高長明

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水泥工業(yè)“四零一負(fù)”理念及展望

The“Four Ze ro One Nega tive”Concep tand Prosp ec to f Cem ent Ind ustry

高長明

1　“四零一負(fù)”的萌芽

1996年秋，在德國杜塞爾多夫德國水泥研究院主持召開的一個小型國際技術(shù)交流會上，筆者首次口頭闡述了“四零一負(fù)”的構(gòu)想。這之后，筆者將其拓展論述，撰寫了《論水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》和《21世紀(jì)水泥工業(yè)的歷史使命——轉(zhuǎn)向綠色工業(yè)協(xié)建仿生群落體》兩篇文章，分別發(fā)表在我國《水泥技術(shù)》和《水泥》1997年第1期上，其中首次正式以書面形式提出了“四零一負(fù)”的理念。

2　“四零一負(fù)”的推進(jìn)與對其基本達(dá)標(biāo)的預(yù)測

所謂“四零一負(fù)”理念，即在水泥生產(chǎn)的過程中同時還要力爭（或必須）實現(xiàn)對水泥廠周圍生態(tài)環(huán)境的“零污染”、對外界電能的“零消耗”、對廢水廢料廢渣的“零排放”、對化石燃料的“零消耗”以及對全社會各種廢棄物（例如礦渣、粉煤灰、電石渣、赤泥、脫硫石膏、城市垃圾、工業(yè)廢料廢渣廢油、危廢等）的“負(fù)增長”。水泥工業(yè)要充分利用其固有的生產(chǎn)獨特性，有意識有目標(biāo)地部署組織開展一系列的科技創(chuàng)新與研發(fā)項目，爭取早日最大限度地實現(xiàn)“四零一負(fù)”，成為全社會循環(huán)經(jīng)濟的重要樞紐。

應(yīng)該指出，在整個重化工業(yè)領(lǐng)域中，對社會能提供一定程度“四零一負(fù)”功效的，迄今僅有水泥工業(yè)這一行業(yè)，其對全社會的環(huán)保和清潔低碳生產(chǎn)具有獨特的貢獻(xiàn)，獲得許多國家，尤其是發(fā)達(dá)國家技術(shù)政策的支持與激勵。我們要加緊創(chuàng)新研發(fā)，為水泥工業(yè)早日基本實現(xiàn)或接近100%地實現(xiàn)“四零一負(fù)”的目標(biāo)而努力。同時，“四零一負(fù)”對促進(jìn)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也具有重要的戰(zhàn)略意義，所以我們必須高度重視和加強有關(guān)“四零一負(fù)”的各項研發(fā)工作。

1990年前后，“四零一負(fù)”景象在歐洲開始萌動，在世界水泥工業(yè)領(lǐng)域中只是少量零星地有所表現(xiàn)。當(dāng)時歐美發(fā)達(dá)國家水泥工業(yè)的單位水泥粉塵排放均在0.3kg/t水泥（～130mg/m3（標(biāo)））左右，我國的排放則高達(dá)20kg/t水泥（＞8 000mg/m3（標(biāo)）），水泥工業(yè)無疑是高污染的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。其他污染物（NOx、SO2、VOC、F-、Hg等）對環(huán)境的影響則尚未顧及研究。水泥窯廢氣余熱發(fā)電技術(shù)雖已在日本興起，但其效率較低，熟料發(fā)電量多在25kWh/t以下，成本較高，尤其是在火力發(fā)電技術(shù)先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家，經(jīng)濟效益太低，難以推廣。在廢水廢料廢渣方面，水泥廠對外的排放量歷來就不多，只要足夠重視，是可以做到“零排放”的。事實上，這一點當(dāng)時在諸多發(fā)達(dá)國家基本上已經(jīng)做到了。至于采用社會各種可燃廢棄物用作替代燃料（除美國有些水泥廠燒廢輪胎外），當(dāng)時在歐洲發(fā)達(dá)國家只有少數(shù)幾家水泥廠正在少量替代試驗之中，完全談不上對化石燃料100%的替代率或“零消耗”，采用替代原料的情況也為數(shù)極少。此外，因為水泥工業(yè)歷來有摻用混合材的傳統(tǒng)，所以其對社會某些工業(yè)廢棄物（例如礦渣和粉煤灰等）的消納利用——“負(fù)增長”有較大積極作用，而且具有進(jìn)一步拓展空間和潛力?？傊?，當(dāng)時（1997年）即使是發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水泥工業(yè)的實際情況與“四零一負(fù)”的戰(zhàn)略目標(biāo)也是相距甚遠(yuǎn)的。

