以科技创新推进循环经济与低碳经济.ppt

《以科技创新推进循环经济与低碳经济.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《以科技创新推进循环经济与低碳经济.ppt（173页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、以科技创新推进 循环经济与低碳经济,提 纲,新世纪我国经济面临课题与发展“循环经济”的必要性、紧迫性“循环经济”的生态学、经济学、工程学和哲学基础“循环经济”的工程内涵“生态工业工程技术开发原则及可行性分析“低碳经济”工程内涵以科技创新推动低碳经济,新世纪我国经济面临的课题,人口增长，城市化进程加快；劳动力资源丰富；最大的工程师培养机制,多种产品总产量居世界首位；人均产量仍偏低；消费需求旺盛,新产品、新技术升级空间大,中国经济高速持续发展,资源，能源人均保有量低于世界平均水平,技术水平制约相同生产过程的高物耗、高能耗,同时造成环境污染严重，生态状况恶化,社会发展的主要矛盾,规模空前的资源转化,

2、2005年我国电风扇、VCD、电话机、录音机、微特电机、拖拉机、缝纫机、集装箱港口机械等，生产量占世界份额的50%以上。2005年制造业规模居于全球第三位，次于美国、日本。2005年我国科技人力资源总量3500万人，居世界第一。,我国资源与能源状况,矿业资源：总量居世界第5位 人均产量居世界第53位 2/3矿种短缺化石资源：原油储量占世界的2.43%天然气储量占世界的1.20%煤储量为世界人均的45%淡水资源：相当世界人均的1/4，居世界第 110位，而消费量世界第一，占 总消费量的15%。,我国重要矿产资源及在世界地位,固定投资率高：27.7%（2003），25.8%（2004）万元GDP能

3、耗高：,资源消耗率高（占世界%）：钢铁石28%，铝矾土25%，淡水15%，水泥50%。利润率低：DVD售价40美元/台，付专利费20美元；利润5美元。MP3每台售价为75美元，付专利费45美元，利润5美元。,我国历年GDP总额与增长率,严重的环境污染,CO2排放 38多亿吨（2005，居世界第二位）NOX排放 1700万余吨（2005）SO2排放 2549.3万余吨（2005，居世界第一位）生产约3.6万种化学品，数十种属荷尔蒙毒害或致癌畸变毒物工业固、液废弃物10亿余吨,全球出口量占世界第一位的商品种类数量,韩国对外经济研究院报告,的粗放型发展规模成了阻碍经济持续高速发展的关键,自然生态系统

4、进化示意图,自然界是碳、硫、氮元素的循环多样性、没有废物靠太阳能及光合作用驱动运转,人类社会持续发展历程,人类进化成为自然界主宰 采集与狩猎过度发展，出现首次人类生存危机与生态安全问题；畜牧和种植业发展，促进社会经济获得快速进步，生态问题缓解；工业社会使生产出现飞跃，终导致发展与生态安全问题再度激化；转向循环经济是人类社会可持续发展的必需。,摒弃“人类中心主义”及其衍生出的“征服自然”“人定胜天”思想，承认资源枯竭和环境退化的根源是人类对自然掠夺的结果；不赞同哲学上向“泛灵论”回归；诸如“人类是地球生命整体中迅速畸形滋生的那部分（如人体肿瘤）”；“地球上没有人类，生态系统更和谐完美”；“怀疑科

5、学技术的价值，只有通过信仰（宗教）抑制消费”的观点都是错误的。,“循环经济与近代哲学理念1,传统哲学思想中人与自然的关系,1988年75位诺贝尔奖获得主集会巴黎共识之一。“如果人类要在21世纪生存下去，必须回到2500年前去吸取孔子的智慧。”,东方“天人合一”“天地变化，圣人效之”“道法自然”,西方“物竞天择”（赫胥黎）“认识自然 统治自然”（培根）,“循环经济”与近代哲学理念2,人类社会活动是地球生态进化中最为活跃的一部分，不和谐只是插曲。社会文明的可持续发展与关爱人类自然家园是可以同时作到的。坚信人类的智慧和能力，依赖科学技术的发展是可以创造出新的生产与生活模式，使社会与自然协调，并且和谐

