工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排效益對(duì)城市空氣質(zhì)量影響研究

文_許玉芳 保定市生態(tài)環(huán)境局唐縣分局

節(jié)能環(huán)保政策在市場(chǎng)的全面推進(jìn)，使我國(guó)工業(yè)園區(qū)的建設(shè)工作得到了長(zhǎng)足發(fā)展，目前，我國(guó)已建成了超過(guò)2500個(gè)省級(jí)工業(yè)園區(qū)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查局對(duì)工業(yè)園區(qū)的深入調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，2019年我國(guó)工業(yè)園區(qū)當(dāng)年的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值高達(dá)4500.0億元，占2018年我國(guó)國(guó)內(nèi)GDP的20%以上。盡管此種發(fā)展趨勢(shì)在很大程度上帶動(dòng)了市場(chǎng)工業(yè)的發(fā)展，但與此同時(shí)，園區(qū)內(nèi)的工業(yè)活動(dòng)也排放了大量生產(chǎn)氣體，加劇了社會(huì)環(huán)境的溫室效應(yīng)。在現(xiàn)如今工業(yè)園區(qū)經(jīng)過(guò)了經(jīng)濟(jì)變動(dòng)與改革后，有關(guān)單位提出了對(duì)工業(yè)園區(qū)的綠色化建設(shè)，將低碳環(huán)保層面入手，加強(qiáng)對(duì)其污染物與廢氣的循環(huán)排放，并提出了綠色生產(chǎn)制造方案。為了深入地感知工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排工作的實(shí)施效能，本文將開(kāi)展區(qū)節(jié)能減排效益對(duì)城市空氣質(zhì)量影響的研究，了解執(zhí)行綠色發(fā)展策略后，園區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，及園區(qū)內(nèi)高效清潔廢氣路徑是否真實(shí)有效。

1 獲取園區(qū)內(nèi)工業(yè)發(fā)展情況

為了全面落實(shí)本文的研究，在開(kāi)展相關(guān)研究前，需要獲取工業(yè)園區(qū)在市場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)信息。綜合有關(guān)實(shí)地調(diào)查結(jié)果可知，研究的工業(yè)園區(qū)屬于一個(gè)綜合型園區(qū)，園區(qū)內(nèi)包括煤化工加工處理產(chǎn)業(yè)、精鋁深加工處理產(chǎn)業(yè)、食品生產(chǎn)與加工產(chǎn)業(yè)、機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)等，園區(qū)內(nèi)工業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀見(jiàn)表1。

在完成對(duì)園區(qū)內(nèi)工業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，將工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排政策全面落實(shí)到園區(qū)內(nèi)工業(yè)產(chǎn)業(yè)建設(shè)過(guò)程中，具體生產(chǎn)過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1中，實(shí)現(xiàn)箭頭表示為園區(qū)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀；虛線箭頭表示為應(yīng)用節(jié)能減排措施后園區(qū)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)方式。以上述任意箭頭為例，在電力產(chǎn)業(yè)鏈中，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方式為C→A，具體操作措施為“電力生產(chǎn)廠到甲醇生產(chǎn)工序的高壓蒸汽處理”，在此過(guò)程中，單次生產(chǎn)行為約產(chǎn)生9.8MPa的高壓蒸汽，利用的能量大約為480.0Nm3。在完成對(duì)其的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化后，工業(yè)生產(chǎn)方式被轉(zhuǎn)換為A→B、B→C，具體操作措施為“甲醇生產(chǎn)工序的減壓蒸汽用于電力廠發(fā)電→乙二醇廠生產(chǎn)工序的減壓蒸汽用于電力廠發(fā)電”，在此過(guò)程中，其他工業(yè)生產(chǎn)廠產(chǎn)生的能耗被用于電力生產(chǎn)廠發(fā)電，此時(shí)單次生產(chǎn)行為約產(chǎn)生1.7MPa的高壓蒸汽，利用的能量大約為63.0Nm3。

2 構(gòu)建工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排GREET模型

在掌握?qǐng)@區(qū)內(nèi)工業(yè)發(fā)展與生產(chǎn)現(xiàn)狀后，提出構(gòu)建GREET模型的方式進(jìn)行研究分析。GREET模型最早由美國(guó)衛(wèi)生學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室提出，主要用于研究車輛行駛周期氣體污染物排放量的評(píng)估，但在技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸被模糊化的行業(yè)發(fā)展背景下，GREET模型被應(yīng)用到越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)污染物排放評(píng)估過(guò)程中。在本文的研究中，使用模型對(duì)工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排、工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、溫室氣體排放量進(jìn)行綜合分析，并以此種方式掌握工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排效益。

在構(gòu)建模型過(guò)程中，可按照工業(yè)園區(qū)的基礎(chǔ)性生產(chǎn)鏈，將其劃分為生產(chǎn)的上下游階段兩個(gè)部分。在上游階段，每個(gè)產(chǎn)業(yè)在進(jìn)行工業(yè)活動(dòng)或設(shè)計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，均需要通過(guò)計(jì)算消耗量，得到工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化效率。在此過(guò)程中，當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化效率 達(dá)到一定值，即生產(chǎn)燃料在此過(guò)程中被完全消耗時(shí)，此時(shí)GREET模型上游產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總耗能通過(guò)式（1）計(jì)算。

