电解铝能源与环境.pdf

（本文刊于《能源研究通讯》2004年4期） 从电解铝工业看能源和环境与产业结构的协调 电解铝投资过热与电力紧缺关系分析 1,2 2 王小伍 ，华贲 1 （华南理工大学应用物理系 中国广州，510641） 2 强化传热与过程节能教育部重点实验室 中国广州，510641） （ 摘要：本文计算了电解铝工业生命周期内的主要污染排放造成的环境成本，并针对电解铝工 业大量耗电的特点，从全方位角度评价了电解铝耗电对国民经济其它产业的运营状况、电力 工业发展以及社会资本分配的影响；反映了能源和环境与产业结构协调、互动的若干规律。 关键词： 电解铝 生命周期 环境影响 电力需求 产业结构 1 前言 铝在自然界中有丰富的储存量，它是一种轻金属，密度为钢铁的 1/3，具有大的强度/ 重量比值和良好的导电性、导热性，铝的表面被一层氧化膜保护而不生锈，同时铝的再生利 用率高，再生所需要的能量只有原铝生产的 5%，因此铝广泛应用在汽车制造工业、建筑工 业和航空航天工业上，是一种重要的经济、战略金属。1989 年与 1994 年的铝价格猛涨，出 于发展地方经济的目的，铝行业在中国发展起来。然而我们应该看到，从 1954 年抚顺建立 的第一家电解铝厂以来，中国的铝工业几乎都是走的一种能耗高、污染重、规模小、效率低、 技术落后的粗放型发展形式，采用先进的大型预焙槽技术的产能仅占总产能的 38%，其余 62%的产能是采用能耗高、污染重的自焙槽技术，60KA 侧插自焙槽铝厂的平均直流电耗为 15380kWh/t ·Al ，预焙槽国际先进水平直流电耗为 13200kWh/t ·Al ，技术差、能耗大、电 价成本高的的铝工业同人均能源只有世界平均一半、电力供应持续紧张的我国国情形成尖锐 矛盾。众多学者都对铝工业在中国的发展的合理性提出了置疑。 国际上一些国家就是由于电力能源的紧缺而不得不关闭或向电力资源丰富、电价低廉的 国家或地区转移铝厂，日本就停了国内90%的电解铝厂，而这些铝厂的总产能在 100 万吨/a 以上。 向环境排放问题是另一大问题。铝工业是大气中全氟化碳（主要是 CF 、CF ）这类温 4 6 室气体的主要排放源（自焙槽技术每生产 1 ｔ铝所排放的CF4 要比预焙槽多得多，按氟计， 其排氟量多在 15～17kg/t ·Al ，而国家环保标准规定为4kg/t ·Al ）。此外，铝电解碳阳极消 耗而产生大量的 CO 也是直接向大气排放。还有 SO 及芳香烃（PAH ）等排放污染。 2 2 在发达工业国家，生命周期分析（LCA ，Life Cycle Assessment ）是必须履行的方法。ISO 对 LCA 的解释是：汇总和评价一个产品、过程体系在其整个生命周期间的所有投入及产出 对环境造成的和潜在的影响的方法。但目前的 LCA 中往往没有包括资源的稀缺性价值及项 目的环境经济效益，难于对社会起到足够的警示作用。环境损失、资源耗费只有量化到具体 的经济成本上，往往才能引起社会、政府足够的警觉。例如，“几千万吨 SO的排放”与“因 2 SO2 的排放而引起的几百亿美元的健康损失”对同一事件的这两种不同方式的报道相比，后 者往往更能够引人瞩目。因此评价系统应该是综合考虑所有资源、环境、经济发展要素的， 货币量化的全生命周期多因素综合评价系统。 本文将结合环境经济学原理，采用货币化的途径将铝工业的资源配置、利用中产生的非 效率外部成本内化，对电解铝工业的资源耗费、环境污染状况进行定量的分析评价，并由此 结果探讨了能源、环境对产业结构的制约性。