化工業節能減排的路徑探索論文

　　化工企業生態足跡

　　生態足跡法也即是通過將資源和能源消耗共同轉化為提供這些物質生產所需要的土地面積，該算法提供了比較和測量人類經濟系統對生態系統服務的需求，以及該需求于自然生態系統承載能力間差距的物理測量方法，操作性較強，且易于理解。生態足跡指數計算中，根據生態生產力的不同將各種資源和能源消費項目劃分為以下6類生物生產土地面積：可耕地、化石燃料土地、林地、草場、水域及建筑用地。由于這6類生物生產土地面積的生產力不同，計算出的各類土地面積不能進行直接合計，需要在生態足跡計算中選用一個具有相同生態生產力的面積，均衡以上6類生物生產土地面積的生產力。Wachernagel通過借助世界平均生產力和均衡因子的概念來將上述不同的6類生態生產力的生物生產土地面積折算成為“以世界平均生態生產力為前提基礎的生物生產土地面積”，并將其作為生態足跡的基礎度量單位，使不同的6類土地面積可實現橫向合計。其計算模型可參照公式（式略）式（1）中，EF為總生態足跡；N是人口數量；ef為人均的生態足跡；i代表投入的類型和消費商品類型；n為消費商品的項目數量；ia也即是i種交易商品所折算的生態生產面積；而式中iC則代表i種商品的人均消費量；iP也即是i種消費品的平均生產能力。在其指標計算當中，將各種能源消費項目和資源折算為上述6種生態生產性土地面積，并將此再分別乘以相應的均衡因子，便可得到所要計算的生態生產性土地面積。這種基于Wackenrnagel提出的綜合法是當前生態足跡中最為成熟的算法之一，應用范圍也最為廣泛。基于此，本文分別構建化工原料、能源、工業用地、水資源、以及工業固體廢棄物生態足跡的計算方法，在對我國化工生態足跡進行計算時，只需將其6項內容簡單相加即可。能源生態足跡的計算方法為確保經濟發展的可持續性，首先必須實現能量投入的可持續性，顯然通過依靠非再生的化石能源是不科學的選擇。其次應優先選擇生物圈中循環的碳，盡量不去開發沉積的碳儲備，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力的土地約能產生80GJ/hm2的乙醇凈生產（能地比）。因此，本文計算采用以乙醇為轉換媒介來計算化石燃料用地的生態足跡，即：公式（2），同時結合《中國統計年鑒》中能源消耗總量數據信息資料，根據國家財政部、發改委文件《節能項目節能量審核指南》（發改環財）中規定的熱力當量值，另外還應結合化石能源地均衡因子，以此來計算出化工企業的生態足跡。（式略）式（2）中，1a能源地均衡因子，e表示為消耗的噸標準煤，而v則表示1kg標準煤產生的能量，h代表能地比。化工工業用水生態足跡的計算水是化工行業生產過程中必不可少的資源。從當前工業用水項目來看，可將其用水分為：制造本身的用水、冷卻用水、產品用水、清潔用水等。當前工業用水生態足跡指工業企業為維持產品生產活動所消耗的各種水資源而需占用的生物生產性土地的面積。結合本文案例，由于該企業用水量主要是污水處理和輸送用水，因此，可以將企業的用水量通過電力能源計算出其工業用水的生態足跡。根據公式（2）計算出電力用水的生態足跡即可計算出工業用水的生態足跡。化工工業用地生態足跡的計算化工企業生產過程中需要配備相應的庫房、生產車間等其他附屬設施，這些設施所占用的土地被稱為工業用地。一旦某些土地被劃撥為工業用地，其自身所具有的生物生產能力將長期或永久性的剝奪，實際上化工用地就是對生態環境的一種占用，是生態足跡必須進行計算的重要項目。結合本文案例，根據實際調查該化工企業的占地面積乘以建筑用地的均衡因子，即可計算出該企業的建筑用地的生態足跡。化工工業固體廢棄物生態足跡的估算化工工業生產過程中固體廢物的產生是必然的，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。而若將其進行排放、貯存等方式處理，勢必會占用大量土地資源，通常這種固體廢棄物的占用是一種永久性的行為，其性質基本與建設用地性質等同。基于此，根據化工行業固體廢物的產生量，結合《中國環境年鑒》給出的化工產業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固體廢棄物的生態足跡估算結果，（式略）式（3）中，u為單位化工工業固體廢棄物排放或貯存等處理方式所占用的土地面積，y為化工企業固體廢棄物的產生量。

