工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)課件

化工設(shè)計(jì)第7章化工過程分析,安全工程與生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)

第7章化工過程分析,安全工程與生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)

第一節(jié)系統(tǒng)可靠性與可靠度分析

第二節(jié)安全性與損失的預(yù)防

第三節(jié)風(fēng)險(xiǎn)性分析與評(píng)估

第四節(jié)工業(yè)系統(tǒng)安全工程

第五節(jié)

化工廠安全設(shè)計(jì)概述

第六節(jié)

單元操作的綠色環(huán)保措施第七節(jié)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

第八節(jié)

產(chǎn)品生命周期分析與評(píng)價(jià)第七節(jié)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

序：工業(yè)生態(tài)學(xué)中的化工生產(chǎn)中的物料流化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)是由彼此關(guān)聯(lián)的過程組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)獨(dú)立的過程必須依靠其他化學(xué)品生產(chǎn)過程提供原材料或應(yīng)用其產(chǎn)品。以生產(chǎn)苯乙烯為例，苯乙烯的生產(chǎn)以其他過程生產(chǎn)的乙烯和苯作為原料。苯乙烯并不是作為消費(fèi)產(chǎn)品銷售，而是作為聚苯乙烯生產(chǎn)的原材料。事實(shí)上，大部分化學(xué)品生產(chǎn)過程并不唯一，這更增加了復(fù)雜性。通常有多種路徑可以生產(chǎn)產(chǎn)品?；ず铣芍写嬖诙喾N合成路徑作為化工合成中存在多種合成路徑的一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的例子，再來分析苯乙烯。苯乙烯由乙烯和苯生產(chǎn)，但是乙烯的來源可能是石腦油或煉廠氣；苯可能由以下途徑制得：環(huán)己烷脫氫、甲苯的脫烷基化、或從原油中分離而來。這些選擇提供了由原料到苯乙烯的多種合成路徑，每一條路徑都涉及到原料需求、能量需求、用水、排放及廢物產(chǎn)生量。選擇環(huán)境最友好和最經(jīng)濟(jì)的路線選擇環(huán)境最友好和最經(jīng)濟(jì)的路線是一件困難的事情?？紤]整個(gè)化學(xué)品供應(yīng)鏈時(shí)則更加困難。

例如，在甲醇生產(chǎn)中，甲醇用一氧化碳制得。一氧化碳由另一過程的現(xiàn)有廢物部分氧化制得。另一方面，把CO轉(zhuǎn)變成甲醇需要能量密集型原料H2。

