水泥工业“四零一负”理念及展望

高长明



水泥工业“四零一负”理念及展望

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高长明

1　“四零一负”的萌芽

1996年秋，在德国杜塞尔多夫德国水泥研究院主持召开的一个小型国际技术交流会上，笔者首次口头阐述了“四零一负”的构想。这之后，笔者将其拓展论述，撰写了《论水泥工业可持续发展战略》和《21世纪水泥工业的历史使命——转向绿色工业协建仿生群落体》两篇文章，分别发表在我国《水泥技术》和《水泥》1997年第1期上，其中首次正式以书面形式提出了“四零一负”的理念。

2　“四零一负”的推进与对其基本达标的预测

所谓“四零一负”理念，即在水泥生产的过程中同时还要力争（或必须）实现对水泥厂周围生态环境的“零污染”、对外界电能的“零消耗”、对废水废料废渣的“零排放”、对化石燃料的“零消耗”以及对全社会各种废弃物（例如矿渣、粉煤灰、电石渣、赤泥、脱硫石膏、城市垃圾、工业废料废渣废油、危废等）的“负增长”。水泥工业要充分利用其固有的生产独特性，有意识有目标地部署组织开展一系列的科技创新与研发项目，争取早日最大限度地实现“四零一负”，成为全社会循环经济的重要枢纽。

应该指出，在整个重化工业领域中，对社会能提供一定程度“四零一负”功效的，迄今仅有水泥工业这一行业，其对全社会的环保和清洁低碳生产具有独特的贡献，获得许多国家，尤其是发达国家技术政策的支持与激励。我们要加紧创新研发，为水泥工业早日基本实现或接近100%地实现“四零一负”的目标而努力。同时，“四零一负”对促进水泥工业的可持续发展也具有重要的战略意义，所以我们必须高度重视和加强有关“四零一负”的各项研发工作。

1990年前后，“四零一负”景象在欧洲开始萌动，在世界水泥工业领域中只是少量零星地有所表现。当时欧美发达国家水泥工业的单位水泥粉尘排放均在0.3kg/t水泥（～130mg/m3（标））左右，我国的排放则高达20kg/t水泥（＞8 000mg/m3（标）），水泥工业无疑是高污染的传统产业。其他污染物（NOx、SO2、VOC、F-、Hg等）对环境的影响则尚未顾及研究。水泥窑废气余热发电技术虽已在日本兴起，但其效率较低，熟料发电量多在25kWh/t以下，成本较高，尤其是在火力发电技术先进的发达国家，经济效益太低，难以推广。在废水废料废渣方面，水泥厂对外的排放量历来就不多，只要足够重视，是可以做到“零排放”的。事实上，这一点当时在诸多发达国家基本上已经做到了。至于采用社会各种可燃废弃物用作替代燃料（除美国有些水泥厂烧废轮胎外），当时在欧洲发达国家只有少数几家水泥厂正在少量替代试验之中，完全谈不上对化石燃料100%的替代率或“零消耗”，采用替代原料的情况也为数极少。此外，因为水泥工业历来有掺用混合材的传统，所以其对社会某些工业废弃物（例如矿渣和粉煤灰等）的消纳利用——“负增长”有较大积极作用，而且具有进一步拓展空间和潜力。总之，当时（1997年）即使是发达国家先进水泥工业的实际情况与“四零一负”的战略目标也是相距甚远的。

笔者完全理解当初抱有“立窑情结”的诸位同仁对“四零一负”能否实现的高度质疑。任何新事物从破土萌芽到成长壮大都必须经历一番艰辛的历程，只要笔者所判断预测的水泥工业科技发展方向是基本正确的，是符合水泥科技发展客观规律的，那么笔者对“四零一负”的实现性始终充满信心，这是基于诸多客观萌芽状态新事物苗头的科学分析，认为这些苗头演变发展最终结果“四零一负”的发生是大概率事件而得出的结果和预测。

事实上，在笔者钻研思考“四零一负”构想的酝酿及形成定稿的漫长过程中，始终得到前辈专家吴中伟、朱祖培、刘公诚、高世雄、冯修吉、胡宏泰等老先生的亲切鼓励和指导，他们的音容笑貌至今仍历历在目，我将永远铭记在心。

根据世界水泥工业科技进步的现状及其发展趋势，现在看来，笔者20年前的判断预测以及“四零一负”理念的提出，与现今世界先进水泥工业的实际情况及其科技进展水平相比较，两者总体相符。事实证明，笔者当初并非“异想天开”，而是科学分析的理性预测。

