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第10章 绿色能源为新科技助力(2)

2007年全国纸及纸板生产企业约有3500家,生产量较上年增长了13.08%。消费量较上年增长了10.45%,人均年消费量比上年增长5千克。生产量和消费量均居世界第二位,已成为世界造纸工业生产、消费和贸易大国。

纸品可分为居民日常生活用纸、工业用纸和文化用纸。生活用纸属于日常生活必需品,需求弹性较小,受宏观经济波动的影响并不明显。工业用纸和文化用纸的下游行业对该类纸张的需求弹性较大,导致工业用纸和文化用纸对宏观经济波动非常敏感,具有高度相关性。工业用纸和文化用纸的产值在造纸行业总产值中所占比例较高,因而造纸行业整体上呈现出周期性的波动特征。

2002~2007年,是造纸行业经历快速发展的时期,市场的供不应求刺激众多造纸厂商进行固定资产投资以扩大产能,未来一段时期是新增产能的释放时期。但2008年下半年,受全球经济衰退的影响,国内纸品需求,特别是用于出口包装的工业用纸需求大幅下降,短期内难以恢复。

因而未来一段时间内造纸业面临阶段性产能过剩的压力,市场竞争激烈程度将提高,造纸企业特别是中小造纸企业的利润空间受到压缩,导致行业信用风险增大。

我国与国际造纸行业以木浆为主的原料结构不同,我国造纸行业长期以来以麦草、竹子、芦苇等非木浆为主,但近年来原材料结构已经逐渐向木浆倾斜,对木材等纤维原料和废纸等间接纤维原料的需求不断增加。纤维原材料的供应是制约我国整个行业发展的瓶颈问题。我国森林资源有限,在人工林种植方面,造纸行业与林业之间的产业一体化(即林浆纸一体化)刚刚起步,尚无法稳定供应造纸用木材原料;对废纸的回收利用虽然已经达到一定的规模,但仍然不能满足造纸企业的需求。我国造纸行业对进口木浆和进口废纸依赖度较高,国际市场的价格波动会通过原材料成本迅速传导至国内企业,对其盈利水平产生冲击。

造纸行业污染的原因

由于传统造纸工业是污染排放的重点行业,也是能耗大户,所以,造纸行业是节能减排的重点领域。而造成我国造纸行业污染的原因主要有以下几个。

1.纸浆结构中非木浆(草浆、苇浆)占比偏高。我国造纸企业基本均为浆纸联合企业,原料以非木材纤维为主,国产木浆只占全国生产纸浆总量的10%左右,低档纸产量比重约占总产量的50%。由于木浆有着成熟的污染回收技术,碱回收可达98%,因此给环境造成的污染较小。但是对草浆造纸,目前全球都还没有找到有效经济的防治污染的办法,对环境污染较大。

发达国家造纸业纸浆结构为木浆62.6%,废纸浆34%,非木浆(草浆、苇浆等)3.4%。我国木材资源匮乏,草类资源丰富且低廉,在今后相当长的时期内,保持生产一定数量的草浆仍将是我国造纸业的客观实际情况。而且草浆明显地不如木浆性能优越,草浆存在许多缺点与不足,譬如纤维短、泸水性能差、含硅量高、黑液黏度大,致使吨浆污染负荷高、治理困难。目前我国,草浆、苇浆等非木浆占比高达22%。

2.造纸业集中度低,小纸厂偏多,污染严重。这些高耗能、高耗水的以草浆制纸为主的小纸厂是造纸业重要的污染源。

3.造纸生产工艺与装备水平相对落后。总体来说,我国造纸行业生产工艺和装备水平仍然与世界先进水平有很大差距,主要是能耗、物耗高,效率低,产品质量较差等。

总的来说,我国造纸行业存在着“三小一大”问题,即企业规模小、木浆比重小、中高档纸种生产能力小和对环境污染大,结构矛盾十分突出,这些都影响并制约了行业的健康发展。

造纸行业污染的防治

造纸行业造成的污染,比人们想象中的还要大得多。造纸工业污染物排放的控制是一项艰巨而又长期的任务。

我国治理造纸行业的污染任务十分艰巨。由于我国非木浆占主导地位的局面,较长期间内难以改变,因此制浆造纸工业污染局面将长期存在。污染防治总的原则是从预防、管理和治理三个方面加以控制。

造纸行业要实现节能减排,使水环境质量得到真正改善,必须严格执行国家政策,对于因达不到排放标准的小型化学制浆厂,年产万吨以上的制浆造纸企业,严格配以适宜的污染治理措施,使污染物达标排放。此外,必须进行大规模有效的行业结构调整,加强开发研究适合非木浆,尤其是禾草浆特点的清洁生产技术、污染治理技术与装备,推广最佳适用技术等。

制浆造纸行业是能耗较高的行业之一,提高能源利用效率,降低单位产品能耗,是制浆造纸业的一项重要目标。此外,在废纸制浆过程中产生的污染物主要是废水。鉴于以上因素,造纸行业的节能减排重点应该放在制浆环节上。

