针对大气污染、地球变暖等问题,我们建议建设一个碳产业创新园,进行碳的资源化利用研究,大幅度减少直接碳排放,实现系统的资源化高效利用并产业化实施。
碳产业创新园通过用一种新的角度对碳排放问题进行解决,减少碳排放、加大碳固定,并以资源化高效利用来保证减排全过程的市场化动力,实现可持续的碳资源循环利用和经济的低碳发展。
安徽蚌埠地处中国南北地理分界线秦岭—淮河一线,是京沪高铁和京福高铁的交汇点,全国文明城市、国家区域中心城市、全国性综合交通枢纽城市、淮河流域中心城市、皖北地区中心城市、安徽省旅游中心城市。
2017年,蚌埠市地区生产总值(GDP)1550.66亿元,酒厂、火电厂、烟厂等数量较多,具有丰富的碳排放资源,同时蚌埠周边拥有大量的农田和林木。在蚌埠市地区建设碳产业创新园并进行二氧化碳回收综合利用的产业化示范性实施,将对蚌埠市域的经济发展和环保减排工作产生巨大的推动作用。
第一部分 项目背景
一、碳排放的现状和危害
自工业革命以来,人类活动大量排放的二氧化碳使全球出现变暖趋势,北极冰雪也加速融化,引起极端性气候灾害频发,严重危害人类生存和发展。对于全球变暖,科学家已经基本达成共识:最近50年来气温的上升主要是由于二氧化碳等温室气体增加造成的。因为二氧化碳是一种可长期存留的温室气体,它的排放量最终必须降到接近零的水平。
中国目前是世界最大的碳排放国。随着经济的发展,今后仍将持续增加。尽管中国的碳排放总量仍在增长,但排放增速自2005年以来已“稳步下降”了大约30%,2014年增速甚至放缓至接近于零,并且中国的发电厂平均能源使用效率也处在世界领先水平。中国承诺其二氧化碳排放量将在2030年左右达到峰值,有推算认为最高将达到150亿吨。作为全球最大的二氧化碳排放国,为达成这一目标中国将投入超过41万亿元人民币。
能源是经济增长的基础,所有的发展中国家都面临两难境地,既要发展经济,又要应对、减缓气候变化。在现有理念和技术条件下,如果减少碳排放,就意味着它们要承担经济放缓甚至停滞的巨大成本。这无论从现实和道义上都讲不通。对于中国特别不是一件容易的事情。即使采取较积极的能源政策,包括提高可再生能源和油气等清洁能源的比例,到了2020年我国煤炭消费仍占约60%。
二、碳排放来源及控制
人类碳排放主要来自于化石燃料的使用以及其他工业生产。煤炭、天然气、石油、水泥在1960~2012年间的累计排放量占总排放量的比例依次为39.2%、17.2%、40.5%、3.1%。2012年的比例依次为42.8%、19.0%、33.0%、5.2%。
虽然人类造成的碳排放在自然界总的六千多亿碳循环中占比约10%,不见得能造成气候变化,但是还是值得通过碳回收利用,减少人为干预,特别实现产业、企业的减排增收,经济效益大幅度提高。
所有的发展中国家目前也都面临两难境地,既要发展经济,又要应对、减缓气候变化。在现有技术条件下,如果减少碳排放,就意味着它们要承担经济放缓甚至停滞的巨大成本。这无论从现实和道义上都讲不通。对于中国特别不是一件容易的事情。即使采取较积极的能源政策,包括提高可再生能源和油气等清洁能源的比例,到了2020年我国煤炭消费仍占约60%。
地球空气中含有约不到0.03%的二氧化碳,而且在过去很长一段时期中,含量基本上保持恒定。在自然生态系统中,陆地植物和海洋生物通过光合作用从大气、水中摄取并固定碳的速率,与自然环境生物、火山、温泉等排放源释放到大气中的速率基本是相同的, 二氧化碳始终处于“边增长、边消耗” 的动态平衡状态。
大气中的二氧化碳有80%来自人和动、植物的呼吸,20%来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5%的二氧化碳通过植物光合作用,转化为有机物质贮藏起来。而现在,随着工业的迅速的发展,使积存在地层中千百万年的碳元素,在很短时间内释放出来,而破坏了原有的碳循环的平衡,积累的二氧化碳估计需要50~100年才能自然消耗、固定。
对于空气中微量的二氧化碳等温室气体,除了依赖环境自然消耗以外,人类目前没有更好的办法。我们所能做的,就是设法增加、强化海洋、陆地吸收、固定、储存碳的能力。
三、中国大气污染形式严峻
目前,中国已成为世界上大气污染最严重的国家之一。世界卫生组织的标准是20微克,中国只有1%的城市居民生活在40微克的标准以下,有58%的城市居民生活在100微克标准以上的空气中。
环境问题在中国已不是单一的经济问题,随着民众环境意识的觉醒,环境问题正在变成严重的社会问题,并且很可能演化为有损社会和谐的社会危机。
工业发展超过环境负荷,珠三角从机械污染、化学污染过渡到多种污染并存局面。世界发达国家完成这一污染过程花了200年,我们只花了30年。
城市密集成群,减少了以前存在于城乡结合部的空气污染缓冲区,一方面造成污染物不易扩散,另一方面也把很多城市连成污染的整体。
灰霾的形成会对各种传染疾病的流行起到推波助澜的作用,长期生活在这样的大气环境中,人的机体抵抗力必将大为减弱。
