水泥行业功能拓展环境影响评价方法研究

发布时间：2020-06-01 05:27

【摘要】：当前，我国水泥行业中高耗能、高排放的传统作业方式依旧占有不小比重，所产生的环境问题日益突出。由于水泥窑具有高温、高压、大容量和全封闭等特点，很适合处置城市污泥、城市垃圾、污染土及其它产业废弃物等，因此国家和各地方政府在相关规划中多次强调水泥行业的功能拓展作用。目前，一些水泥企业已经在水泥窑协同处置城市污泥等方面进行了尝试，并收到了良好效果。本文主要采用生命周期评价理论和模糊层次分析法对水泥行业功能拓展进行研究，主要研究工作如下：（1）对指标值是模糊数的模糊层次分析法进行了研究，其中判断矩阵采用权重分配的方式来确定。首先，作者对模糊集及模糊层次分析法中的有关定义和定理进行了简单介绍。其次，为了解决模糊数加和减、乘和除不再是一对逆运算的问题，并使得运算法则更加符合客观实际情况，而引入了经典数学中自变量、因变量、代表系统和自由度等概念，继而定义了模糊集理论中自变模糊数、因变模糊数、代表系统和自由度等概念，并据此对模糊数互补判断矩阵的乘性一致性进行了研究，结果发现若一个模糊数互补判断矩阵满足一些文献对其乘性一致性的定义则个矩阵一定是精确数互补判断矩阵这一不合理之处，进而作者结合模糊集截集理论，利用判断矩阵元素间的关系，重新对乘性一致性模糊数互补判断矩阵进行了定义。再次，文章给出了模糊数互补判断矩阵和模糊数互反判断矩阵间的相互转换数学表达式，并证明了通过此数学表达式相互转换后的矩阵与原矩阵保持着相同的一致性。最后，作者结合传统层次分析法中关于正互反判断矩阵的权重求解过程和模糊集截集理论，给出了基于模糊数互补判断矩阵的模糊权重求解算法，继而给出了模糊层次分析法的模糊权重和环境影响综合评价求解算法。（2）对我国水泥行业发展现状进行了分析。首先，作者根据我国水泥行业的发展轨迹，将水泥行业发展历史划分为诞生阶段、衰落停滞阶段、自行研制阶段、发展阶段和产能结构调整蓬勃发展阶段五个阶段。其次，分析了我国水泥行业的发展现状，指出经过几十年的发展，我国水泥行业产能持续增长、结构持续优化、集中度持续提高、节能减排持续改善、技术装备水平持续进步。再次，指出了我国水泥行业在发展过程中存在的问题，其综合表现为水泥行业产能严重过剩、生产技术水平低下、水泥生产集中度低等。最后，对我国水泥行业未来发展趋势进行了研判，未来一段时间我国水泥行业应以解决过剩产能为中心，以产业结构调整为重点，加大对水泥行业技术创新的投资力度，提高优质水泥生产比重，并重点发展绿色水泥工业。（3）对水泥行业处置城市污泥和城市垃圾的功能拓展进行了研究。水泥行业的功能拓展是指水泥企业在进行正常水泥生产活动的同时，还要利用水泥窑具有的高温、高压、大容量和全封闭等特点协同处置城市污泥、城市垃圾、污染土及其它产业废弃物。水泥行业功能拓展过程中对环境造成怎样的影响是一个很重要的问题，因为这直接影响着行业发展的可持续性。作者运用生命周期评价理论和模糊层次分析法，对城市污泥和城市垃圾的水泥窑协同处置与传统处置方式在环境影响上进行了对比研究，其中目前城市污泥的主流处置方式有五种：其中两种为水泥窑协同处置，即城市污泥脱水后外运水泥厂处置和石灰石稳定后外运水泥厂处置，另外三种为传统的处置方式，即城市污泥干化后填埋处置、焚烧后填埋处置和脱水后堆肥处置；而目前城市垃圾的主流处置方式也有五种：其中三种为水泥窑协同处置，即城市垃圾焚烧后水泥窑处置、直接水泥窑处置和水泥窑综合处置，另外两种为传统的处置方式，即城市垃圾卫生填埋处置和焚烧后填埋处置。（4）对水泥行业功能拓展与措施进行了分析。目前国内水泥行业功能拓展实践主要集中在利用水泥窑协同处置城市污泥、城市垃圾、工业废弃物和污染土上，因此作者将研究重点放在了水泥行业在这几个方面的功能拓展上。另外，，水泥行业要想功能拓展成功，需要有一定的保障措施。从内部环境看，企业需要做好以下五点：一要转变管理方式；二要优化能源结构；三要完善环保措施；四要突破关键技术；五要替换矿产资源。从外部环境看，政府需要制定五大政策：一要统筹规划布局，开展试点示范；二要完善税收优惠及改造补贴政策；三要出台国家标准、规范；四要加大全过程监督管理力度；五要加强宣传推广。
【图文】：

对比图,处置方式,城市污泥,综合环境

图 5.4 不同城市污泥处置方式综合环境负荷对比图从图 5.4 中可以看出，与传统处置方式相比，城市污泥的水泥窑协同处置的综合环境负荷明显小于传统处置方式，具体来说：（1）对于城市污泥的两种水泥窑协同处置方式，脱水后外运水泥厂处置的综合环境影响最小，这也是北京水泥厂采用的城市污泥处置方式；石灰稳定后外运水泥厂处置的环境影响程度与脱水后外运水泥厂处置相差不大，但经济成本较高，目前还未普及。（2）对于城市污泥的传统处置方式，焚烧后外运填埋场处置在综合环境影响程度最高，其次为干化后外运填埋场处置和脱水后外运堆肥场处置，这两种处置方式的环境影响程度也相对较高。（3）定量来看，各种城市污泥处置方式综合环境负荷值可以用三角模糊数近似表示，若以三角模糊数iC来表示不同城市污泥处置方式的综合环境负荷值，其中 i∈{脱水-水泥厂，石灰-水泥厂，干化-填埋，焚烧-填埋，脱水-堆肥}，则：13-C(5.53,7.61,9.82) 10 脱水水泥厂，13-C(5.80,8.00,10.40) 10 石灰水泥厂13C(60.50,83.14,106.52) 10 ，13C(65.29,89.68,114.73) 10 ,

对比图,综合环境,对比图,方式

北京理工大学博士学位论文均主要发生在焚烧、电力、水泥生产和交通运输四个方面，其中城市垃圾可代替部分煤炭为水泥生产提供能源，燃烧灰也可以替代粘土作为生产水泥的原料，从数值上看是这两种城市垃圾的水泥窑处置方式在不可再生资源消耗方面的相对影响值大约分别为-1500%和-1341%。6.5.2 综合对比分析根据表 6.14 不同置信水平下各城市垃圾处置方式综合环境负荷值作出综合对比图，如图所示。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X82;F426.721

【参考文献】