評(píng)價(jià)一個(gè)化學(xué)品生產(chǎn)的環(huán)境特征應(yīng)當(dāng)考察整個(gè)化學(xué)品的原料供應(yīng)鏈，但是實(shí)際檢驗(yàn)這些供應(yīng)鏈需要化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)物質(zhì)流的綜合、集成模型。“工業(yè)生態(tài)學(xué)”“工業(yè)生態(tài)學(xué)”這個(gè)詞語(yǔ)喚起了很多的想象和強(qiáng)烈的反映，積極的和消極的兼而有之。對(duì)于有些人，這個(gè)短語(yǔ)會(huì)引起對(duì)模擬大自然生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量守恒特性的工業(yè)系統(tǒng)的想象，自然生態(tài)系統(tǒng)和工業(yè)體系的演變發(fā)展有許多類似之處。數(shù)十億年前，地球的生命消耗著這顆行星的物質(zhì)儲(chǔ)備并改變了大氣的組成。我們的自然生態(tài)系統(tǒng)朝著復(fù)雜的質(zhì)量平衡網(wǎng)絡(luò)緩慢進(jìn)化，直到目前的狀況。我們的工業(yè)體系能以同樣的方式更快地演變發(fā)展嗎？這些是有趣的想象和具有誘惑力的設(shè)想。但是，工業(yè)生態(tài)學(xué)僅僅是這些構(gòu)想的比喻嗎？有任何工程物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)在工業(yè)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域嗎？“工業(yè)生態(tài)學(xué)”工業(yè)生態(tài)學(xué)不僅是一個(gè)比喻，也是工程師們能做出重大貢獻(xiàn)的一個(gè)領(lǐng)域。工業(yè)生態(tài)學(xué)的核心是如何再利用或者用化學(xué)方法改變和回收利用廢物，將廢物轉(zhuǎn)化為原料?；瘜W(xué)工程師已經(jīng)實(shí)踐了數(shù)十年，化學(xué)工業(yè)的歷史也提供了許多廢物再利用的例子。盡管目前化工廠已提出了許多工業(yè)生態(tài)學(xué)應(yīng)用實(shí)踐的優(yōu)秀案例（緊密的網(wǎng)絡(luò)和高效的過程），但仍有待深入研究。因?yàn)榛S內(nèi)部集成，化學(xué)品生產(chǎn)與其他工業(yè)部們之間、化學(xué)品生產(chǎn)商與消費(fèi)者之間的一體化程度還相對(duì)地低。工程師可進(jìn)行集成設(shè)計(jì)工程師可進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，例如電廠與煉油廠之間的熱集成，或半導(dǎo)體與商品原料生產(chǎn)之間水的集成。目的是創(chuàng)造更為緊湊、高效的網(wǎng)絡(luò)過程——構(gòu)建一個(gè)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)?，F(xiàn)階段并非所有達(dá)到目標(biāo)所用的方法都是可行的，但是夲教材只開始描述基本的概念，并建議了幾類方法，以備下一代工程師使用。以下分二個(gè)層次介紹工業(yè)生態(tài)系統(tǒng):一、化工內(nèi)部工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及其集成網(wǎng)絡(luò)的建立（產(chǎn)業(yè)內(nèi)部子系統(tǒng)過程集成網(wǎng)絡(luò)）;二、高級(jí)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（即生態(tài)工業(yè)園區(qū)不同產(chǎn)業(yè)間的大系統(tǒng)）集成網(wǎng)絡(luò)的建立的案例與基本方法。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)一、化工內(nèi)部工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及其集成網(wǎng)絡(luò)的建立（產(chǎn)業(yè)內(nèi)部子系統(tǒng)過程集成網(wǎng)絡(luò)）現(xiàn)以氯元素利用高效化為例，說明如何按原子經(jīng)濟(jì)性（或資源節(jié)約型）準(zhǔn)則，去確定化工產(chǎn)業(yè)內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)的過程集成的方法。首先由一個(gè)典型的氯元素的循環(huán)利用案例——以氯乙烯的生產(chǎn)開始討論研究。（一).由簡(jiǎn)單過程集成達(dá)到提高氯原子的應(yīng)用效率的事例

目前每年需生產(chǎn)數(shù)十億磅的氯乙烯，大約一半的產(chǎn)品是通過乙烯的直接氯化產(chǎn)生的。乙烯與氯分子反應(yīng)生成二氯乙烯（EDC），EDC再熱解，生成氯乙烯和鹽酸。

典型的氯元素的循環(huán)利用案例——首先以氯乙烯的生產(chǎn)開始討論研究。

在這個(gè)合成路線中，每生成1mol的氯乙烯，便有1mol鹽酸生成。也就是說，單由這工藝生產(chǎn)氯乙烯，約有一半最初的氯反應(yīng)后，沒有進(jìn)入期望的產(chǎn)品中，而是在廢酸中。ClH2C-CH2ClCl2+H2C=CH2ClH2C-CH2ClH2C=CHCl+HCl

典型的氯元素的循環(huán)利用案例——首先以氯乙烯的生產(chǎn)開始討論研究。

通過上述這二個(gè)反應(yīng)途徑集成，廢鹽酸被作為原料加以利用，達(dá)到了所有的氯分子均被利用，與乙烯結(jié)合生成了氯乙烯。這兩個(gè)工序的集成得到了乙烯生產(chǎn)的有效設(shè)計(jì)方案。如果將乙烯的直接氯化過程中得到的廢鹽酸作為乙烯氧氯化的原料，繼續(xù)進(jìn)入第二個(gè)工藝中，鹽酸、乙烯和氧氣一起又生成氯乙烯。HCl+H2C=CH2+0.5O2H2C=CHCl+H2O直接氯化Cl2+H2C=CH2→ClH2C－CH2ClClH2C－CH2Cl→H2C=CHCl+HCl氧氯化HCl+H2C=CH2