6、发展。,浅层生态学与深层生态学-1,浅层生态学与深层生态学-2,浅层生态学与深层生态学-3,早期循环经济思想萌芽产生于20世纪6070年代，例如：美国经济学家鲍尔丁提出“宇宙飞船理论”即地球就像在太空中飞行的宇宙飞船，在地球上生存的人类都类似乘坐飞船的旅客。资源有限性制约着飞船的寿命，宇宙飞船的延续有赖于资源的循环利用。并指出以新的“循环式经济”代替旧的“单程式经济。,循环经济（Circular Economy）是英国环境经济学家D.Pearce和在其“自然资源和环境经济学”（Economics of Natural Resources and the Environment,Harvestr

7、 Wheatsheaf 1990)一书中首先提出，开始并未实际成为国家层次的模式。但随着社会可持续发展问题的日益尖锐，其内涵进一步完善发展，为社会重视。,循环经济与传统经济学-1,循环经济与传统经济-2,假定“劳动”作为价值创造的唯一源泉，必导致资源低效率配置，即“产品高价原料低价自然资源无价”政策。假定物化劳动（资本、土地、技术、知识）+活劳动共同创造价值，即所有生产要素和需求关系共同决定价值，但同样自然资源有限性也没有进入经济学的有效考量。空气、河水有使用价值，而无价格，自然资源是建立在供给无限，污染无价的基础上的。,循环经济被定义为如此广阔是于近代经济学的发展相一致的。近代经济学者（如加

8、里贝克尔，1992年诺贝尔奖得主）认为，经济学的研究方法应该可以被应用到人文科学、工程科学，乃至自然科学的各个领域。任何一种常规和非常规的资源，只要它是稀缺的，而本身又有多种用途，那么这种资源的分配和选择问题均可以纳入经济学范畴。,循环经济与传统经济-3,如自然资源（水、空气、矿物等）的藏量和品质、环境容量（如污染自然消纳等）、舒适性资源（如温室效应、沙暴等）、自维持资源（生物多样性等）的消耗、保护和恢复，当然应该纳入循环经济学领域。但是在传统经济学中，涉及自然环境被看成是一个“公共物品”，在研究中被边缘化了，被无偿使用。,循环经济与传统经济-4,循环经济的根本出发点和基石是：认为在当今社会可

9、持续发展中，主要障碍是资源、能源和环境容量的有限性和人类社会需求增长的持续性。事实证明，如果它们一旦被过度消耗和破坏，它们的恢复可能需要付出千百万倍的代价（如湖泊污染问题），需要数亿年的时间（如物种的灭绝等），这是人类无法承受的。,循环经济与传统经济-5,构建循环经济学理论平台的难题在于：首先是环境价值的定量计量问题。如何界定自然环境在被利用、消耗时，给出恰当的可交换测度。尽管环境价值表现出一种跨时域、跨空域的超越性，但它们的计量是否应遵循以下原则：（1）货币一致化（2）直接或间接以市场价值计量（3）不同类型价值分量可以叠加性,循环经济与传统经济-6,联合国气候变化框架公约的（京都议定书）目标

10、是20082010年工业化国家温室气体排放总量在1990基础上平均减少5.2德国要使全年排放总量相对于2000年减少0.4欧盟规定25个成员国无偿取得总排放额度后，分配给成员国超过额度的，则向其他成员国购买额度。德国领到的排放额度为年平均4.95亿吨（20052007）在企业间分配。额外每年有300万吨指标专门用于新企业。国际间拍卖处于起步阶段，只有丹麦、匈牙利、立陶宛试行过，占排放权比重仅为1.55。,“环境价值”、“资源价值”的定量计量又将如何随人口水平、科技水平、生产水平改变等，这些问题都尚未被科技界、环境界和经济界共同接受。因此它无法服务于各行业间生产链、服务链间的连接关系，生产与消费

11、关系，地区间贸易和国际贸易关系。,循环经济与传统经济-7,其次是环境价值介入后，市场经济的机制问题 现代国家经济最有效的运行模式应是：“政府市场社会”三者有机结合和协调机制，即宏观调控下的市场（Regularized Market)经济。循环经济体系的型式当然更不能依靠市场经济自然协调产生。而这时政府和社会如何有效、有力的介入也是难题之一。因此，循环经济学理论平台的形成需要有新的突破。,循环经济与传统经济-8,构建循环经济的实践平台的难点在于 首先是科学技术发展水平的制约：这是因为循环经济的建筑的基石是资源的高效利用、重复利用和循环利用；能源优化利用和能源载体的可再生利用；以及环境污染的源头防