式中Ein—上游產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總耗能。

在完成上述公式的計(jì)算后，考慮到工業(yè)園區(qū)屬于一個(gè)集成的生產(chǎn)區(qū)域，因此在實(shí)踐生產(chǎn)時(shí)，大多數(shù)生產(chǎn)的原材料，均可以作為工藝燃料。在掌握與此相關(guān)的技術(shù)認(rèn)知后，此時(shí)的生產(chǎn)工藝總耗能便可以將其認(rèn)定為是原材料生產(chǎn)能量與工藝燃燒轉(zhuǎn)化能量的總和，其他的能源燃料便可以參與工藝燃燒生產(chǎn)，為產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)提供熱能。輸出在此種條件下的工藝燃燒總耗能通過(guò)式（2）計(jì)算。

式中Ep—工藝燃燒總耗能。

根據(jù)對(duì)上游產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總耗能的描述，可通過(guò)此種方式，輸出下游產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)能耗。與此同時(shí)，聯(lián)系上下游產(chǎn)業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求與工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排效益，輸出GREET模型的表達(dá)函數(shù)，計(jì)算如式（3）。

式中p、j、k分別對(duì)應(yīng)GREET模型的工藝參數(shù)，p—生產(chǎn)設(shè)備、j—排放因子、k—效益指數(shù)；αj×——在工業(yè)生產(chǎn)中第j個(gè)生產(chǎn)鏈的生產(chǎn)消耗量；βk,j—在第j個(gè)生產(chǎn)鏈中，第k種生產(chǎn)方式的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)。根據(jù)上述計(jì)算公式，完成對(duì)GREET模型的構(gòu)建。

3 綜合評(píng)估城市空氣質(zhì)量

采用計(jì)算大氣污染物排放量與減排量的方法，綜合分析城市空氣質(zhì)量。考慮到園區(qū)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，對(duì)于資源與能量的使用，是呈現(xiàn)一種能量梯級(jí)趨勢(shì)，因此可通過(guò)式（4），對(duì)園區(qū)工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

式中Esnive—園區(qū)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)的總節(jié)能量，計(jì)算單位為Tj；mi—第i個(gè)工業(yè)生產(chǎn)鏈攜帶的物質(zhì)能量×；ci—第i個(gè)物質(zhì)可供應(yīng)給其他生產(chǎn)鏈的效益值；γ—工業(yè)生產(chǎn)熱效率系數(shù)。

在此過(guò)程中，除了有機(jī)循環(huán)技術(shù)存在熱效率問(wèn)題，其他工業(yè)鏈條的熱效率均可以被定義為80.0%以上。因此，需要通過(guò)式（5）計(jì)算園區(qū)工業(yè)生產(chǎn)中其他生產(chǎn)鏈的節(jié)能效益。

式中Esouver—在節(jié)能減排措施下，工業(yè)生產(chǎn)可回收的總效益；E—總能耗；?—余熱潛力。

在完成對(duì)此方面的相關(guān)計(jì)算后，使用計(jì)算的結(jié)果減去總耗能結(jié)果，便可提取有效的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)因子，將此因子描述為工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)污染物。計(jì)算此種類型的污染物在大氣中的含量。此計(jì)算過(guò)程可參照《大氣環(huán)境可吸入顆粒物標(biāo)準(zhǔn)》文件實(shí)施，在得出大氣中污染物顆粒濃度后，將計(jì)算結(jié)果與GREET模型導(dǎo)出的園區(qū)工業(yè)生產(chǎn)后大氣污染物顆粒濃度進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此時(shí)大氣污染物顆粒濃度顯著降低。因此，工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排效益可以有效地降低城市空氣污染物濃度與含量，對(duì)城市空氣質(zhì)量具有促進(jìn)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文開(kāi)展了工業(yè)園區(qū)節(jié)能減排效益對(duì)城市空氣質(zhì)量影響的研究，通過(guò)此次研究可知，在工業(yè)園區(qū)內(nèi)落實(shí)節(jié)能減排措施，對(duì)于優(yōu)化空氣質(zhì)量、改善區(qū)域大氣環(huán)境被污染現(xiàn)狀，所起的作用十分顯著。因此，在后期的工業(yè)園區(qū)建設(shè)工作中，需要基于園區(qū)內(nèi)工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀入手，深化對(duì)節(jié)能減排措施與政策的應(yīng)用，并在延長(zhǎng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)上，引進(jìn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，主動(dòng)挖掘產(chǎn)業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)需求，實(shí)現(xiàn)在園區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)建設(shè)對(duì)能源的主動(dòng)利用，節(jié)約現(xiàn)代化社會(huì)中的不可再生能源，保障我國(guó)大氣環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展與建設(shè)。