+0.5O2

→H2C=CHCl+H2O乙烯乙烯H2C=CHClH2C=CHClHClCl2圖.乙烯直接氯化的副產(chǎn)物氯化氫可作為氧氯化反應(yīng)的原料；將兩過程耦合操作可高效使用氯(沒有廢酸,清潔生產(chǎn))0.5O2通過將幾個(gè)異氰酸酯生產(chǎn)過程結(jié)合到氯乙烯生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中，形成了更為廣泛的氯元素高效利用網(wǎng)絡(luò)的案例在異氰酸酯生產(chǎn)中，氯分子與一氧化碳反應(yīng)生成碳酰氯（光氣），RNH2+COCl2CO+Cl2然后，光氣與胺類反應(yīng)生成異氰酸酯，同時(shí)生成鹽酸：COCl2RNCO+2HCl異氰酸酯常用于氨基甲酸乙酯的生產(chǎn)，鹽酸可以循環(huán)利用。異氰酸酯工序反應(yīng)的關(guān)鍵特征是在于氯并未出現(xiàn)在最終產(chǎn)物中。因此，氯可以無消耗地經(jīng)歷整個(gè)系統(tǒng)，氯氣轉(zhuǎn)變?yōu)辂}酸，又可繼續(xù)轉(zhuǎn)化為含有氯的最終產(chǎn)品如氯乙烯。這樣類似的一個(gè)含異氰酸酯和氯乙烯的氯化氫生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在美國(guó)的墨西哥灣地區(qū)建立起來，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)如圖所示。（二)、氯乙烯與異氰酸酯聯(lián)合生產(chǎn)過程中氯的利用圖

氯乙烯與異氰酸酯聯(lián)合生產(chǎn)過程中氯的利用（McCoy，1998）Vulcan/MitsuiBASFRubiconBordenPioneerGreatLakes產(chǎn)品：異氰酸酯產(chǎn)品：二氯乙烯產(chǎn)品：氯乙烯產(chǎn)品：氯化鈣產(chǎn)品：異氰酸酯Cl2HClCl2Cl2Cl2Cl2HClHClHCl（二）氯乙烯與異氰酸酯聯(lián)合生產(chǎn)過程中氯的利用氯氣由Pioneer和VulcanMitsui生產(chǎn)，它被送到直接氯化和異氰酸酯生產(chǎn)兩個(gè)工序中，副產(chǎn)物鹽酸被送到氧氯化工序或氯化鈣生產(chǎn)工序中。該網(wǎng)絡(luò)沒有過剩的氯氣流，因?yàn)榇蠖鄶?shù)生產(chǎn)工序依賴于氯分子或氯化氫。（三）、對(duì)氯元素的利用構(gòu)建更為復(fù)雜的過程集成網(wǎng)絡(luò)氯氣可用于生產(chǎn)許多不含氯元素的產(chǎn)品,如表和圖所示亦給出了這些過程與生產(chǎn)氯化物產(chǎn)品的過程相結(jié)合，可構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的潛力大小順序表

使用氯氣生產(chǎn)不含氯化學(xué)品的過程（Chang，1996）表9.14生產(chǎn)和消耗鹽酸的過程列表（這些在判別物質(zhì)交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)是有用的）（三）、對(duì)氯元素的利用構(gòu)建更為復(fù)雜的過程集成網(wǎng)絡(luò)分析表中每一個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)過程可能有助于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，但獨(dú)立過程的數(shù)據(jù)還不能揭示氯在整個(gè)集成生產(chǎn)過程中的使用效率與重要性。為了確定整個(gè)生產(chǎn)過程集成網(wǎng)絡(luò)中氯使用的效率與重要性，需考慮化學(xué)工業(yè)中整體氯的平衡。下一頁(yè)圖是在二十世紀(jì)末，歐洲化學(xué)工業(yè)中的氯利用分布匯總圖(Francis,2000)，這些數(shù)據(jù)說明大約有1/3的氯最后進(jìn)入了廢物中。那么如何提升氯原子利用率呢？如果利用圖中所示的網(wǎng)絡(luò)過程，進(jìn)一步建立過程集成的新網(wǎng)絡(luò)，就可以減少總的耗氯量。（三）

