工业节能手册

工业节能手册内容摘要：

一代电池。 新一代电池将采用锂聚合技术，其功率将比市场上销售的现代电池的功率高两倍，它对现代汽车向混型汽车和电动汽车的转换起到至关重要的作用。 （ 八） 能源农场。 用生物工程生产燃料作物，例如乙醇燃料的进程将加快。 利用脱氧核糖核酸（ DNA）工程，人类将可以像生产粮食一样生产能源。 （九） 太阳能。 今后 10 年太阳能的利用将获得重大进步。 近年来，太阳能电池效率的提高，使太阳能的广泛应用成为可能。 光伏电池的效率将会进一步提高。 （十） 甲烷水合物。 地质家发现，世界大洋底部存在大量甲烷水合物，可以为人类提供大量可靠的能源。 预计今后 10 年内甲烷水合物资源将被开发，并作为常规天然气的补充。 9 第二章 我国工业活动 第一节 工业活动概述 现代工业的产生和发展经历了四次 技术革命，技术进步推动工业的发展，工业领域不断扩大，已经在向海洋、太空进军。 产业结构向高新技术、知识密集型产业过度。 国民经济因此而得到了很大程度的发展，提供先进技术装备，能源和原材料，提供人民需要的消费品，工业活动成为国家资金积累的主要来源。 但同时，工业的 高速 发展也给生态环境带来了巨大的负面影响，从环境中索取各种自然资源，改变环境结构，影响 其 功能；废品进入环境，当排放量超过环境自净功能时，就会对生态系统和人类健康造成危害。 一、工业活动的发展状况 当前我国正处在十分重要的发展阶段，工业化、城市化进程加快，对 资源能源的需求不断增加，这既是一个黄金发展时期 ， 又是一个资源环境矛盾突出、瓶颈约束加剧 的 时期。 我们为保持经济增长付出了相当大的资源和环境代价。 以 2020年为例，国内生产总 值 增长了 %,但耕地却减少了 万 公顷 ,主要原材料消耗也明显上升 ,当年 ,我国实现的GDP约占世界的 4%,而为此消耗的原煤、铁矿石、钢材、水泥分别占世界的 31%、 30%、 27%和 40%。 2020年全国先后有 21个省市拉闸限电，能源紧张状况至今没有改善。 全国每年因缺水造成的直接经济损失已达 2020 亿元。 至 2020 年，可持续发展所需要 的 45种主要矿产品中，只有 24 种能满足需求。 从资源消耗的增幅看，近年来，我国钢、铁、有色金属、水泥等主要原材料消耗弹性系数（原材料增速与 GDP增速之比）正呈扩大增势。 从资源利用效率来看，我国资源产出效率大大低于国际先进水平，我国每万元 GDP能耗是世界平均水平的 3倍。 此外，我国资源回收利用率比较低，许多可以利用或再利用的资源成了废弃物，每年约有 500万 吨 废钢铁、废玻璃等没有回收利用。 从环境污染程度看，我国废弃物排放水平大大高于发达国家，每增加单位 GDP的废水排放量比发达国家高 4倍，单位工业产值产生的固体废弃物比 发达国家高 10多倍，每年因大气污染造成的经济损失占 GDP的 3%～ 7%。 近几年，由于资源短缺和局部环境恶化制约经济社会发展的问题越来越明显，可持续发展受到了严峻挑战和广泛的关注。 因此，增强节约意识，推进资源节约工作，提高资源与能源的利用效率，缓解资源瓶颈制约，加快建设节约型社会是落实科学发展观、统筹人与自然和谐发展的必然要求。 二 、 现代工业发展的新型模式 10 建设节约型社会，实施可持续发展战略，必须首先实现经济增长方式的转变， 摒弃 传统的资源高度依赖型发展模式，重视和发展建立在物质循环利用基础上的经济发展模式。 同时 ，现代工业发展还应依靠科学技术，发展高新技术，并使科技生态化，按循环经济的发展模式，走可持续发展的道路，实现工业生态化转向，实现经济发展、社会进步和环境保护的 “ 三赢 ”。 目前，国内对循环经济的认识已经形成比较一致的观点，认为循环经济就是一种运用生态学规律来指导人类社会的经济活动并且建立在物质不断循环利用基础上的新经济发展模式 ， 其本质上是一种生态经济。 它要求把经济活动组织成为 “ 资源 —— 生产 —— 消费—— 二次能源 ” 的封闭式流程。 循环经济有其自身可以遵循的原则，目前学术界将其归结为 3R原则，即减量化原则（ Redu标 准煤 ）、再使用原则 (Reuse)、再循环原则 (Recycle)。 循环经济的 3R 原则使资源以最低的投入，达到最高效率的使用和最大限度的循环利用，实现污染物排放的最小化，使经济活动与自然生态系统的物质循环规律相吻合，从而实现人类活动的生态化转向和经济规模效益的递增。 循环经济与传统经济的区别在于 传统 经济遵循的是 “ 资源 —— 生产 —— 消费 —— 废弃物排放 ” 单向的线性过程，其结果是在地球上的资源越来越少，而垃圾和污染物却日益增长。 其主要特征是经济增长速度与资源消耗强度、环境负荷强度在速率上成正比，形成典型的 “ 三高一低 ” 模 式，即高开采、高消耗、高排放和低利用。 