12、止。这要求我们以这一目标函数去重新审视我们所有的生产环节与消费环节，而且依靠现有科技发展水平是远远难以完全做到的，应该是可持续发展的根本障碍。,循环经济与传统经济-9,其次是生态伦理道德的建设难度 由于生态破坏容易，而生态恢复难。如何使生态破坏者从法律、伦理道德方面付出高昂代价，使之平衡，才能逐步形成一个自觉生态意识。所以，通过从生态教育、生态制度和生态法律的建设逐步完善是十分重要的。循环经济需要科学技术和伦理道德基石的建设应该是一个不断完善的过程，是我们可以立即着手建设的。,循环经济与传统经济-10,树立科学发展观协调人类和自然关系创建新型工业发展模式 给出了更具体、更明确的指导，是科学发展

13、观的新突破、新高度。,生态文明,和谐性、稳定性、可持续性。敬畏自然的原始文明依赖自然的农业文明改造自然的工业文明效法自然的生态文明,工业经济的单向发展模式,生态工业循环经济发展模式,化石能源注入,自然资源,初级产品,加工产品,可再生资源,消费,2,3,4,5,6,7,8,废 弃 物,可再生能源（太阳能，风能，生物质能等注入）,核能（裂变，聚变）注入,与自然生态系统耦合的理想循环经济模式,循环经济追求的目标,充分、重复、循环利用资源。优化利用能源，可再生能源开发。环境与生态保护效率和利润最大化 同时用这四条标准，审视所有现行生产过程。,后工业社会（信息社会）经济与生态预期,循环经济可行性,人均G

14、DP的增长可以是无限的，随着人均GDP的增长，恩格尔系数会不断下降。“林有干木只栖一枝，弱水三千只饮一瓢”。随着产品灵巧化、智能化的提高，在个人生活质量上升的同时，物耗、能耗将会逐步降低。,人均物质总需求（吨）,人均GDP（千美元）,中国,波兰,美国,芬兰,英国,日本,德国,荷兰1975-1994,欧盟15 1980-1997,人均GDP,发展与生态矛盾程度,科技水平提高,临界线,国际政坛有关“循环经济”的实践-1,1972年6月 联合国斯德哥尔摩人类环境宣言“人类只有一个地球赖以生存，它不是从上代人继 承下来的，而是从下一代人受里借来的。”1987年 挪威首相布伦特兰夫人主持“我们共同的未来

15、”报告，提出必须改变发展模式。1992年 联合国“里约热内卢环境与发展宣言”首次提出人 类应遵循可持续发展方针，可持续发展既符合当 代人需求，又不致损害后代人发展需求。2002年8月 联合国约翰内斯堡宣言制约了可持续发展战 略时间表，和国际综合计划。,国家政坛有关“循环经济”的实践-2,70年代 丹麦Kalumdborg生态工业园区建设 经验，及在世界范围内的推广。1996年 德国颁布“循环经济与废物管理法”2000年 日本制定了“推进形成循环型社会基 本法”20世纪末 我国在企业（鲁北，贵港）市（贵阳）省（辽宁，吉林）等不 同层次进行着大量实践活动。,循环经济与知识经济,动脉产业与静脉产业,

16、动脉产业与静脉产业,谁制造，谁分解谁分销，谁回收谁污染，谁治理,清洁生产和静脉产业的企业层次,生态园区产业链建设的区域层次,循环经济型社会构建,先进科技研发,先进系统优化软科学,生态法规教育和道德养成,循环经济的三个层次和三个支撑,工程科学技术是循环经济的基石，缺乏科学技术的支撑，循环经济的理念将成为海市蜃楼。,循环经济与和谐社会,社会发展的活力：“发展是硬道理”，一切有利于社会进步的创造愿望得到尊重、支持，并为社会成员充分施展才能提供机会和舞台。社会发展的凝聚力：促进社会公平和正义，妥善协调社会成员间的关系，扶贫济困，诚信祥和。社会发展持续力：建立社会与自然的和谐关系，保护社会的资源和环境，

17、为子孙后代提供优良发展空间。总之，保证社会高速发展的同时，实现同代人之间公平正义，并维护下代人享有同等发展机遇。,胡锦涛在中央资源环境工作会上指出：“要加快转变经济增长方式，将 循环经济 的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品中，使资源得到最有效的利用。最大限度地减少废弃物排放，逐步使生态步入良性循环。”,循环经济的自然科学基础,Prigogine 的自组织概念,生态工业工程技术开发原则,进化替代原则：新资源、新材料、新产品、新工艺引入减量化原则：分子设计、智能化产品再利用原则：梯级、重复、循环利用资源、能源再资源化原则：静脉产业开发、废物再利用系统综合原则：共生多联产、综合利用集成优化