筆者完全理解當(dāng)初抱有“立窯情結(jié)”的諸位同仁對“四零一負(fù)”能否實現(xiàn)的高度質(zhì)疑。任何新事物從破土萌芽到成長壯大都必須經(jīng)歷一番艱辛的歷程，只要筆者所判斷預(yù)測的水泥工業(yè)科技發(fā)展方向是基本正確的，是符合水泥科技發(fā)展客觀規(guī)律的，那么筆者對“四零一負(fù)”的實現(xiàn)性始終充滿信心，這是基于諸多客觀萌芽狀態(tài)新事物苗頭的科學(xué)分析，認(rèn)為這些苗頭演變發(fā)展最終結(jié)果“四零一負(fù)”的發(fā)生是大概率事件而得出的結(jié)果和預(yù)測。

事實上，在筆者鉆研思考“四零一負(fù)”構(gòu)想的醞釀及形成定稿的漫長過程中，始終得到前輩專家吳中偉、朱祖培、劉公誠、高世雄、馮修吉、胡宏泰等老先生的親切鼓勵和指導(dǎo)，他們的音容笑貌至今仍歷歷在目，我將永遠(yuǎn)銘記在心。

根據(jù)世界水泥工業(yè)科技進(jìn)步的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，現(xiàn)在看來，筆者20年前的判斷預(yù)測以及“四零一負(fù)”理念的提出，與現(xiàn)今世界先進(jìn)水泥工業(yè)的實際情況及其科技進(jìn)展水平相比較，兩者總體相符。事實證明，筆者當(dāng)初并非“異想天開”，而是科學(xué)分析的理性預(yù)測。

“四零一負(fù)”理念是經(jīng)過一番認(rèn)真的思考研究探求后，對水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展客觀規(guī)律的個人認(rèn)知在廣度和深度兩方面不斷提煉升華的一種歸宿。現(xiàn)在看來，關(guān)于水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的特征或路徑問題，國內(nèi)外專家學(xué)者各有表述，但均未定型，而“四零一負(fù)”則是一種最早的定型表述。2009年聯(lián)合國世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會（WBCSD）和水泥可持續(xù)發(fā)展倡議（CSI）合作研究發(fā)表的《2050世界水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)路線圖》的理念及內(nèi)容與“四零一負(fù)”不謀而合，僅有些表述的用詞有所不同。

表1　1985～2015年水泥工業(yè)“四零一負(fù)”完成度估算

茲將1985～2015年間，發(fā)達(dá)國家與我國水泥工業(yè)在“四零一負(fù)”方面的科技進(jìn)步及其完成度的初步估算列舉于表1中。其中“四零一負(fù)”各項完成度的計算基準(zhǔn)分別為：對環(huán)境“零污染”的，以各種污染物的排放量均達(dá)到在自然生態(tài)環(huán)境中可以完全自凈化的程度為100%；對外界電能“零消耗”的，以噸熟料余熱發(fā)電量等于生產(chǎn)噸熟料所需的總耗電量為100%；對廢水廢料廢渣“零排放”的以完全沒有污水廢料廢渣排出為100%；對化石燃料“零消耗”的，以熟料煅燒所需的熱能完全來自替代燃料為100%；對社會廢棄物“負(fù)增長”的，以噸水泥各種廢棄物利用總量達(dá)600kg（干基）為100%。