而循环经济按照 3R 的原则，形成典型的 “ 三低一高 ” 模式，即低开采、低消耗、低排放和高利用，最大限度地减少初次资源的开采，最大限度地利用不可再生资源。 而且资源的循环利用提高了生态环境的利用效率。 因此，循环经济体现了一种新的经济发展理念，它确立了新兴的资源观和经济发展模式，从根本上改变了人们的传统思维方式、生产方式和生活方式。 它要求全社会增强珍惜资源、循环利用资源、变废为宝、保护环境的意识，实现资源利用的减量化、产品的反复使用和废弃物资源化。 它要求政府在产业结构调整、科学技术 发展、城市建设等重大决策中，综合考虑经济效益、社会效益、环境效益，节约利用资源，减少资源与环境财产的损耗，促进经济、社会与自然的良性循环。 它要求企业在确定经营方针和从事经济活动时，兼顾经济发展、资源合理利用和环境保护，逐步实现 “ 低排放 ” 或 “ 零排放 ” ，从而营造出一个人与自然和谐发展的循环型经济社会。 目前在许多发达国家，循环经济已成为一种新型的发展趋势。 第二节 工业发展面临的问题 一 、 工业中重化工 化 特征突出 11 “ 十五 ” 期间，工业中重工业的增长速度远大于轻工业，重化工化特征日益明显。 2020年，重工业的比重达 到 69%，比 2020 年提高 个百分点。 同时， “ 十五 ” 期间，能源和主要工业原材料的弹性均大于 1。 这一现象基本反映了中国经济在需求方面的几个特点：首先，从国内市场看，一般消费品的需求不足和房地产、汽车等产业的旺盛需求，导致能源原材料等重工业产品的快速增长。 其次， “ 十五 ” 期间 ， 交通运输、水力电力等大规模基础设施的建设也带动了重工业的增长。 再次，从全球市场来看，国外加工制造业向中国的快速转移和工业制成品出口的增长对重工业发展也具有很大的拉动作用。 从目前的发展情况看，中国重化工化趋势可能还会持续一段时间。 二 、 能 源 及 原材料供给增长过快 “ 十五 ” 期间，随着经济的持续扩张，能源原材料需求强劲，造成供给相对不足 ， 也带来能源原材料生产的过度扩张。 “ 十五 ” 期间，中国原煤产量增长了 ，发电量增加了82%，钢材产量增加 倍，化纤增加 倍，水泥增加 77%，均高于同期国内生产总值的增长速度。 能源原材料的过快增长，使资源消耗和环境污染压力凸显。 “ 十五 ” 期间，中国万元产值单位能耗增加了 25%，没有完成预定目标。 同时，部分能源和原材料产品的过快增长，还带来了产能过剩的隐患，为今后产业结构调整增加了难度。 三 、 技术创新能力 不足 改革开放以来，大规模引进国外先进技术对推动中国产业技术更新换代和产业结构升级曾经起到非常积极的作用，但也存在重引进、轻消化吸收和创新的倾向和问题，缺乏高技术人才的培养和储备，过分依靠国外技术。 目前，中国对外技术的依存度高于 50%，而发达国家都在 30%以下，美国和日本更低于 5%。 同时，中国自主创新投入低。 日本和韩国在大规模引进国外技术的时期，用于消化吸收创新的资金是技术引进资金的 5倍和 8倍，而中国仅为7%。 中国的科技创新能力不仅低于发达国家，也落后在印度和巴西。 四 、 内资企业竞争力弱 内资企业在 中国产业发展中处于主导地位，但内资企业普遍存在竞争能力不强的问题。 2020 年，内资企业产值占到规模以上工业增加值的 75%，对工业的贡献率和拉动率分别为70%和 %，但内资企业竞争力还比较薄弱，主要体现在几个方面：一是内资企业的扩张绝大多数依靠成熟技术和传统 的 生产要素，多数没有自己的研发机构，研发资金投入很少。 据统计，中国规模以上企业中，拥有技术开发机构的仅占 25%；研发开发投入占销售额的比重仅为 %。 二是内资企业大多数缺乏全球性经营和管理的专业人才，缺乏现代管理技术和营销战略，在与外资企业、特别是 跨国公司竞争中很难抢占战略制高点。 三是内资企业缺乏 12 有效吸引人才的机制，对人才的培养和培训也比较简单，造成人才水平下降、高级技术人才外流。 四是内资企业产业产值份额大，但出口份额小。 2020 年，内资企业外贸进出口仅占全国的 42%。 13 第三章 资源和能源概况 第一节 资源、能源和节能 一、资源 基本概念 （一）资源的含义 资源：就是 “ 资财之源 ” ，是人类赖以生存和发展的基础和源泉。 狭义资源仅指自然资源，广义资源则包括自然资源和社会资源。 （二）资源的分类 资源可分为：狭义资源和广义资源两大类 狭义资源仅指自然 资源：自然资源是存在于自然界的、有用的自然物质和能源，包括土地、水、空气、矿藏等。 广义资源则包括自然资源和社会资源：社会资源是人类活动创造的资源，包括资本、信息、知识、技术、信誉、伦理、政策、制度等等。 