18、原则：区域内物流、能流、信息流、资金流的集成优化。,I、进化替代原则清洁生产替代技术,一、使用无毒害原料、溶剂和催化剂的新工艺过程,采用绿色原料代替光气（COCl2）为原料制备异氰酸酯，碳酸二甲酸，聚碳酸酯等代替氢氰酸为原料制备 甲基丙烯酸，叔丁胺，氨基二乙酸钠，丙烯腈等采用绿色催化剂与工艺采用分子筛、固体酸为催化剂代替HF，H2SO4，H3PO5，BF3，AlCl3 等污染催化剂采用绿色溶剂采用环戊烷，戊烷为发泡剂采用己烷油，碳酸二甲酯，N甲基吡啶烷酮为萃取剂采用超临界CO2，H2O为溶剂进行合成、聚合，氧化反应或造粒、包涂,二、环境友好产品的生产将废弃物生物质转化为动物饲料、燃料等（获美国

19、总统绿色化学挑战奖，Texas A&M 学院Holtzappll 教授）生物降解塑料,清洁燃油技术，生物柴油制备三、提高反应产品的专一性，反应的选择性和收率 利用催化剂晶格氧进行烃类氧化反应，新催化剂（如钛硅分子筛）的利用等四、“原子节约”反应工艺路线的开发 异丙苯氧化法生产苯酚、丙酮等五、生化合成过程,进化替代原则清洁生产替代技术,“原子节约”工艺优先,原子节约反应路径：以合成环氧丙烷为例(原子利用率)氯醇法(28.4%)CH3CH=CH2+Cl2-CH3CH(OH)CH2Cl+HCl CH3CH(OH)CH2Cl+HCl+Ca(OH)2+CaCl2液相氧化法(76%)CH3CH=CH2+H

20、2O2+2H2O气相氧化法(100%)CH3CH=CH2+O2,环氧丙烷“原子节约工艺”,O2,MPc,肽菁染料,原则上“原子节约”率可达100两个反应可在一个反应器内完成有少量CHP可能分解为（酸性条 件下）苯酚丙酮，需要抑制 和移除。,异丙苯,1%催化剂1000.2MP,（PP）,（CHP过氧化氢异丙苯）,在肽菁,存在下为化学平衡O2,CH3-CH=CH2,-钛硅分子解,1000.2Mp,进化替代原则 解决白色污染的技术进化,在塑料制品成型时，加入大量淀粉纤维素，可以使废弃时，塑料制品分散成小粒。采用发酵法生产乳酸聚乳酸可降解塑料。采用细胞培养法在大肠杆菌内生成可代谢塑料，聚羟基丁酸酯（P

21、HB）用于人造血管骨钉缝线。,紫杉醇(Paclitaxel)的制取,生物直接提取法 从太平洋洋紫杉树皮中提取，含量为0.0004%。树200年才成熟，剥皮后致死。化学合成，由于分子结构复杂，多达40步反应，总收率为2%。半合成路线（美癌症研究中心与BMS公司，1991）从树叶嫩枝中提取10-DAB（10-脱乙酰基卡丁），通过化学合成接上一个侧链制成，需11个反应过程，7个分离过程，污染严重。植物细胞发酵和萃取技术，用糖、氨基酸、微量元素、维生素做营养物，使紫杉系植物细胞被大量繁殖，经色谱法纯化、结晶分离，得紫杉醇。,环境友好工艺与产品的技术,总统绿色化学挑战奖,进化替代原则 全生命周期清洁产品

22、开发,十二烷基苯合成催化剂：（1）HF（2）分子筛,例：十二烷基苯生产的绿色工艺,再生器,反应器,全生命周期清洁产品,化学品从：从摇篮到坟墓全过程没有污染十二烷基苯合成新工艺,产品工程（Product Eng.）定义,消,费,需,求,产,品,结,构,设,计,可,行,性,热,力,学,分,析,可,行,性,动,力,学,分,析,实,验,研,究,工,程,开,发,灵,巧,化,学,品,最,易,合,成,的,产,品,生,产,开,发,用,途,最,佳,性,能,用,途,的,产,品,设,计,开,发,灵,巧,产,品,的,生,产,技,术,区别,II.减量化原则 产品灵巧化,II.减量化原则灵巧化学品合成,我国氮肥产量世界第