由此可知，隨著世界水泥科技的不斷創(chuàng)新，“四零一負(fù)”的戰(zhàn)略目標(biāo)在發(fā)達(dá)國家現(xiàn)已將近實現(xiàn)，其中對周圍生態(tài)環(huán)境“零污染”的完成度約為90%；對外界電能“零消耗”的完成度卻仍然維持在6%以下，這是因其外購電價低于其余熱發(fā)電成本所決定的，但水泥窯的余熱大多均回收用于工廠附近居民區(qū)的供熱和制冷，其余熱回收利用率往往更高；對外界廢水廢料廢渣“零排放”的完成度己近100%；對化石燃料“零消耗”的完成度約為60%；對全社會各種廢棄物“負(fù)增長”的完成度約為55%，其中混合材、替代燃料和替代原料三者的比例較合適。水泥工業(yè)在全社會循環(huán)經(jīng)濟中的樞紐作用日益顯著。水泥工業(yè)在社會公眾中的口碑遠(yuǎn)比我國好得多。

同期我國“四零一負(fù)”的進(jìn)展與完成度的提升則比較迅速。其中對環(huán)境“零污染”的完成度由1985年的10%上升到2015年的60%，國家工信部已于2015年7月將水泥工業(yè)排除于高污染行業(yè)，但是其總體與國際先進(jìn)水平的差距仍較大，特別是粉煙塵（含PM2.5）排放長期嚴(yán)重超標(biāo)，亟須花大力氣根治；廢水廢料廢渣“零排放”的完成度已達(dá)約80%；在余熱發(fā)電方面，對外界電能“零消耗”的完成度較高，已達(dá)55%，因我國火力發(fā)電效率比發(fā)達(dá)國家的低不少，外購電價貴得多，故而水泥窯余熱發(fā)電的采用率較歐美國家高得多，已達(dá)75%以上，噸熟料平均發(fā)電量為32～38kWh；然而在采用替代燃料、實現(xiàn)化石燃料“零消耗”方面，我國的完成度卻低到1.0%以下，仍然處于艱難的起步階段，與國際水平（60%）相差懸殊，所幸國家的技術(shù)政策已在研究改進(jìn)之中；對社會廢棄物“負(fù)增長”的貢獻(xiàn)方面，我國的完成度約為65%，其中，混合材占比高達(dá)94%，替代原燃料利用量太少，亟需改進(jìn)。

另外，水泥企業(yè)應(yīng)向社會公眾提交年度環(huán)境報告，這是考察企業(yè)履行社會責(zé)任優(yōu)劣的重要準(zhǔn)繩，希望政府加強引導(dǎo)監(jiān)管，敦促實施，央企和國企敢于擔(dān)當(dāng)，敢于帶頭公布本企業(yè)年度污染物排放信息。

綜合研究分析各方面的信息，筆者估計，發(fā)達(dá)國家可能在今后5～10年內(nèi)得以基本實現(xiàn)或接近100%地實現(xiàn)“四零一負(fù)”的目標(biāo)（除對外界電能“零消耗”外），我國則可能還需10～15年。這也印證了過去30年來，我國水泥工業(yè)總體上已有很大的提升，與國際先進(jìn)水平的差距大大縮小。抓緊做好“四零一負(fù)”這個系統(tǒng)工程，特別需要重視擴大采用替代燃料和嚴(yán)厲降污（特別是粉煙塵）減排兩大領(lǐng)域，必須真正地實施現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，同時切實做好監(jiān)管工作。做到實實在在地補強并徹底消除我國水泥工業(yè)的各項“短板”，從而趕超國際先進(jìn)水平。

總之，“四零一負(fù)”的戰(zhàn)略目標(biāo)前景樂觀，其發(fā)展進(jìn)程最終還須經(jīng)時間和實踐的檢驗，讓我們拭目以待。

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中圖分類號：TQ172.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-6171（2016）01-0017-03

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收稿日期：2015-12-01； 編輯：呂 光