环境问题在中国已不是单一的经济问题,随着民众环境意识的觉醒,环境问题正在变成严重的社会问题,并且很可能演化为有损社会和谐的社会危机。
碳回收再利用的过程可以很大程度改善大气污染情况,以更科学系统、高效节能、减排增效的方式解决硫化物、氮氧化物、二氧化碳、水汽的排放,大幅度改善空气质量,减少雾霾发生。
四、工业企业减排的主要问题
工业污染排放量大、危害重、风险高、稳定达标排放和风险防控水平较低,是我国环境治理的重点。
环境统计显示,工业污染物的排放特别是工业水污染物排放已不再是总排放量的“大头”,但工业污染排放量大、危害重、风险高,稳定达标排放和风险防控水平被高估。
从污染物治理和节能减排的角度,我们认为工业企业主要存在以下两个问题:
1、环保与效益对立
我国的建设取得了举世瞩目的成就,但在环境和生态方面所付出的代价也是十分巨大的。发展经济与保护环境之间的关系是一种相互制约、相互促进的依存关系。发展经济难免带来环境问题,保护和改善环境,需要付出一定的财力和物力,这是相互制约的一面。另一方面,保护环境本质上就是保护资源,保护生产力,促进能源和资源的节约,这都有助于经济的增长和效益的提高;反过来,经济的发展又为环境保护提供物质条件和技术基础,这是相辅相成的一面。由此可见,发展与环境的关系,处理得好,可以相互促进,协调发展;处理不当.则会相互影响,彼此阻碍。
然而,目前的工业企业往往因为技术落后,投资没有回报,靠国家补贴,观念陈旧,只知道处理,不知道回收再利用等种种客观原因,导致技术没有突破,环保和效益对立,单方面追求效益,给环境造成了巨大的压力。
2、烟气除白迫在眉睫
雾霾的产生,主要来源于排放的烟气,不论是根据常识,还是专业的试验都可以证明,烟温越高,烟升越高,越容易扩散。同时,烟气温度直接影响烟气的湿度,湿度越大的烟气,越难以扩散,也越容易形成雾霾。所以,烟气的温度对于扩散有非常重要的影响。
上个世纪,由于我国没有安装烟气脱硫设备,火电厂烟气排放温度在130-150℃之间,在这个温度下的烟气属于干烟气,容易扩散,不易形成雾霾。这种情况下,虽然大量含硫含氮化物的烟气排放到大气中,但通常不会导致烟气在低空聚集。
这就是为什么大家记忆中的童年都是白天蓝天白云,晚上星光灿烂。那时虽然没有这么复杂的环保设备,但是烟气排放温度高,不容易形成雾霾。
为了控制酸雨,本世纪以来,提高了环保要求,引进国外的脱硫技术,烟气脱硫开始在火电厂普及。目前国内绝大多数燃煤电厂或是其它化工行业的烟气在排放前大都进行了湿法脱硫,温度降至45℃~55℃,此时的烟气通常是饱和湿烟气,烟气中含有大量水蒸汽,水蒸汽中含有较多的溶解性盐、SO3、凝胶粉尘、微尘等(都是雾霾的主要成分)。如果烟气由烟囱直接排出,进入温度较低的环境空气中,由于环境空气的饱和湿度比较低,在烟气温度降低过程中,烟气中的水蒸汽会凝结形成湿烟羽。造成对大气的不仅是视觉的而且是实质上污染。
第二部分 解决方案
一、核心解决思路
1、废物再利用
但丁曾说:“世上没有垃圾,只有放错地方的宝藏!”。
我们现在还有必要分析一下人类工业化过程产生大量碳排放的历史成因。即使到了今天,工业领域和人们日常生活中都把排放二氧化碳当成一件理所当然的事,如化工厂、水泥厂、酒厂、火电厂等均是排放二氧化碳的集中“大户”。进行环境评价的时候,排放物里面如果没有特殊化合物,如硫化物、氮氧化物、粉尘即达到清洁排放的标准,排放物含有二氧化碳、水蒸气、热量其实都是局部环境空气的增量和干扰,也将影响局部环境指标,本应同样得到处理。
每个锅炉都有烟囱,煤炭燃烧后碳排放成为习惯,但是仔细分析一下,煤炭的燃烧过程是一个化学反应过程,在生成近4倍重量二氧化碳的同时,释放燃烧热。排放的二氧化碳其实是比燃烧过程释放的热更有价值的资源,目前市场批发价每吨高达500~800元,淘宝零售价更达到每吨一万元。化学产物的价值比释放的热能价值高2~3倍,人们长期以来都是抓了燃烧热这个“芝麻”,扔了燃烧化学产物这个“西瓜”。
造成这个结果也有其历史原因,倒退几十年,烟气中二氧化碳几乎无法回收,回收了也没有什么太多用途,人类当时也没有减少碳排放的环境保护压力。但是今天则完全不同了,回收烟气二氧化碳的技术已经成熟,回收成本低廉,回收的二氧化碳用途广泛。人们也已经认识到碳排放对环境的危害,到了应该彻底处理碳排放、必须处理碳排放问题、可以从根本上解决碳排放问题的时候了。
2、减排资源化
我们建议对我们人类普遍使用的燃煤、燃油、燃气过程进行改革,让每一台锅炉、每台燃烧装置像化工厂的反应设备那样工作,既利用燃烧反应释放的热量,还要利用化学反应产生的化学产物,把化石资源的价值“吃光榨净”,在减少环境污染物排放的同时,实现效益的大幅度增加,实现低碳、减排、增效的有机统一,这也是解决碳排放问题的唯一出路和光明大道。
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