“四零一负”理念是经过一番认真的思考研究探求后，对水泥工业可持续发展客观规律的个人认知在广度和深度两方面不断提炼升华的一种归宿。现在看来，关于水泥工业可持续发展的特征或路径问题，国内外专家学者各有表述，但均未定型，而“四零一负”则是一种最早的定型表述。2009年联合国世界可持续发展工商理事会（WBCSD）和水泥可持续发展倡议（CSI）合作研究发表的《2050世界水泥工业可持续发展技术路线图》的理念及内容与“四零一负”不谋而合，仅有些表述的用词有所不同。

表1　1985～2015年水泥工业“四零一负”完成度估算

兹将1985～2015年间，发达国家与我国水泥工业在“四零一负”方面的科技进步及其完成度的初步估算列举于表1中。其中“四零一负”各项完成度的计算基准分别为：对环境“零污染”的，以各种污染物的排放量均达到在自然生态环境中可以完全自净化的程度为100%；对外界电能“零消耗”的，以吨熟料余热发电量等于生产吨熟料所需的总耗电量为100%；对废水废料废渣“零排放”的以完全没有污水废料废渣排出为100%；对化石燃料“零消耗”的，以熟料煅烧所需的热能完全来自替代燃料为100%；对社会废弃物“负增长”的，以吨水泥各种废弃物利用总量达600kg（干基）为100%。

由此可知，随着世界水泥科技的不断创新，“四零一负”的战略目标在发达国家现已将近实现，其中对周围生态环境“零污染”的完成度约为90%；对外界电能“零消耗”的完成度却仍然维持在6%以下，这是因其外购电价低于其余热发电成本所决定的，但水泥窑的余热大多均回收用于工厂附近居民区的供热和制冷，其余热回收利用率往往更高；对外界废水废料废渣“零排放”的完成度己近100%；对化石燃料“零消耗”的完成度约为60%；对全社会各种废弃物“负增长”的完成度约为55%，其中混合材、替代燃料和替代原料三者的比例较合适。水泥工业在全社会循环经济中的枢纽作用日益显著。水泥工业在社会公众中的口碑远比我国好得多。

同期我国“四零一负”的进展与完成度的提升则比较迅速。其中对环境“零污染”的完成度由1985年的10%上升到2015年的60%，国家工信部已于2015年7月将水泥工业排除于高污染行业，但是其总体与国际先进水平的差距仍较大，特别是粉烟尘（含PM2.5）排放长期严重超标，亟须花大力气根治；废水废料废渣“零排放”的完成度已达约80%；在余热发电方面，对外界电能“零消耗”的完成度较高，已达55%，因我国火力发电效率比发达国家的低不少，外购电价贵得多，故而水泥窑余热发电的采用率较欧美国家高得多，已达75%以上，吨熟料平均发电量为32～38kWh；然而在采用替代燃料、实现化石燃料“零消耗”方面，我国的完成度却低到1.0%以下，仍然处于艰难的起步阶段，与国际水平（60%）相差悬殊，所幸国家的技术政策已在研究改进之中；对社会废弃物“负增长”的贡献方面，我国的完成度约为65%，其中，混合材占比高达94%，替代原燃料利用量太少，亟需改进。

另外，水泥企业应向社会公众提交年度环境报告，这是考察企业履行社会责任优劣的重要准绳，希望政府加强引导监管，敦促实施，央企和国企敢于担当，敢于带头公布本企业年度污染物排放信息。

综合研究分析各方面的信息，笔者估计，发达国家可能在今后5～10年内得以基本实现或接近100%地实现“四零一负”的目标（除对外界电能“零消耗”外），我国则可能还需10～15年。这也印证了过去30年来，我国水泥工业总体上已有很大的提升，与国际先进水平的差距大大缩小。抓紧做好“四零一负”这个系统工程，特别需要重视扩大采用替代燃料和严厉降污（特别是粉烟尘）减排两大领域，必须真正地实施现行的标准，同时切实做好监管工作。做到实实在在地补强并彻底消除我国水泥工业的各项“短板”，从而赶超国际先进水平。

总之，“四零一负”的战略目标前景乐观，其发展进程最终还须经时间和实践的检验，让我们拭目以待。

参考文献：

［1］高长明.水泥工业与环境保护［J］.新世纪水泥导报，1996.（2）.

［2］高长明.21世纪水泥工业的历史使命：转向绿色工业，协建仿生群落体［J］.水泥，1997. （1）：1-5.

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［11］高长明.对《2050世界水泥工业可持续发展技术路线图》的分析评议［N］.中国建材报，2010-03-31.

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中图分类号：TQ172.8

文献标识码：A

文章编号：1001-6171（2016）01-0017-03

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收稿日期：2015-12-01； 编辑：吕 光