23、一，消费量世界第一，利用率3035磷肥产量世界第二，消费量世界第一，利用率1020钾肥产量世界第一，消费量世界第二，利用率3550主要原因：化肥分解速率与植物吸收速率不匹配后果：污染水系，污染土壤，浪费资源，能源解决方法：专用，变速，可控释放,灵巧化肥,多层变组分：根据植物对N、P、K 需求 时间分期释放。包膜缓释：大颗粒、包膜，过程无污染。包膜剂可降解：控、缓释，减少流失，无残留。转鼓式流化床装置：造粒、包膜一次完成。设备简单，大批量制备。有8万吨20万吨/年工程实践经验。,产品工程大粒可控缓释化肥制备,包涂技术用于灵巧农药、医药,用于高毒性农药的微量缓释技术，如纳米插层缓释用于灵巧药品制备

24、 维生素、肝炎疫苗（防分解）代血浆（A异体血红蛋白 B复合酶，防异体排斥）定向组织进化（干细胞 复合酶）致导型药物制备,A,B,包膜,II、减量化原则物质转化中低物耗工艺优先规则 煤的液化方案选择,煤的直接加氢液化：高压反应，产品以劣质柴油为主，要持续高压加氢，重整，能耗物耗高（折合4.04.5吨标准煤/吨液体燃料）煤的间接转化：中压反应，产品为劣质汽，柴油，要持续加压，能耗物耗高（折合5.05.5吨标准煤/吨液体燃料）乙醇合成：煤为源头合成路线长，经济上不合理,物质转化中低物耗工艺优先规则煤的液化方案选择,二甲醚合成：中压反应，产品为柴油代用品，与柴油相比，发动机效率高1015，噪音低10分

25、贝，排气清洁程度符合欧洲3标准，能耗物耗低（折合2.22.5吨标准煤/吨液体燃料）甲醇合成：中压反应，可与汽油混用或独用，发动机出力较低，能量密度低，有毒性，能耗物耗低（折合1.82.2吨标准煤/吨液体燃料）,二甲醚与F-T合成产物分配,二甲醚：F-T合成：二甲醚作为煤基液体燃料可显著节约资源、能源。,二甲醚在柴油机的消耗情况,II、减量化原则 低能耗工艺优先 低能耗反应工艺,氢等离子体煤粉合成乙炔技术,减少能耗35（与传统电石法相比）减少了严重的废渣，废气，废水排放,II 减量化原则 物流循环减量化,低物质化方法：替代如四乙基铅，氟利昂的禁用创新25Kg光纤传输量相当于1吨铜线传输量（生产中

26、的能耗减少95）信息化无纸办公等高性能化高强度，低密度，材料制造工艺分子租用（Rent a Molecule）如溶剂，催化剂等,提高生态效率实现减量化,产品经济到服务经济,顾客得到最好服务，资源得到最佳配置，商家获得最大利益，可节约,III、循环再利用原则 重要元素在工业系统中的循环代谢,氯元素工业循环,III.循环再利用原则（副产物再利用）,通过化学加工，进行资源循环利用,以 为例,III、循环再利用原则,双层流化床,IV.再资源化原则（废弃物回收利用）,纸张、轮胎、废家电、汽车的再资源化*每吨再生纸可节约512度电，4m3木材，250吨水*轮胎翻新率 我国4，发达国家15以上 其中载重胎1

27、21次，载重胎78次，每翻新一条轮胎节约70橡胶资源铁、铜、铝的再回炼从产品设计开始考虑再资源化，直至回收、分拣环节,生物质能源,IV.再资源化 实现碳元素循环代谢,IV.再资源化原则 生物质能源 CO2的循环利用,1、以纤维质、木质素为原料（全球约1.641011t/a生产量）：（1）超短接触热裂解：T=400,80%为液相产物 t=0.01s,粗生物质油易自聚（2）水热法裂解：Shell.Co.HTU-process T=250,重油产率为4555%P=310MPa，重油热值2530MJ/kg（3）生物发酵法：生产乙酰丙酸为平台化合物,2、以植物油、动物油脂为原料（1）热解法（2）酯交换法

28、：法国产量为35万吨/年，可副产甘油（3）【原料为：废食用油、菜籽油、棉籽油、微藻（含油4060）】（4）清洁燃料：燃烧时烟尘下降80，SOx 下降100，CO下降50,IV.再资源化原则 生物质能源 CO2的循环利用,V.系统综合原则 物质生产中的产品共生,磷矿石,焦炭,电炉炼磷,CO,CO+H2,二甲醚,H2O,石英石SiO2,矿渣,微晶玻璃砖,CO2,乙烯,水泥添加,黄磷,工业生物群落互利共生(工业的生物学的社区),熔池法炼铁装置模型,污染源头治理和全生命周期清洁产品原则“清洁生产”概念演化,第一层次 污染治理，达标排放第二层次 循环利用，微排放、零排放第三层次“源头”治理，清洁工艺代替

