工業園區節能減排效益對城市空氣質量影響研究

文_許玉芳 保定市生態環境局唐縣分局

節能環保政策在市場的全面推進，使我國工業園區的建設工作得到了長足發展，目前，我國已建成了超過2500個省級工業園區。根據市場調查局對工業園區的深入調查后發現，2019年我國工業園區當年的國內生產總值高達4500.0億元，占2018年我國國內GDP的20%以上。盡管此種發展趨勢在很大程度上帶動了市場工業的發展，但與此同時，園區內的工業活動也排放了大量生產氣體，加劇了社會環境的溫室效應。在現如今工業園區經過了經濟變動與改革后，有關單位提出了對工業園區的綠色化建設，將低碳環保層面入手，加強對其污染物與廢氣的循環排放，并提出了綠色生產制造方案。為了深入地感知工業園區節能減排工作的實施效能，本文將開展區節能減排效益對城市空氣質量影響的研究，了解執行綠色發展策略后，園區的經濟效益，及園區內高效清潔廢氣路徑是否真實有效。

1 獲取園區內工業發展情況

為了全面落實本文的研究，在開展相關研究前，需要獲取工業園區在市場內產業的建設信息。綜合有關實地調查結果可知，研究的工業園區屬于一個綜合型園區，園區內包括煤化工加工處理產業、精鋁深加工處理產業、食品生產與加工產業、機械設備生產制造產業等，園區內工業建設現狀見表1。

在完成對園區內工業建設現狀分析的基礎上，將工業園區節能減排政策全面落實到園區內工業產業建設過程中，具體生產過程見圖1。

圖1中，實現箭頭表示為園區內工業生產現狀；虛線箭頭表示為應用節能減排措施后園區內的工業生產方式。以上述任意箭頭為例，在電力產業鏈中，傳統的工業生產方式為C→A，具體操作措施為“電力生產廠到甲醇生產工序的高壓蒸汽處理”，在此過程中，單次生產行為約產生9.8MPa的高壓蒸汽，利用的能量大約為480.0Nm3。在完成對其的生產過程優化后，工業生產方式被轉換為A→B、B→C，具體操作措施為“甲醇生產工序的減壓蒸汽用于電力廠發電→乙二醇廠生產工序的減壓蒸汽用于電力廠發電”，在此過程中，其他工業生產廠產生的能耗被用于電力生產廠發電，此時單次生產行為約產生1.7MPa的高壓蒸汽，利用的能量大約為63.0Nm3。

2 構建工業園區節能減排GREET模型

在掌握園區內工業發展與生產現狀后，提出構建GREET模型的方式進行研究分析。GREET模型最早由美國衛生學研究實驗室提出，主要用于研究車輛行駛周期氣體污染物排放量的評估，但在技術應用范圍逐漸被模糊化的行業發展背景下，GREET模型被應用到越來越多的產業生產污染物排放評估過程中。在本文的研究中，使用模型對工業園區節能減排、工業生產技術、溫室氣體排放量進行綜合分析，并以此種方式掌握工業園區節能減排效益。

在構建模型過程中，可按照工業園區的基礎性生產鏈，將其劃分為生產的上下游階段兩個部分。在上游階段，每個產業在進行工業活動或設計生產產品時，均需要通過計算消耗量，得到工業生產的轉化效率。在此過程中，當工業生產的轉化效率 達到一定值，即生產燃料在此過程中被完全消耗時，此時GREET模型上游產業的生產總耗能通過式（1）計算。

式中Ein—上游產業的生產總耗能。

在完成上述公式的計算后，考慮到工業園區屬于一個集成的生產區域，因此在實踐生產時，大多數生產的原材料，均可以作為工藝燃料。在掌握與此相關的技術認知后，此時的生產工藝總耗能便可以將其認定為是原材料生產能量與工藝燃燒轉化能量的總和，其他的能源燃料便可以參與工藝燃燒生產，為產業生產提供熱能。輸出在此種條件下的工藝燃燒總耗能通過式（2）計算。

式中Ep—工藝燃燒總耗能。

根據對上游產業的生產總耗能的描述，可通過此種方式，輸出下游產業生產能耗。與此同時，聯系上下游產業的實際生產需求與工業園區節能減排效益，輸出GREET模型的表達函數，計算如式（3）。

式中p、j、k分別對應GREET模型的工藝參數，p—生產設備、j—排放因子、k—效益指數；αj×——在工業生產中第j個生產鏈的生產消耗量；βk,j—在第j個生產鏈中，第k種生產方式的市場經濟效益指數。根據上述計算公式，完成對GREET模型的構建。

3 綜合評估城市空氣質量

采用計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量。考慮到園區在進行工業生產時，對于資源與能量的使用，是呈現一種能量梯級趨勢，因此可通過式（4），對園區工業生產的節能進行統計。

式中Esnive—園區在進行工業生產時的總節能量，計算單位為Tj；mi—第i個工業生產鏈攜帶的物質能量×；ci—第i個物質可供應給其他生產鏈的效益值；γ—工業生產熱效率系數。

在此過程中，除了有機循環技術存在熱效率問題，其他工業鏈條的熱效率均可以被定義為80.0%以上。因此，需要通過式（5）計算園區工業生產中其他生產鏈的節能效益。

式中Esouver—在節能減排措施下，工業生產可回收的總效益；E—總能耗；?—余熱潛力。

在完成對此方面的相關計算后，使用計算的結果減去總耗能結果，便可提取有效的工業生產活動因子，將此因子描述為工業園區生產污染物。計算此種類型的污染物在大氣中的含量。此計算過程可參照《大氣環境可吸入顆粒物標準》文件實施，在得出大氣中污染物顆粒濃度后，將計算結果與GREET模型導出的園區工業生產后大氣污染物顆粒濃度進行對比。根據對比結果發現，此時大氣污染物顆粒濃度顯著降低。因此，工業園區節能減排效益可以有效地降低城市空氣污染物濃度與含量，對城市空氣質量具有促進作用。

4 結語

本文開展了工業園區節能減排效益對城市空氣質量影響的研究，通過此次研究可知，在工業園區內落實節能減排措施，對于優化空氣質量、改善區域大氣環境被污染現狀，所起的作用十分顯著。因此，在后期的工業園區建設工作中，需要基于園區內工業發展現狀入手，深化對節能減排措施與政策的應用，并在延長工業產業鏈的基礎上，引進驅動設備，主動挖掘產業節能設計需求，實現在園區內產業建設對能源的主動利用，節約現代化社會中的不可再生能源，保障我國大氣環境的可持續發展與建設。