對(duì)氯元素的利用構(gòu)建更為復(fù)雜的過程集成網(wǎng)絡(luò)分析表中每一個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)過程可能有助于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，但獨(dú)立過程的數(shù)據(jù)還不能揭示氯在整個(gè)集成生產(chǎn)過程中的使用效率與重要性。為了確定整個(gè)生產(chǎn)過程集成網(wǎng)絡(luò)中氯使用的效率與重要性，需考慮化學(xué)工業(yè)中整體氯的平衡。下一頁(yè)圖是在二十世紀(jì)末，歐洲化學(xué)工業(yè)中的氯利用分布匯總圖(Francis,2000)，這些數(shù)據(jù)說明大約有1/3的氯最后進(jìn)入了廢物中。那么如何提升氯原子利用率呢？如果利用圖中所示的網(wǎng)絡(luò)過程，進(jìn)一步建立過程集成的新網(wǎng)絡(luò)，就可以減少總的耗氯量。生產(chǎn)氯氣和氯化氫的過程化工過程產(chǎn)品副產(chǎn)物和廢物處理廢物(主要為NaCl）NaCl資源100%45325523圖

歐洲化學(xué)工業(yè)中的氯利用分布匯總(Francis,2000)（三）

對(duì)氯元素的利用構(gòu)建更為復(fù)雜的過程集成網(wǎng)絡(luò)但是應(yīng)選擇性那一過程進(jìn)行集成呢？也就是說那一系統(tǒng)集成更具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的吸引力呢？還要取決于其原料及產(chǎn)品的市場(chǎng)走勢(shì)和其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。仍以氯元素在化工中應(yīng)用為例，還可應(yīng)用不采用包括HCl和Cl2的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用另一種綜合物質(zhì)流模型評(píng)估新的工藝（Chang&Allen,1997）,優(yōu)先選用將廢棄HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的途徑。表9.15中列出了一些推薦過程。這些過程如果比循環(huán)利用副產(chǎn)品HCl的網(wǎng)絡(luò)占優(yōu)勢(shì)時(shí)亦可采納。表

減少消耗氯的化工生產(chǎn)過程二、生態(tài)工業(yè)園區(qū)及其大系統(tǒng)過程集成

生態(tài)工業(yè)園是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理而設(shè)計(jì)建立的一種區(qū)域型新型工業(yè)組織形式，通過模擬自然系統(tǒng)建立產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中“生產(chǎn)者——消費(fèi)者——分解者”的循環(huán)途經(jīng)，盡可能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)閉路循環(huán)和能量多級(jí)利用。

即生態(tài)園內(nèi)企業(yè)模擬自然界生態(tài)系統(tǒng)，相互之間存在協(xié)同和共生關(guān)系，將最大限度地充分利用資源和減少負(fù)面環(huán)境影響，最后達(dá)到工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)在三個(gè)層面，分別運(yùn)用3R原則實(shí)現(xiàn)物流、能流、信息流與資金流集成與管理。

按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本框架，工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)在三個(gè)層面，分別運(yùn)用3R原則實(shí)現(xiàn)三個(gè)層面的物流、能流、信息流與資金流集成與管理。在化工產(chǎn)業(yè)層面上：1.應(yīng)根據(jù)生態(tài)效率的理念，推行清潔生產(chǎn)，減少產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)中的物料和能源使用量；2.減少有毒物質(zhì)的排放；3.加強(qiáng)物質(zhì)循環(huán)使用的能力；4.最大限度利用可再生資源；5.實(shí)現(xiàn)污染物排放的最小。在區(qū)域?qū)用嫔希簯?yīng)按照工業(yè)生態(tài)學(xué)原理，通過企業(yè)間的物質(zhì)集成、能量集成、和信息集成，形成企業(yè)間的工業(yè)代謝和共生關(guān)系，建立工業(yè)生態(tài)園區(qū)。這樣才能在社會(huì)層面上實(shí)現(xiàn)消費(fèi)過程中和消費(fèi)過程后的物質(zhì)和能量的循環(huán)，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)與園區(qū)的模式是生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)與生態(tài)工業(yè)園區(qū)。應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法，去分析、研究、設(shè)計(jì)與規(guī)劃化工園區(qū)大系統(tǒng)中的基本流：物流、能量流、資金流與信息流，以達(dá)到環(huán)境友好、資源、能源與資金最優(yōu)化利用目標(biāo)。----生態(tài)工業(yè)園區(qū)生態(tài)工業(yè)園區(qū)2.1生態(tài)工業(yè)園區(qū)周密的總體規(guī)劃三、生態(tài)工業(yè)園區(qū)與可持續(xù)發(fā)展生態(tài)工業(yè)園區(qū)