保护森林

森林对于人类至关重要,它提供了人和动物呼吸的氧气,吸收工业和生活排放的二氧化碳。还能够调节地表径流,涵养水源,避免水土流失。森林减低风速、吸附尘埃,吸收硫化物等有毒气体。就是城市中的绿化带也能够消纳噪音,降低噪声污染。所以说森林是地球上生命最为活跃的保护生物多样性的重要地区。

然而,森林正在迅速消失。如果失去森林,地球的生态系统就会崩溃,人类就将无法生存。我国现有森林,居世界第五位,但森林覆盖率仅为14%,远低于世界平均水平的27%,居世界第104位,属于森林资源贫乏的国家之一。

另外,我国森林质量不高,中幼龄树比重大,约占全国林场面积的70%左右,人工林中的中幼龄树比重高达90%左右;森林资源分布不均,西南、东南、东北多,西北、华北少;森林资源破坏严重,乱砍盗伐屡禁不止;森林灾害频繁,如虫害、风沙等。

美国原国务卿基辛格在参观北京天坛公园时,曾经对着公园里的柏树群大发感慨的说:“以美国的科技实力,我们可以在很短的时间内很容易地复制出你们的寰丘和祈年殿。但复制这些古树,却必须用上千年的时间才能完成。”古树名木是地球的一种活文物,是自然的遗产,还是活的基因载体。研究古树名木对了解古代气候、水文和生态环境都有着重要意义。

在我国,每个省份都分布有数不胜数的古树名木。这些历尽沧桑的大树,是我们中华民族悠久历史的见证和象征,也是大自然顽强生命力的体现。为了保护古树名木,各地先后出台了地方古树名木保护条例,并为古树名木建立了“户籍”和档案。

绿色通道——无线通信

通信业的节能减排

通信业由通信服务业和通信制造业组成。通信服务业包括提供信息内容服务的信息提供业和提供通信网络服务的运营业。目前我国通信服务业主要是指后者,即通信网络运营业。通信网络运营业可分为固定通信网络运营、移动通信网络运营和数据通信网络运营。通信制造业按制造产品的不同,分为通信设备制造和通信产品制造。

由于我国近年电信主营业务收入持续增长,固定电话用户虽有下降的趋势,但移动电话用户及互联网用户增长势头明显,这就奠定了通信业的持续发展。随之而来通信业的节能减排任务明显加重。

通信业巨大能耗

在信息通信技术产业中,基站设备的能源消耗占到了90%。由于通信机房内所运行的设备数量多,密度高,发热量大,而且全程全网不间断地为电信用户提供可靠连续的电信业务服务,对机房环境有较苛刻的温度、湿度及防尘要求,因此,通信机房空调一般是全年不间断工作,以保持通信机房内温度、湿度符合标准要求,所以,通信机房空调能耗大。根据资料统计分析,平均每个基站空调的电费支出约占整个基站电费支出的50%左右,空调成为基站中的主要用电设备。随着3G网络建设逐步推进,我国全部基站空调每年的能耗是101亿千瓦时以上。通信业每年的耗电总量在各行业中排名前15位之中。

从移动通信网络设备的能源消耗分布来看,无线基站部分的能耗约占到90%,核心网和网管等其他设备比重不足10%。通常来讲,移动通信基站由基站收发信机设备、天馈系统、传输设备、整流器、蓄电池组、交流配电屏、变压器、空调、环境监控等组成。

目前,通信电源系统存在供电方式不合理、蓄电池老化、集中监控不完善等问题。此外,开关电源与相控整流器相比,设备的体积及质量大幅度降低。因此,通信电源系统中的附加损耗大幅度增加,这就降低了供电系统的可靠性、整流控制模块被烧坏、控制保护装置失效、后备油机发电机无法启动等问题。

通信机房有交换机房、传输机房、数据机房、互联网数据中心机房、下一代网络机房、第三代移动通信技术机房等,这些通信设备的主要部件由集成电路和电容等电子元器件组成,在工作过程中消耗电能,部分被转化为热量释放;电子元器件工作的稳定性和老化速度与环境温度有很大关系,随着工作环境温度的升高,电子元器件的失效率将明显升高,伴随着的是计算机的可靠性下降。

通信业节能减排实施途径

通信网络设备的节能。首先,要选用低能耗、环境条件要求低的节能型网元设备。其次,合理调整用电负荷,一是采用高效节能的通信网络设备,通过设备普查,对通信局中效率低、耗电多、发热量大的设备进行更新,使设备小型并轻量化,相对于传统通信网络设备的耗电量,低能耗的通信设备有软交换设备、第三代移动通信基站设备、光纤接入设备、直流供电的服务器、无变压器的不间断电源设备等。二是合理设置通信网络设备的工作参数,使其运行在最佳工作状态,达到节能目的。