　　實例分析

　　本次以運城某化工廠為例，此化工廠以生產合成氨、尿素為主（1830項目），通對該公司進行實地調查取得2011年的各項數據后進行計算分析，最后得出該企業生態足跡。2011年該企業合成氨與尿素產量及原料消耗如表1所示，尿素產量為205247。18噸，合成氨產量為344766。75噸（如表1所示）。根據2011年企業的各項數據計算并得到各個賬戶的生態足跡結果如下所示：（1）原料的生態足跡，該項目主要原料為煤、焦爐氣，還有硫酸、碳酸鈉、催化劑等，后幾類原輔材料其與煤和焦爐氣用量相比來說非常少，因此在計算原料的生態足跡的過程中，主要采用煤和焦爐氣的消耗總量來計算原料的生態足跡。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，折算成標準煤量為114822噸，1千克標準煤產生2。926×107焦耳的能量，h能地比為80GJ/hm2，計算出原料煤的生態足跡為4。6×104hm2。該企業的焦爐氣的用量246385541立方米，根據《節能項目節能量審核指南》折算成標準煤量為147831。3噸標準煤，再根據公式（2），計算出焦爐氣的生態足跡為5。9×104hm2。（2）能源的生態足跡該企業消耗的主要為電力，電力的生態足跡計算過程中，將公式改成：EFe=a1×q×w/h（式4）q為電力的消耗量，w為1千瓦時所產生的生物生產性能量為3。6×106焦耳2011年該企業生產電力消耗總量約為3。4×108千瓦時，根據公式（4）計算出該企業電力生態足跡為1。7×104hm2。（3）水的生態足跡該企業2011年工業用水主要是合成車間、尿素車間、空分車間以及污水處理站，其用電量見下表3。根據公式（2）均衡因子a為0。2，計算出該化工廠水的生態足跡為0。2×104hm2。（4）化工工業用地生態足跡根據實地調查，該廠實際占用土地面積為33。33hm2，工業用地的生態足跡為93。32hm2。（5）垃圾生態足跡企業全年產生的工業垃圾量大約為5萬噸/年。工業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來計算。因此，根據公式（3）計算出垃圾的生態足跡為16。5hm2。該化工廠生態足跡計算結果如表4。從上表可以看出該企業的生態足跡為12。3×104hm2，其中原料生態足跡占的比重最大，其次為能源的生態足跡。該企業原料主要為煤和焦爐氣，也屬于化石燃料，因此可以看出該企業要想降低生態足跡，提高生態效率，應該主要從原料，能源這2個方面制定出相應的措施。例如提高該企業的能源利用率，開發新型的能源，降低傳統能源的消耗量，其次，提高該企業對水資源的利用率，同時減少該企業建筑用地面積等等都可以使得該企業實現建設生態工業的目的。

　　數據分析

　　根據查閱資料，山西省的人均生態承載力為0。77hm2/人，該企業的人均生態足跡為123hm2/人該企業的人均生態足跡為123hm2，山西省的人均生態足跡為0。77hm2，該企業的生態足跡遠遠大于山西省的平均生態承載能力，是其175倍，直接反應出該企業對生態環境占用相當嚴重，而足跡中幾乎主要是原料，能源的消耗量，因此，在建設新型的生態企業中應著重從化石能源入手，減低企業對不可再生資源的消耗，提高煤等資源利用率，同時督促企業向新型資源方面轉型，建設生態工業。本文在前人研究的基礎上，以數據可獲得性為前提基礎，并以此構建了適合化工工業生態足跡估算的簡單工具，為從可持續發展的角度來為化工工業提供一種可以量化的生態足跡估算方法。并根據案例分析，將企業生產對環境的影響定量化，計算出某一化工企業的生態足跡，對于企業生態足跡的計算提供了可操作性依據，這種方法具有內涵深刻、表述形象和計算簡單的特點，它為評價企業以及各個行業的環境影響提供了科學的題材、方法和定量指標。為其他行業的可持續發張提出新的思路。但是，本文在計算企業的生態足跡的基礎上還有些不足之處，例如企業的廢氣二氧化硫等大氣污染物未被涉及，由于國際中還沒有對化工企業中的大氣污染物的生態足跡計算提出統一的模型，希望國內學者在本文的基礎上提出寶貴的建議。

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