29、污染工艺第四层次“生态化工”，化学品全“生命周期”，即“诞生”到“消亡”的全过程与自然生态循环相协调第五层次 生态工业园区建立，从非单一化学品生产着眼，地区内多种化学品生产过程之间耦合与自然生态的协调，这个厂的废物另一个厂的原料,VI、物流，能流，信息流区域集成的优化原则生态工业园区(Eco-Industrial Park),发展现状丹麦的Kalundborg工业园区（70-90年代）美国的PCSD支持下的四个EIP示范园区(1994)（Baltimore Marland Virginia等地）法国的PALME计划（1995）加拿大对现有工业园区的改造（90年代末）日本川崎零排放工业园（200

30、1）一些发展中国家的EIP建设计划我国在太原、枣庄、衢州的实验研究生态工业园区分类 老区改造型、主导产业型、全新规划型、虚拟型,VI.区域集成优化原则生态工业园区（ECOindustrial Park）,Kalundborg EIP组成,Kalundborg EIP效果,减少资源消耗：石油：45，000吨/年煤：15，000吨/年水：600，000 m3/年减少污染：CO2排放：175，000吨/年 SO2排放：10，000吨/年废物再利用：炉灰：130，000吨/年硫：4，500吨/年石膏：90，000吨/年氮：1，440吨/年磷：600吨/年,生态工业园区 优越性分析,物流，能流，信息流的

31、总体优化利用 发现生产链的缺陷，定位粘合技术 新工艺和装置的开发方向 多产业综合的可持续发展，循环经济软科学,生态工业园区 局限性分析,资源利用的柔性较差产，供，销，未知因素多先进工艺技术使用阻力增加在管理，投资，组织等方面的局限,生态工业园区 局限性举例,Kalundborg工业园区的问题举例 Asnaesvaerket电热厂烧掉450万吨煤/年 40转化为电能，其余大部分转化为蒸汽 蒸汽消耗 Statiol炼油厂消耗14万吨/年（占0.3）住宅取暖消耗22.5万吨/年（占0.5）Novo Nordisk生物公司消耗21.5万吨/年（占 0.5）Gyproc石膏材料公司用天然石膏与电热厂副产

32、石膏，成分不一致,生态产业园区建设内涵,物流分析，重要化学元素工业代谢分析、互利共生分析、物流的重复利用率和循环利用率分析。能流分析、梯级利用、可再生能源利用。污染物流分析生成、转化和消纳。产业价值流分析，产业链延伸，产业链柔性分析。资金投入有效性方案比较，资金流分析优化现有园区的局限性链接技术研究开发及产业发展方向。生态园区提升,生态工业园区 基本模式,全新规划型 从无到有进行总体规划和建设，绿色制造技术，成员选择以效益和环境为原则，全程监控综合改造型 地区已有多种类型产业，如化工、冶金、炼油、生化、电子等，综合组织产业专题主导型 以某一大型造纸、制糖、冶金企业为主导配制地区综合产业链虚拟型

33、 通过数模数据库的信息流交换建立能流，多方位，长短结合的综合利用，实施跨地区的合作,链接技术开发优先原则,科技创新、新科技注入，提高生态工业园区水平是园区存在与发展的生命线也是解决资源产业集群退化的有效途径。,鲁北生态工业系统硫代谢网络,低碳经济是指：,低能耗、低污染为基础的生态经济开发在生产、使用和废弃全过程的低CO2排放产品和工程技术。CO2的捕集，重复利用和埋藏的技术开发。达到节约能源和保护生态的可持续发展目的。,2007年能源消耗,石油、天然气开采业2880.6万吨标煤石油加工、煤焦及核燃料加工14619.8万吨标煤化学原料和化学制品24208.57万吨标煤橡胶制品778.49万吨标煤

