中國(guó)魯北生態(tài)工業(yè)模式

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1、第4卷第5期過(guò)程工程學(xué)報(bào)Vol.4No.52004年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2004中國(guó)魯北生態(tài)工業(yè)模式11111楊，胡山鷹，梁日忠，陳定江，房鑫，1122李有潤(rùn)，沈靜珠，馮久田，孔令泉(1.清華大學(xué)生態(tài)工業(yè)研究中心，北京100084；2.山東魯北企業(yè)集團(tuán)，山東濱州251909)摘要：山東魯北生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)擁有磷銨-硫酸-水泥聯(lián)產(chǎn)、海水“一水多用”、鹽堿電聯(lián)產(chǎn)三條聯(lián)系緊密的產(chǎn)業(yè)鏈，形成了一個(gè)資源共享共管的聯(lián)合企業(yè)型的生態(tài)工業(yè)模式.利用工業(yè)生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)工程、化學(xué)工程等方法對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行定量

2、分析，揭示了系統(tǒng)物質(zhì)、能量、共生、柔性等方面的特性，建立了一套系統(tǒng)的生態(tài)工業(yè)分析方法和指標(biāo).分析結(jié)果表明魯北已經(jīng)形成了一個(gè)較為成熟的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng).關(guān)鍵詞：生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)；物質(zhì)循環(huán)；工業(yè)共生；柔性；能量中圖分類(lèi)號(hào)：TQ028.8；X13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009–606X(2004)05–0467–081前言生態(tài)工業(yè)是指仿照自然界生態(tài)過(guò)程物質(zhì)循環(huán)的方式來(lái)規(guī)劃和發(fā)展現(xiàn)行工業(yè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)[1,2]和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，其相關(guān)理論和實(shí)踐自20世紀(jì)90年代以來(lái)發(fā)展迅速.許多國(guó)家都已經(jīng)開(kāi)展了生態(tài)工業(yè)的實(shí)踐活動(dòng)，在我國(guó)，各界也一致認(rèn)識(shí)到發(fā)展生態(tài)工業(yè)、走新型工

3、業(yè)化道路是實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的必由之路.生態(tài)工業(yè)的重要實(shí)踐形式之一是生態(tài)工業(yè)園區(qū)(EIP)，包括全新規(guī)劃型、現(xiàn)有改造型、虛擬型.[3]目前國(guó)內(nèi)外都在積極探討和發(fā)展這一工業(yè)模式，其中發(fā)展較為成熟的是丹麥的卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū).另一實(shí)踐形式為以杜邦公司為代表的聯(lián)合企業(yè)型生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部所有成員屬于同一企業(yè)，由此企業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)配，實(shí)現(xiàn)了園區(qū)內(nèi)部物流的共管共享.生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)通過(guò)成員之間副產(chǎn)物和廢物的交換、能量和廢水的逐級(jí)利用、基礎(chǔ)設(shè)施的共享等方式，組成了一個(gè)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)中各過(guò)程通過(guò)物料流、能量流、貨幣流、信息流互相關(guān)聯(lián).利用系統(tǒng)工程學(xué)

4、、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科知識(shí)，采用一定的數(shù)學(xué)模型和方法定量考察生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)各組成部分之間及其與外部自然環(huán)境之間的相互關(guān)系，研究系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)、能量利用的各種復(fù)雜模式以及所達(dá)到的整體效果，這是目前生態(tài)工業(yè)的實(shí)踐和研究所缺乏的.山東魯北企業(yè)集團(tuán)是我國(guó)重要的無(wú)機(jī)化工和鹽化工企業(yè)，它擁有磷銨-硫酸-水泥聯(lián)產(chǎn)(PSC)、海水“一水多用”和鹽堿電聯(lián)產(chǎn)三條高度相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈，鏈上的各企業(yè)節(jié)點(diǎn)緊密關(guān)聯(lián)，其副產(chǎn)物和廢物大都在系統(tǒng)內(nèi)得到了充分利用.魯北企業(yè)集團(tuán)具有聯(lián)合企業(yè)型生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)的特征，所有企業(yè)屬魯北集團(tuán)所有，在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)和能量的共享共管，具有密切的產(chǎn)業(yè)鏈共生耦合

5、關(guān)系，它還有很多自身獨(dú)具的特點(diǎn).本工作將利用系統(tǒng)工程的方法對(duì)其進(jìn)行深入的分析.收稿日期：2003–09–24,修回日期：2003–11–05基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(編號(hào)：29836140)作者簡(jiǎn)介：楊(1978–)，男，天津市人，碩士，生態(tài)工業(yè)、化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)；胡山鷹，通訊聯(lián)系人，Tel:010-62794513.468過(guò)程工程學(xué)報(bào)第4卷2魯北生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)分析2.1魯北生態(tài)工業(yè)流程分析魯北集團(tuán)現(xiàn)有三條生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈,其示意圖如圖1所示.圖中對(duì)各企業(yè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了編號(hào)，并標(biāo)出4了主要的物流流量(單位：10t/a).由圖可知，在PSC產(chǎn)業(yè)鏈中磷

6、礦粉與硫酸制取得到的磷酸同合成氨反應(yīng)制得磷銨，副產(chǎn)品磷石膏送往水泥廠生產(chǎn)水泥.富含SO2的水泥窯氣送往硫酸廠生產(chǎn)硫酸和液體SO2.硫酸送往磷銨廠完成PSC工藝的硫循環(huán)，液體SO2作制溴原料.以煤矸石為燃料的熱電廠產(chǎn)生的電力和蒸汽供各廠使用，鍋爐副產(chǎn)的爐渣、爐灰作為混合材生產(chǎn)水泥.在海水產(chǎn)業(yè)鏈中，在初級(jí)鹵區(qū)進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，從中度鹵水中提溴，提溴后的飽和鹵水曬制原鹽，鹽田廢渣鹽石膏用來(lái)制取硫酸和水泥.一部分飽和鹵水還直接作為離子膜燒堿的原料用于生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣.最后從苦鹵中提取鉀鎂鹽.第三條產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)躯}堿電聯(lián)產(chǎn)，由熱電廠為氯堿、溴素等工序提供動(dòng)力支持

7、，同時(shí)一部分海水送往熱電廠作為冷卻水使用，實(shí)現(xiàn)了能量的交換.這三條產(chǎn)業(yè)鏈相互關(guān)聯(lián)，鏈上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系緊密，其副產(chǎn)物和廢物大都在系統(tǒng)內(nèi)得到了充分的利用.下面將從物質(zhì)、能量、共生、柔性等方面對(duì)魯北生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析.海水產(chǎn)業(yè)鏈A1A2A3A4A5海水海洋5Be12-15Be24Be26.5Be苦鹵A11A6A7A8原鹽A9A10鉀、鎂水產(chǎn)養(yǎng)殖溴素廠鹽石膏生產(chǎn)生產(chǎn)氯堿廠鹽生產(chǎn)電力Cl2水產(chǎn)Br2液體SO2鹽石膏碘鹽Cl2NaOH鉀、鎂鹽磷銨0.2617.3水泥30.0HSO2460.0PSC產(chǎn)業(yè)鏈HSO磷礦B124B2B3(98%)SO窯氣48

8、.2磷銨生產(chǎn)HSO生產(chǎn)2水泥生產(chǎn)40.42497.9NH3磷石膏(濕基）97.0鹽堿電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)4.9蒸汽業(yè)鏈電力B4B5空氣NH生產(chǎn)H2,