将皂素废水通过反渗透膜技术再用于水解过程。

8.利用农村的人畜粪便、绿色农产品残余物等有机物建设沼气装置,净化农村环境,增加农村居民能源供给。还可利用大型屠宰企业无法利用皮毛骨血肉,生产饲料和氨基酸叶面喷肥等。沼气工程结合新农村建设正在我国广大农村全面推开,利用城市垃圾的沼气发电项目也在我国起步。

9.利用城镇、城市垃圾中的有机物生产有机肥料和发电;利用垃圾中的可粉碎无机物生产建材;利用废旧塑料及其制品炼油、生产再生塑料和各类再生塑料制品;利用废纸生产再生纸制品、包装物等。

10.建设废旧工业装置、废旧钢铁、废旧汽车、废旧轮胎、废旧军舰、废旧轮船、废旧飞机、废旧机械、废旧设备、废旧电器、废旧电子产品、废旧玻璃等的拆解、回收、再生、加工、利用的专业化园区,从中回收各类金属、钢铁,各类可再次利用的电子元器件,可利用的橡塑制品和玻璃等,在园区集中进行拆解、分类、回收、加工和再循环、再利用。国内外现代化的拆解、回收、加工、利用废旧物资的工业园区发展迅猛,已形成了许多新的强势产业和产业链。例如:利用废钢铁炼钢,提取分离和回收各类贵金属与稀有元素;利用废轮胎,可用于生产翻新轮胎,低温冷冻生产建筑胶粉,高温裂解生产成品油、炭黑,还可生产高弹性地板和节水设施农业使用的滴、渗管道等;废塑料热解生产成品油,生产再生塑料制品,与煤共焦炼钢、生产水泥、作高炉燃料;废旧玻璃用于生产新玻璃、玻璃纤维及其制品、保温材料和建材等。

11.从形成、产生、使用含贵金属的生产废弃物、废炉灰、工业废渣中,回收各类贵金属。例如从冶炼厂的阳极泥中回收金、银、镉等贵金属;从电镀废泥、洗相废泥、废旧胶片中回收金属银;从炼油厂的废钯碳催化剂中回收贵金属钯;从硝酸、硝铵厂的氨氧化炉灰中回收铂、铑、钯,利用钯回收网回收氨氧化炉中的气态铂、气态铑等贵金属;从化肥厂、甲醇厂、化工厂的镍、钴、银催化剂中回收有价的贵金属产品等等。

12.大力发展核电、氢能源、醇醚燃料、水电、洁净煤、太阳能、风能、潮汐能、生物能等新能源、洁净能源和可再生能源生产,减少传统能源使用过程中的SO2、CO2等有害气体和废渣的排放。

13.在资源日益短缺的新形势下,各国大的钢铁公司除回收利用废旧钢铁资源外,纷纷通过技术创新,开始利用长期积累形成的像山一样的废钢渣资源,作为补充、添加原料进行炼钢。这类新技术的应用,大大减少了今后的钢渣排放,又充分利用已有的钢渣资源,还腾出了建设用地。另外随着选矿技术不断进步,杂质较多的许多低品位铁矿、硫铁矿和含铁尾矿中的铁资源也将得到开发和利用。中国是世界钢铁大国,巨大的铁矿需求必将推动对钢渣、废钢、低品位铁矿、难选矿、尾矿和硫铁矿中铁资源的回收利用。对资源的充分利用必然会大大减少向环境排放废弃物的数量。

总之,通过节能减排的一系列自主创新、集成创新和引进、吸收、消化再创新,通过持续贯彻落实鼓励节能减排的政策措施,在制度和技术创新的推动下,一方面,围绕节能减排,形成新产业的技术空间、市场空间前景广阔,发展空间和潜力巨大,一批新产业不断形成;另一方面,围绕节能减排还将为一个国家和地区形成一批新的主导产业,形成一批新的产业链和产业集群,形成一批新的工业园区,形成一批新的经济增长极。节能减排,必将极大地凝聚全社会的创新资源,让更多的人和更多的地区加盟到依托节能减排建设资源节约型、环境友好型社会的行列中来。