34、合计42487.46万吨标煤 占全国规模以上行业总能耗的20%。,2005年黑色冶金消耗3.6亿吨标煤占全国16.3%化工行业能耗2.3亿吨标煤占全国10%（6行业）石油石化行业能耗1.4亿吨标煤占全国6.3%水泥石化行业能耗1.6亿吨标煤占全国7.1%8.9亿吨标煤占全国40%,2005年钢铁行业排CO2量7.1亿吨，占全国13.9%化工行业排CO2量4.4亿吨，占全国5.3%（6行业）石化行业排CO2量1.2亿吨，占全国2.3%水泥行业排CO2量2.7亿吨（化石燃料）占全国5.3%3.8亿吨（CaCO3分解），占7.46%6.5亿吨 占12.76%四行业共排CO2量19.2亿吨,全国温室气

35、体排放总量61亿吨（2004年）其中CO2量50.7亿吨，占全球18.9%（IEA）1994年到2004年均增4%。,历年万元GDP能耗变化,年度GDP结构变化,发达国家第三产业占GDP的70%，人均CO2排放量11.9吨 16.1吨（2004，中国外交部气候变化谈判代表）发展中国家第三产业占GDP30%，人均CO2排放量1.95吨即便到信息社会，预期有低物质化进程，但无低能耗化进程。,现代能源利用率低,照明：白炽灯照明能源利用率（从煤含化学能算起）3%荧光灯照明能源利用率 大数倍 半导体照明能源利用率 大数十倍汽车：从汽油燃烧到车轮 能量利用率13%车轮有效利用率（除与地面摩擦）50%用于加

36、速车身能耗占 95%用于加速乘客能耗占 5%总有效利用率 0.260.39%,我国工业能耗与国际领先水平对比,平均约高30%左右。,产业结构调整,2005宝钢吨钢CO2排放 2.1 tCO2/t钢 重点企业CO2排放 2.34 tCO2/t钢 一般企业CO2排放 2.67 tCO2/t钢中小型生铁产能 20世纪末 占9%21世纪初 一度达21%,20062007年淘汰 小火电 2157万kw 小煤矿 1.12万处 小水泥 8700万吨/年小炼铁产能 4659万吨/年2007年 单位GDP能耗下降 3.27%（比2005年）COD排放 下降 3.14%SO2排放 下降 4.66%11届全国人大政

37、府工作报告,十一五时期淘汰落后生产能力表,能源结构调整,核能、水电、风能近于无碳排放能源而生物质能要考虑肥料排碳 光伏电池要考虑制造中排碳,科技创新推进低碳经济,通过过程强化节能，实现二氧化碳减排两股物流间组织逆流换热多股物流之间夹点分析，组织优化换热网络,图：水泥窑外分解,非焦碳融池法炼铁,2005年我国六大化工产业CO2排放,电石法乙炔 电耗33203200kwh/t电石等离子法乙炔 电耗少30%35%,氢等离子法装置,2MW氢等离子体煤裂解制乙炔装置图,高炉炉顶余热发电（TRT）回收风机电耗40%50%干熄焦技术（CDQ）、回收热能、减少气体水污染，提高焦碳质量。废塑料、废橡胶粉喷入高炉

38、炼铁 减少焦碳用量 废物处理、防止二口恶口英排放,通过优化工艺路线,方案1,方案2,煤合成气的化学转化,F-T合成油 20CO+41H2C20H42+20H2O 粗柴油：水=282：360=0.78：1 即生产0.78t粗柴油，副产1吨水（T=250）二甲醚合成 2CO+4H2CH3-O-CH3+H2O 二甲醚：水=46：18=2.5：1 即生产2.5t二甲醚，副产1吨水,3.通过优化替代产品,用柴油替代汽油用二甲醚替代柴油采用氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚偏氯乙烯,各种目标产物的CO2排放量,煤制油 9.2吨CO2/吨合成油煤制甲醇 3.8吨CO2/吨甲醇煤制二甲醚 5.28吨CO2/吨二甲醚

39、乙烯煤甲醇 11.4 吨CO2/吨乙、丙烯 丙烯 煤电石乙炔 12.5吨CO2/吨乙炔煤氯乙烯 5.6吨CO2/吨氯乙烯,4.CO2捕集 化学循环燃烧发电,金属还原：2CnH2n+2+22n+mMyOx2nCO2+2mH2O+2n+mMyOx-1(燃料）+（金属氧化物）CO2+H2O+低价氧化物氧化：2n+mMyOx-1+2n+mO22n+mMyOx+N2(低价氧化物）+（O2+N2）（金属氧化物）金属载体Cu、Ni、Fe、Cu等,排放,化学循环燃烧发电,富氧水泥生产,水泥生产：煤燃烧排CO2/CaCO3分解排CO2=2.7/3.8=1/1.41富氧煅烧可提高尾气中CO2含量100%水泥产量2

