水泥工業(yè)碳排放影響要素探討及數(shù)學建模

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1、水泥工業(yè)碳排放影響要素探討及數(shù)學建模第一章緒論1.1前言全球氣候變化顯著，已成全球議論的熱點，溫室氣體排放，特別是碳排放量已成為廣泛注意的焦點問題。胡錦濤總書記2009年9月22日在聯(lián)合國氣候變化峰會上首次全面闡述中國的氣候觀，提出中國單位GDP的碳排放量（碳密度）將顯著降低。隨后召開的國務(wù)院常務(wù)會議提出，要大力發(fā)展綠色經(jīng)濟，緊密結(jié)合擴大內(nèi)需促進經(jīng)濟增長的決策部署，培育以低碳排放為特征的新的經(jīng)濟增長點，加快建設(shè)以低碳排放為特征的工業(yè)、建筑、交通體系。國內(nèi)也在討論近年內(nèi)開征碳稅問題。水泥混凝土是最大宗人造材料

2、，水泥產(chǎn)業(yè)是支撐社會和經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)。自2006年我國在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中提出加強節(jié)能減排工作以來，水泥工業(yè)碳排放量隨即受到了越來越多的關(guān)注。目前新能源的研究和發(fā)展如火如荼，有很多替代煤、油的技術(shù)解決方案，而水泥材料目前仍沒有可供選擇的替代途徑。因此占全球水泥產(chǎn)量一半、占中國碳排放近1/5、每生產(chǎn)1噸水泥約排放0.8噸CO2的中國水泥工業(yè)在可持續(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟中將面臨巨大的挑戰(zhàn)和壓力。水泥產(chǎn)業(yè)巨大的碳排放量注定了CO2減排對推動我國水泥工業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。一方

3、面，在對目前水泥工業(yè)的碳排放現(xiàn)狀和與國際水平對比存在的差距充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，解構(gòu)水泥生產(chǎn)工藝流程，對比各工藝環(huán)節(jié)碳排放量與國際先進水平的差距，詳細分析各工藝環(huán)節(jié)中影響碳排放的主要因素，并提出相應(yīng)的碳減排措施；另一方面，科學、準確地計算碳排放量，建立水泥工業(yè)CO2排放數(shù)學模型，分析碳減排的可能性與潛力，不僅成為水泥企業(yè)健康發(fā)展的需求，同時也將為整個產(chǎn)業(yè)的碳減排指明發(fā)展方向。因此，開展水泥工業(yè)CO2排放影響因素分析和數(shù)學模型的研究，具有重要的意義。1.2研究內(nèi)容1.通過大量文獻檢索和廣泛的市場調(diào)研，分析水泥產(chǎn)業(yè)

4、產(chǎn)量發(fā)展概況，與國內(nèi)外碳排放現(xiàn)狀，并分碳排放將碳排放情況與國際水平進行對比，分析存在的差距，了解碳排放差距的原因何在，掌握碳減排可能的潛力。2.從水泥生命周期全過程考慮，界定研究分析的范圍，再根據(jù)水泥生產(chǎn)、使用特點與碳排放的關(guān)系進行綜合分析，確定干法新型水泥工藝的生產(chǎn)模塊，并繪制出新型干法回轉(zhuǎn)窯的水泥生產(chǎn)工藝流程鏈圖。在此基礎(chǔ)上，劃分水泥生產(chǎn)CO2排放量計算邊界。3.通過到企業(yè)調(diào)研、問卷調(diào)研和召開專家研討會等一系列具有科學性和可靠性的研究方法，按照水泥生產(chǎn)CO2排放量計算邊界的順序，對各邊界內(nèi)工藝環(huán)節(jié)中影響

5、CO2排放的主要因素進行詳細分析，并對比國際先進水平指出各工藝環(huán)節(jié)碳減排的潛力。同時，對國內(nèi)外水泥工業(yè)碳減排措施的研究現(xiàn)狀也要進行調(diào)研分析，對應(yīng)各工業(yè)環(huán)節(jié)的主要影響因素提出重要的碳減排措施。4.在分析國內(nèi)外水泥產(chǎn)業(yè)CO2排放量化方法的基礎(chǔ)上，提出了建立水泥生產(chǎn)CO2排放數(shù)學模型擬采用的不同CO2排放的量化方法。逐一對每個計算邊界CO2排放的量化計算進行分析，建立水泥生產(chǎn)CO2排放數(shù)學模型，可對水泥生產(chǎn)及至各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的CO2排放量進行量化與評價，以便分析不同工藝、不同設(shè)備等對碳排放的影響，分析碳減排的可能性與

6、潛力。圖1-1為研究的工作流程圖，按計劃按流程進行研究工作可使得研究進行得有條不紊。1.3研究方法1.3.1碳排放影響因素與碳減排措施分析方法水泥工業(yè)碳排放影響因素分析需要匯聚眾多相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者、專家、政府人員和企業(yè)界人士集體智慧，集思廣益，集中凝練，獲得科學性、權(quán)威性、決策性的結(jié)論。具體采用問卷調(diào)研、通過研討會進行現(xiàn)場探討與科學的統(tǒng)計分析方法，進行碳排放影響因素以及相應(yīng)的碳減排措施分析。（1）調(diào)研問卷的設(shè)計：首先根據(jù)前期的資料搜集與調(diào)研結(jié)果，擬定調(diào)研問卷初稿。反復(fù)多次向調(diào)研專家征詢意見與建議，經(jīng)過歸納專家的

7、看法，對問卷內(nèi)容進行不斷進行修改和充實，最后匯總專家基本一致的意見生成調(diào)研問卷。（2）調(diào)研問卷的發(fā)送：計劃向全國約100位專家征詢問卷意見。調(diào)研問卷的發(fā)送有發(fā)送紙質(zhì)問卷，和充分利用互聯(lián)網(wǎng)快速、便捷的優(yōu)點通過互聯(lián)網(wǎng)完成網(wǎng)絡(luò)問卷兩種形式。網(wǎng)絡(luò)問卷的發(fā)放具有回收調(diào)研問卷以及自動統(tǒng)計分析等的科學性及快捷性。第二章水泥工業(yè)碳排放現(xiàn)狀與差距2.1中國水泥產(chǎn)量概況水泥與混凝土是目前世界上應(yīng)用量最大，使用范圍最廣的建筑材料。從全世界范圍內(nèi)的水泥消費量看，中國名列第一，印度及美國緊隨其后。我國的水泥產(chǎn)量一直在世界水泥產(chǎn)量中占

8、據(jù)重要的關(guān)鍵位置。近三十多年來，我國水泥年產(chǎn)量從1978年的6524萬噸增長到2011年的約20.85億噸，30年間凈增20億噸以上[7]。從1985年我國開始成為世界第一大水泥生產(chǎn)國，已連續(xù)27年居世界第一位，當時的水泥產(chǎn)量只有1.46億噸[8]，目前占世界水泥總產(chǎn)量的55%以上。我國從1985年起就已經(jīng)在世界水泥產(chǎn)量中占第一位，到了1995年，我國水泥工業(yè)第一次出現(xiàn)產(chǎn)能過剩。進入十五后，受全社會固定資產(chǎn)投資增