再就是通信电源系统的节能。电信网络采用分散供电方式在节能降耗方面的优势是使直流供电更接近实际通信负荷,直流供电馈线距离减小到最短,使直流电源线截面变小和条数减少,从而减少材料费用、施工难度和不必要的直流损耗,达到节能降耗的目的;分散供电方式只要求动力机房保证交流供电,市电直接送入通信机房直流电源系统上,与集中供电方式(即由动力机房用低压直流向各通信机房供电)相比较,减少了能耗。通信电源系统采用谐波治理技术可以降低不间断电源供电方式带来的交流谐波失真。低谐波输入不但可以改善电源对电网的负载特性,减少对其他网络设备的谐波干扰,同时,也节省设备额定容量,提高了电源的利用率和效率,降低了损耗。在通信电源工程设计时,还应考虑选用效率高的不间断电源、开关电源、变压器等电源产品,采用经济合理的运行方式。

前文已经讲过,通信机房空调的使用是机房能耗的主要因素之一,所以,通信机房空调的节能更为重要。而想要对通信机房的空调节能,首先要采用变频、新型制冷剂、隔绝换热、新风系统等节能技术。其次,采用冷热通道分离技术,合理组织气流,以及建立动力环境集中监控系统。

变频技术是一种应用广泛的电机节能技术,变频空调通过变频器调节压缩机转速,不用频繁开启压缩机来调节房间温度,因此,应用了变频技术的空调机不仅降低了开关损耗,而且提高了低频运转时的能效,是通信机房空调提高能效和降低能耗的有效途径。

绿色出行——汽车减排

汽车污染

汽车尾气中的主要污染物有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和颗粒物等。一氧化碳是一种无色、无臭、无味、无刺激性、对血液和神经有害的毒性气体。它是在燃料燃烧不充分的条件下产生的,机动车辆是大气中一氧化碳的主要来源,其在大气中一般可存留2~3年。因此,这是一种数量大、积累性强的大气污染物。高浓度一氧化碳可引起急性中毒,中毒者常出现脉弱、呼吸变慢等反应,最后衰竭而死。慢性一氧化碳中毒会出现头痛、头晕、记忆力降低等神经衰弱症状。

氮氧化物是汽车排出的一氧化氮和二氧化氮的总称。由汽车直接排出的氮氧化物有95%以上是一氧化氮,一氧化氮进入大气后逐渐氧化成二氧化氮。二氧化氮是一种毒性很强的棕色气体,有刺激性。当达到一定浓度时,在遇上静风、逆温和强烈阳光等条件时,可促成光化学烟雾的形成。高浓度的一氧化氮能引起神经中枢的障碍。在二氧化氮浓度为每立方米9.4毫克的空气中呆10分钟,即可造成呼吸系统失调。碳氢化合物在汽车发动机排气中所含有百余种之多。它在大气环境中受强烈的太阳光紫外线照射后,会产生一种新的污染物——光化学烟雾。另外,碳氢化合物中含有少部分醛类和多环芳烃。其中甲醛与丙烯醛不但有难闻的臭味,还对鼻、眼和呼吸道黏膜有刺激作用,会引起结膜炎、鼻炎、支气管炎等症状。同时,也是一种强致癌物质。

颗粒物中的主要成分是碳黑、焦油和重金属。人体吸入颗粒物会导致肺炎、肺功能下降等呼吸系统疾病,生活在空气颗粒污染严重地区的人群,死亡率明显增加。值得注意的是颗粒物对健康的危害与颗粒物粒径有密切的关系。一般而言,颗粒物的粒径越小,其危害越大。有关研究表明,汽车废气中的排放物主要以呼吸性颗粒物为主,其中直径小于或等于2微米的颗粒物可占整个排放颗粒物的80%。

从各种检测数据、对比实验以及科学分析的结果来看,在全球范围内,汽车废气已经成为人类健康的强大克星之一。首先,它会损伤人的呼吸系统。汽车废气可直接刺激人体呼吸道,使呼吸系统的免疫力下降,导致慢性气管炎、支气管炎及呼吸困难的发病率升高,肺功能下降。而且还是癌症高发的诱因之一。汽油和柴油在燃烧过程中还会产生半挥发性多环芳烃化合物,其中,苯并芘是一种强致癌物质。此外,尾气中还含有苯、甲苯、二甲苯等,苯是致癌物质,通过肺泡进入血液而诱发血癌。不仅如此,它还是诱发心脏病的元凶。最新研究表明,死于城市空气污染的心脏病患者人数是死于空气污染的肺癌及其他呼吸道疾病患者人数的2倍。因为细小微粒会影响心脏的搏动,可能造成心肌梗死。

铅含量超标可影响儿童的神经行为功能和智力发育,使他们注意力不集中、记忆力降低、缺乏信心、抑郁、淡漠或多动,学习能力和学习成绩低于同年龄儿童,甚至出现行为失常及智力减退等铅中毒的早期症状。而儿童铅中毒的主要因素中,汽车尾气是主要原因之一。

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