目的：可持續(xù)發(fā)展

長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)：原子經(jīng)濟(jì)性零排放

(資源節(jié)約型——循環(huán)經(jīng)濟(jì);環(huán)境友好型)

科學(xué)技術(shù)依托——綠色化學(xué)與化工（高效、無毒、環(huán)境保護(hù)……）評(píng)估指標(biāo)：綠色GDP

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（資源利用效率；能源利用效率）環(huán)保指標(biāo)（排放指標(biāo)；安全指標(biāo)）

……生態(tài)工業(yè)園區(qū)生態(tài)工業(yè)模式--生態(tài)工業(yè)群原子經(jīng)濟(jì)性+零排放循環(huán)經(jīng)濟(jì)+環(huán)境友好123456生態(tài)工業(yè)園區(qū)為大系統(tǒng)（網(wǎng)），生態(tài)工業(yè)群（鏈）為工業(yè)園區(qū)的一級(jí)子系統(tǒng)，企業(yè)為二級(jí)子系統(tǒng)（點(diǎn)）…。

強(qiáng)調(diào)宏觀調(diào)控，周密總體規(guī)劃工業(yè)園區(qū)大系統(tǒng)優(yōu)化：點(diǎn)—鏈—網(wǎng)式多目標(biāo)優(yōu)化

物流:企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間、全園區(qū)物料流—產(chǎn)品流鏈網(wǎng)式組合優(yōu)化(含交通網(wǎng))

能流:企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間、全園區(qū)能流交換網(wǎng)絡(luò)組合優(yōu)化

資金流:企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間、全園區(qū)的鏈網(wǎng)式組合優(yōu)化

信息流:上游與下游信息分析，指導(dǎo)統(tǒng)一規(guī)劃與調(diào)度（含上下水網(wǎng)，電站電網(wǎng)，三廢處理，公用工程等）生態(tài)工業(yè)園區(qū)與現(xiàn)代化工過程系統(tǒng)工程丹麥的卡倫堡(Kalunborg)生態(tài)工業(yè)園區(qū)

迄今為止，在世界上發(fā)展較為成熟的生態(tài)工業(yè)園區(qū)是丹麥的卡倫堡(Kalunborg)生態(tài)工業(yè)園區(qū)，該園區(qū)以一個(gè)煉油廠、一個(gè)硫酸廠、一個(gè)制藥廠、一個(gè)火力發(fā)電廠、一個(gè)漁場(chǎng)和一個(gè)石膏板廠組成了一個(gè)工業(yè)網(wǎng)為核心，其它成員包括農(nóng)場(chǎng)、大棚養(yǎng)殖、養(yǎng)魚場(chǎng)，通過貿(mào)易方式把其它企業(yè)的廢棄物或副產(chǎn)品作為本企業(yè)的生產(chǎn)原料，建立工業(yè)園區(qū)代謝生態(tài)鏈關(guān)系，它們彼此交換能量和物質(zhì)流。如圖所示:丹麥Kalundborg生態(tài)工業(yè)園區(qū)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)圖養(yǎng)魚場(chǎng)4、石膏壁板廠街區(qū)供熱