资源所有制中的资源是指广义资源，是自然中客观存在的资源和人类活动中创造的资源。 二、能源基本概念 （一）能源的含义 能源就是 “ 能量之源 ” ，即能量的资源。 这种资源的形式可以是物质，如石油、煤炭、天然气、铀、钍等。 也可以是物质的运动，如水流 (河流、海流；海浪等 )、气流 (风 )、地热、 (太阳 )辐射能等。 能源是为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础。 能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。 （ 二 ） 能源的分类 能源按其基本性质可分为一次能源和二次能源 两大类 一次能源：是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。 它包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。 14 一次能源按其来源的不同划分为来自地球以外的能源（来自地球以外的一次能源主要是太阳能）、地球内部的能源（来自地球内 部的一次能源主要是地热和原子核能） 、 地球与其他天体相互作用的能源（来自地球与其他天体相互作用的一次能源主要是潮汐）这三大类能源。 二次能源：是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，包括电能、汽油、柴油、液化石油气、氢能等。 二次能源亦可解释为自一次能源中被再次使用的能源。 例如将煤燃烧产生蒸气能推动发电机 ， 所产生的电能即可称为二次能源，或者电能被利用后，经由电风扇 ， 再转化成风能，这时风能亦可称为二次能源，二次能源与一次能源间必定有一定程度的损耗。 二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。 二次能源又可分为 “ 过程性能源 ” 和“ 合能体能源 ”。 当今电能就是应用最广的 “ 过程性能源 ” ；柴油、汽油则是应用最广的 “ 合能体能源 ”。 由于目前 “ 过程性能源 ” 尚不能大量地直接贮存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法直接使用从发电厂输出来的电能，只能采用像柴油、汽油这一类 “ 合 能体能源 ”。 可见，过程性能源和 合 能体能源是不能互相替代的，各有自己的应用范围。 随着，人们将目光也投向寻求新的 “ 合 能体能源 ” ，作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可 直接生产电能。 而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。 随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的 合 能体能源。 氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。 能源按其能否再生可分为再生能源和非再生能源两大类。 再生能源：指凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源，包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等。 它们在自然界可以循环再生。 非 再生能源：指凡是不能不断得到补充或不能在较短周期内再产生的能源，包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的。 地热能基本上是非再生能源，但从地球内部巨大的蕴藏量来看，又具有再生的性质。 核能的新发展将使核燃料循环而具有增殖的性质。 核聚变的能比核裂变的能可高出 5～ 10 倍，核聚变最合适的燃料重氢（氘）又大量地存在于海水中，可谓 “ 取之不尽，用之不竭 ”。 核能是未来能源系统的支柱之一。 能源按其开发利用程度可分为 常规能源和新能源 两大类。 常规能源是世界大量消耗的石油、天然气、煤和核能等。 新能源是相 对于常规能源而言的，泛指太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能和生物质能等。 由于新能源的能量密度较小，或品位较低，或有间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段 ， 只能因地制宜地开发和利用。 但新能源大多数是 15 再生能源 ， 资源丰富，分布广阔，是未来的主要能源之一。 （三） 各类能源。