工业代谢概念工业代谢是…….ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.1 工业代谢概念(concept of industrial metabolism),工业代谢是把原料和能源以及劳动在一种,(,或多或少,),稳态条件下转化为最终产品和废物的所有物理过程完整的集合，如图,2.1,所示。,旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物质与能量的流动与储存及其对环境的影响。,1.2,工业代谢分析,(analysis of industrial metabolism),工业代谢分析方法是建立生态工业的一种行之有效的系统分析方法，通过分析系统结构、进行功能模拟和输入与输出信息流分析来分析生态工业系统的代谢机理。,一般以环境为最终目标，追踪产品生产整个过程中的物质与能量的流向，给出工业系统造成污染的总体评价，并力求找出造成污染的主要原因。,第二节 工业代谢及其分析方法,工业代谢,(industrial metabolism),1.3 工业代谢形式,(form of industrial metabolism),流在有限的区域内追踪某些污染物，如江河流域的污染等。,分析研究一组物质，特别是对某些重金属的研究。,仅限于某种物质成分，已确定其不同形态的特性及其与自然生物地球化学循环的相互影响，如碳、硫等。,研究与不同产品相联系的物质与能量。,工业代谢首先关注工业系统中的原料流动与全球物质循环的关系。尤其关注与生命关系密切的碳、氮、磷、硫等生命营养元素的生物地球化学循环。,对自然生态系统中物质的流动，采用生物学模型,生物地球化学循环,(,图,2.2),；对在工业系统中物质的流动，采用物质流动的工业模型,工业原料的循环,(,图,2.3,),。,2.物质与能量流动模型(model of material,and energy flows),Pi有用产品产出量；,物质与能量流动模型(model of material,改进后的钢铁产品能量代谢途径,2 工业代谢分析(analysis of industrial metabolism),物流分析理论(theories of matte flows),在工业系统中，物质处于运状态，在运行过程和最终阶段物质以废弃物的形态返回自然环境。,I代表原材料、能源投入量。,煤的传统工业代谢模式,废弃物最终有两个归宿：再循环或再利用，或者耗散损失。,（1）四倍因子理论,四倍因子理论是德国,Von,Weizsaecker,教授在,20,世纪,90,年代初提出来的。,含义：在经济活动和生产过程中，通过采取各种技术措施，将能耗、资源消耗降低一半，同时将生产效率提高一倍，这样，在同样能源和资源消耗的水平上，得到了四倍的产出。,用公式表示为：,R=P/I=2/0.5=4,式中，,R,代表资源效率；,P,代表产品产出量；,I,代表原材料、能源投入量。,3.物流分析理论(theories of matte flows),（2）十倍因子理论,十倍因子理论最早是由德国的,Schmidt-,Bleek,教授在,1994,年提出的。,其核心内容是：必须继续减小全球的材料流量，在一代人之内将资源效率提高十倍，才能使发达国家保持现有的生活质量，逐步缩小国与国之间的贫富差距，而且可以让子孙后代能够在这个星球继续生存。,其表示式为：,I=P,(GDP/P),(I/GDP),式中，,I,表示环境影响；,P,表示人口；,GDP,表示国内生产总值（,gross domestic product,）。,3.物流分析理论(theories of matte flows),（3）极值理论,针对投入和产出效率问题而提出，目的是对一定量的材料投入，获得最大有效产品产出率和最小废物排放率。,计算方法,I=(P1+P2+)+(W1+W2+)=P+W,定义,R=(P)/I,；,O=(W)/I,求：,R,max,=,(P)/,I,，,O,max,=,(W)/,I,，获得最大资源效率和最小废物产出率。,式中，,I,物质总投入量；,P,i,有用产品产出量；,W,i,废物产出量；,R,资源利用效率；,O,废物产出率。,3.物流分析理论(theories of matte flows),（1）再循环或再利用率(reuse and recycle ratio),在工业系统中，物质处于运状态，在运行过程和最终阶段物质以废弃物的形态返回自然环境。,废弃物最终有两个归宿：再循环或再利用，或者耗散损失。再循环的物质越多，耗散到环境中的就越少。物质的再循环中和再利用率是工业体系是否为一个持续稳定体系的度量，可用下式表示。,再循环或再利用率,=,再循环或再利用量,/,资源消,耗总量,100%,（,2,）原料生产力（,materials productivity,）,原料生产力是每单位原料输入的经济输出。,可量度一个经济整体，一个部门，也可对营养元素进行量度，如碳、氮、硫、氨、磷等。,4.工业代谢的度量(measure of industrial metabolism),早期钢铁产品工业代谢途径,5.1,钢铁产品的工业代谢分析,5.工业代谢的应用(application of industrial metabolism),物流分析理论(theories of matte flows),R=P/I=2/0.,and energy flows),废弃物最终有两个归宿：再循环或再利用，或者耗散损失。,3 工业代谢形式(form of industrial metabolism),物流分析理论(theories of matte flows),（1）再循环或再利用率(reuse and recycle ratio),R资源利用效率；,式中，R代表资源效率；,一般以环境为最终目标，追踪产品生产整个过程中的物质与能量的流向，给出工业系统造成污染的总体评价，并力求找出造成污染的主要原因。,I=(P1+P2+)+(W1+W2+)=P+W,物质的再循环中和再利用率是工业体系是否为一个持续稳定体系的度量，可用下式表示。,原料与能量流动分析的基本方法有哪些？,分析研究一组物质，特别是对某些重金属的研究。,一般以环境为最终目标，追踪产品生产整个过程中的物质与能量的流向，给出工业系统造成污染的总体评价，并力求找出造成污染的主要原因。,改进后的钢铁产品工业代谢途径,现有的钢铁产品能量代谢途径,改进后的钢铁产品能量代谢途径,钢铁工业生态系统功能示意图,钢铁工业生态系统结构示意图,煤炭资源基本上是一种单向流动。煤的这两条代谢途径造成的污染是非常严重的。主要是大量直接燃煤产生的烟尘和造成的大气污染及C02温室气体排放。,煤的传统工业代谢模式,5.2,煤的工业代谢分析,煤炭资源的能源化工生产综合代谢模型,什么是物质与能量流动，工业生态系统内物质与能量流动特点是什么？,原料与能量流动分析的基本方法有哪些？,什么是工业代谢？工业代谢分析方法有哪些？,工业代谢的度量有哪些？,简述物质与能量流动的模型。,学会用代谢分析的方法分析工业生态系统物质与能量的流动。,课后习题,