5.土壤修復(fù)公司水泥和鋪路農(nóng)廠硫淤泥肥料粉煤灰廢熱淡水湖泊3.制藥廠硫酸廠2.煉油廠溫室養(yǎng)殖1.燃煤火力發(fā)電廠廢熱硫酸鈣廢熱煙氣冷卻水蒸汽蒸汽水農(nóng)產(chǎn)品1、Asnaes燃煤火力發(fā)電廠是丹麥最大的火力發(fā)電廠，有300名員工，最初為燃油發(fā)電，現(xiàn)改為燃煤，發(fā)電能力為137.2萬kW。它不僅為當(dāng)?shù)毓╇?，而且為丹麥東部的高壓電網(wǎng)供電，供電量約占其二分之一。2、Statoil煉油廠是丹麥最大的煉油廠，員工290人，年耗原油520萬噸，產(chǎn)量超過250萬噸。3、NovoNordisk制藥和工業(yè)酶加工廠是丹麥最大的生物工程公司的分廠，員工1900人，該廠是世界馳名的藥廠，生產(chǎn)胰島素、酶和盤尼西林等產(chǎn)品，原料來源于農(nóng)產(chǎn)品，經(jīng)過微生物發(fā)酵加工最終生產(chǎn)出藥物。4、Gyproc石膏板材廠是瑞典的一家公司，有180名員工，年產(chǎn)1400萬m2石膏建筑板材。Kalundborg共生體系中主要有5家企業(yè)，及政府社區(qū)：5、A/BBiotekniskJordrens土壤修復(fù)公司，成立于1986年，只有35名雇員，主要進(jìn)行多環(huán)芳烴和重金屬污染土壤的修復(fù)，擁有四套處理設(shè)施，年處理量30萬噸。這5個(gè)主要企業(yè)和市政府相互間的距離不超過數(shù)百米，由專門的管道體系連接在一起。在這些家成員之間，通過市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)方式利用對(duì)方生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物或副產(chǎn)品，作為自己生產(chǎn)中的原料，或部分替代原來使用的原材料。Kalundborg共生體系中主要有5家企業(yè)，及政府社區(qū)：丹麥的卡倫堡(Kalunborg)生態(tài)工業(yè)園區(qū)

其(1).燃煤電廠位于這個(gè)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的中心，對(duì)熱能進(jìn)行了多級(jí)使用，對(duì)副產(chǎn)品和廢物進(jìn)行了綜合利用。電廠向煉油廠和制藥廠供應(yīng)發(fā)電過程中產(chǎn)生的蒸汽，使煉油廠和制藥廠獲得了生產(chǎn)所需的熱能；通過地下管道向卡倫堡全鎮(zhèn)居民供熱、加熱溫室并給養(yǎng)魚廠供暖，由此關(guān)閉了鎮(zhèn)上3500個(gè)燃燒油渣的爐子，減少了大量的煙塵排放.將除塵脫硫的副產(chǎn)品工業(yè)石膏，全部供應(yīng)附近的一家石膏板廠作原料。同時(shí)，還將料煤灰出售，供鋪路和生產(chǎn)水泥之用。其(2).煉油廠和制藥廠也進(jìn)行了綜合利用。藥廠處理的淤泥被送到附近的農(nóng)場(chǎng)作為肥料。煉油廠產(chǎn)生的火焰氣通過管道供石膏廠用于石膏板生產(chǎn)的干燥使用，又減少了火焰氣的排空。一座車間進(jìn)行酸氣脫硫，生產(chǎn)的稀硫酸供給附近的一家硫酸廠；煉油廠的脫硫氣則供給電廠燃燒。

丹麥的卡倫堡(Kalunborg)生態(tài)工業(yè)園區(qū)

其(3).卡倫堡生態(tài)工業(yè)園還進(jìn)行了水資源的循環(huán)利用。煉油廠的廢水通過生物凈化處理，通過管道向發(fā)電廠輸送，每年輸送電廠70萬立方米的冷卻水。整個(gè)工業(yè)園區(qū)由干進(jìn)行水的循環(huán)使用，每年減少25%的需水量。最終實(shí)現(xiàn)了園區(qū)的“污染零排放”。