40、2年世界第一 2006年产量12.4亿吨/年 每年可收集6亿吨以上的CO2石灰产业有相同问题,CO2利用,CO2+C2CO H1=283.0KJ/mol(吸热）耦合 C+1/2O2CO H2=-110.5KJ/mol（放热）,如含O2煤田气利用,CO2与CH4耦合,利用CO2驱油，提高采收率 从25%35%40%50%利用CO2水合物，替出CH4水合物,CO2直接利用,合成水杨酸、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯生物降解塑料（环氧丙烷+CO2共聚物等）碳酸饮料、灭火剂、膨化剂、超临界萃取剂、保护气体等。,静脉产业节能,钢材、铜、铝回炼每吨再生纸节电512度、4m3木材、250吨水轮胎翻新节约70%橡胶1

41、0亿吨废渣、钢渣、炉渣、电石渣 煤碱石、磷电炉渣 作水泥原料 土壤改良剂,生物质能源,“十一五”规划增加非粮乙醇200万t/年 总燃料乙醇为300万t/年“十一五”生物柴油20万t/年可再生能源的比重从2005年7.5%2010年10%全国可再生能源利用率达3亿t/年标煤,生物柴油生产及消费循环,生物柴油LCI分析范围,基础数据的收集原料种植,Wang M Q.GREET 1.5 transportation fuel cycle model Volume 1:Methodology,Development,武希彦.我国磷肥工业的现状及展望,1MJ柴油和生物柴油生命周期的CO2排放,秸杆的优化

42、利用,秸杆作燃料热值为11825kJ/kg 发电0.98kwh/kg，即3528kJ/kg作纤维板可节采暖能 43631 kJ/kg（按20年累计算）纤维砌块可节采暖能48123kJ/kg可以减少大量CO2排放。,绿色自由（Green Freedom)F.J.Martin W.L.Kubic,以浓K2CO3液收集CO2电解水生成H2、O2（核电、热核电）以CO2、H2反应生成化学品、燃料,N.Yamasaki 日本德岛工业中心,进一步制造汽油,C.Kubiak 加州大学,甲醇,优化能源消费,建筑节能 全国建筑面积400亿m2 建筑能耗占总能耗20.7%采暖、生活用煤1.6亿t/年 标煤 耗电5

43、500亿 Kwhr 20042020年 增加 面积110亿m2 耗煤2.5亿t/年 耗电58006300亿 Kwhr 建筑能耗将达到35%以上，超过交通、工业能耗。,人类在生态进化的食物链本非处于最高端 猫科：食肉类 灵长科：杂食类人类要盲目提升食物链占位，导致：肥胖和多种疾病 增加碳排放,2006年畜牧业肉类总产量达到2.76亿吨，是1961年的4倍。渔业捕捞量2005年达到1.4亿吨，是1950年捕鱼量的八倍。一公斤牛肉，多消耗169兆焦的能量，多排放36.4公斤当量的CO2温室气体。科学新闻网报道,增加土壤碳汇,全球土壤中有机碳库1.4万亿2.2万亿吨，是生物碳库的3倍，大气碳库的23倍

44、。我国土地面积占世界1/15，有机碳库仅占1/13（5001000亿吨），为加拿大的27%。,我国大约年产含碳废物48.8亿t，只有34%还田利用。施用有机肥、秸杆还田可使耕地土壤年增有机碳0.030.09%，仅耕地可固碳180万540万吨。,以政策、法规减排,新建企业，准入门槛按规模生产，技术水平，累进税市场份额议定，鼓励大企业兼并落后小企业政府首台采购，强制采购绿色产品高能耗、高水耗、高污染、高资源性产品出口,隐态能源贸易,指铁合金、焦碳、铝锭、电石、钢锭低附加值、高耗能产品贸易。2007年出口 钢材（坯）7200万t 多耗铁矿石（含铁69%）8000万t 多排CO2 1.3亿t2008年 欧盟反倾销制裁中国焦碳，售价不得低于197欧元/t中国隐态能源出口热值进口石油热值。,结束语,循环经济和低碳是解决我国发展与资源、能源、环境矛盾的关键。向自然生态系统学习，构建生态产业系统，需要依赖工程科学与技术的创新。循环经济和低碳经济要求构建一种新的生产方式和生活模式，缺少工程科学技术支撑将成为海市蜃楼。,谢谢关注！,