生態(tài)園的發(fā)展己經(jīng)歷了30余年，其原料和能源交換的范圍仍在繼續(xù)擴(kuò)大優(yōu)化。

通過各個(gè)成員間的物質(zhì)和能量交換，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的部分循環(huán)和能源的逐級(jí)利用，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。分析Kaluindbory的物質(zhì)和能量的交換，發(fā)現(xiàn)4個(gè)有趣的特征：

1.這種能量交換有更顯著的能效電廠發(fā)電過程產(chǎn)生的廢熱和蒸汽，可送往煉油廠、溫室、漁場(chǎng)及居民區(qū)供熱系統(tǒng)進(jìn)行利用。如果能找到廢蒸汽的利用市場(chǎng)，那么90%以上的從工廠燃煤產(chǎn)生的熱量能夠被利用，唯一的損失便是煙囪排氣所損失的能量。與此相比，典型的美國(guó)煤-火力發(fā)電廠利用燃煤產(chǎn)生的熱量效率約僅為40%。

2.物料和能量交換能為參與者提供經(jīng)濟(jì)效益

在某些情況下，例如電廠把硫酸鈣賣給石膏板生產(chǎn)廠，直接的經(jīng)濟(jì)效益并不能完全收回成本,此時(shí)的交換是由相應(yīng)的法規(guī)驅(qū)動(dòng)的（比如需要凈化電廠煙囪尾氣以除去SO2）,這些交換可避免廢物掩埋或處理洗滌器廢物的其他方式，故而使成本降低。而在其他情況下，例如煉油廠使用電廠的廢熱，這些交換是自給自足的?？▊惐?Kalunborg)生態(tài)工業(yè)園區(qū)

丹麥kalundborg工業(yè)共生體是生態(tài)工業(yè)園（EIP）的先驅(qū)。1970年開始這種工業(yè)共生體的探索.該園區(qū)以五個(gè)產(chǎn)業(yè)組成了一個(gè)工業(yè)網(wǎng)為核心，其它成員包括農(nóng)場(chǎng)、大棚養(yǎng)殖、養(yǎng)魚場(chǎng)，通過貿(mào)易方式把其它企業(yè)的廢棄物或副產(chǎn)品作為本企業(yè)的生產(chǎn)原料。建立業(yè)園區(qū)和代謝生態(tài)鏈關(guān)系，它們彼此交換與共建共生網(wǎng)絡(luò):

1.能量流：有效能的充分利用；

2.物質(zhì)流：其中包括廢物流變?yōu)樵?，水的循環(huán)分級(jí)利用等等；

3.菅道網(wǎng),信息網(wǎng)，代謝生態(tài)鏈……不但己達(dá)到了零排放的環(huán)保目標(biāo)，Kaluindbory園區(qū)的物料和能量交換己為參與者提供的經(jīng)濟(jì)效益，其中亦包括了資金流與信息流優(yōu)化的顯著效益。美國(guó)北德克薩斯州的一個(gè)生態(tài)工業(yè)園在美國(guó)北德克薩斯州的一個(gè)生態(tài)工業(yè)園的中心便是一個(gè)鋼廠，它利用廢汽車作為主要的原材料。從廢汽車中得到的鋼，被送到電弧爐中，制成各種各樣的鋼鐵產(chǎn)品。爐子同時(shí)產(chǎn)生大量的電弧爐（EAF）灰塵，其中包含大量鋅、鉛或其他金屬。在北德克薩斯州工業(yè)園，EAF灰塵被送到需要痕量金屬（Cu,S,Mn,Cr,Ni,Zn,Pb或其他金屬）的水泥窯中。汽車粉碎后的殘余物被燃燒以回收能量，或者將一些塑料從殘余物中分離出來。電弧爐灰塵的另一種用途是當(dāng)前歐洲開發(fā)的用于Zn和Pb回收的原料，回收的鋅作為替代鋅源可用于生產(chǎn)馬口鐵產(chǎn)品和電池。圖14.3-1丹麥Kalundborg的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)圖

生態(tài)園的基本規(guī)則生態(tài)園的基本規(guī)則——集成不同工業(yè)單元操作中的能量和物料流，可以提高質(zhì)量和能