鋼鐵企業超低排放改造對城市環境空氣質量影響的研究

林錦熙

（福建省冶金工業設計院有限公司，福建 福州 350001）

引言

鋼鐵行業是我國的支柱產業之一，是國民經濟發展的重要基礎。目前鋼鐵企業的高能耗、高污染是影響環境空氣質量的重要因素之一，同時鋼鐵企業的地域分布與環境空氣質量具有一定的相關性［1］。為了降低鋼鐵企業的污染物排放，生態環境部等五部委聯合印發了《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣〔2019〕35 號）［2］，《關于做好鋼鐵企業超低排放評估監測工作的通知》（環辦大氣函〔2019〕922 號）［3］等超低排放改造政策，以推進鋼鐵企業超低排放改造。

三明市位于福建省中部，是一個新興的工業城市，集聚了全省最大的鋼鐵、造紙、水泥、重型卡車等生產企業。近年來，隨著經濟的快速發展，三明市的環境空氣質量逐漸成為社會關注的焦點。本文以三明市一家大型鋼鐵企業-三鋼為例，探討了鋼鐵企業超低排放改造對城市環境空氣質量的影響。

1 研究方法

1.1 研究對象

三鋼作為三明市區唯一的特大型企業，年生產總值約312 億元，占三明市生產總值約12%，主要廢氣污染物排放量占三明市區總排放量的比例約：顆粒物70%、二氧化硫65%、氮氧化物55%，為三明市區首要大氣排放源，具有典型代表意義。

1.2 數據收集

三鋼從2017 年開始實施超低排放改造工程，預計2025 年完成超低排放改造工程，本文以5 年為一個階段，收集三鋼改造前后（2017 年至2021 年）的污染物排放數據和三明市區的環境空氣質量數據進行分析。企業污染物排放數據來自企業歷年污染物排放統計報表核算得出，環境空氣質量數據來自三明市區的三個監測點的監測數據。

1.3 數據分析

首先，對比改造前后的排放數據，評估改造工程的減排效果。

其次，采用皮爾遜（Pearson）相關系數法分析，分析三鋼排污量與三明市環境空氣質量的相關性，進而通過對比改造前后市區空氣質量數據，評估改造工程對市區空氣質量的影響。

皮爾遜相關系數,通常用r來表示，用于度量兩個變量X 和Y 之間的相關（線性相關），其值介于-1與1之間，相關系數的絕對值越大，則表明X 與Y 相關度越高，當0.0≤|r|＜0.3 為不相關、0.3≤|r|＜0.5 為弱相關、0.5≤|r|＜0.8 為中度相關、0.8≤|r|≤1.0 為強相關。在自然科學領域中，該系數廣泛用于度量兩個變量之間的相關程度。

2 鋼鐵企業超低排放改造工程

2.1 污染物減排數據

2017-2021 年三鋼進行的改造工程主要包括：焦化煤場封閉治理、淘汰1#焦爐、關停7#、8#高爐、淘汰1#180 m2燒結，燒結機頭煙氣脫硫脫硝改造、動力廠鍋爐煙氣脫硝改造、燒結南、北區料場封閉改造、燒結機除塵改造、石灰窯除塵改造、二煉鋼三次除塵改造等措施。

根據表1統計數據，通過改造企業各污染物排放指標均有大幅削減，其中：顆粒物排放量削減了3026 t/a、SO2削減了3207 t/a，NOx削減了2229 t/a，說明改造工程對廢氣排放的控制非常有效。

2.2 降塵量數據

根據表2 統計數據，2017 年至2021 年三鋼廠區月平均降塵量呈下降趨勢（見圖1），從11.72 t/km2月（2017 年）降至7.81 t/km2·月（2021 年），說明三鋼近年的建設項目和超低排放改造工程明顯減少了三鋼廠區的降塵量。

圖1 2017-2022年廠區月降塵量變化趨勢圖

表2 2017-2021年廠區月降塵監測統計結果（單位：t/km2·月）

3 三鋼廢氣排放對三明市區環境空氣質量的影響分析

3.1 相關性分析

利用spss25軟件，對三鋼2017~2021各污染物的年排放量及三明市區各污染物年均值進行相關性分析。分析結果如表3 所示，根據分析結果可得出，三鋼污染物排放與三明市區的環境空氣質量均有較強烈的相關性。

表3 三鋼污染物排放量與三明市區各污染物年均值相關性

3.2 減排前后三明市區環境空氣質量影響分析

改造前后三明市區環境空氣質量數據如表4所示。

表4 2017-2022年三明市區年空氣質量狀況表

首先，分析該企業SO2、NOx、顆粒物排放量與三明 市 區SO2、NO2、PM10、PM2.5的 監 測 值，三 鋼SO2、NOx、顆粒物排放總量減少的趨勢與三明市區SO2、NOx、PM10和PM2.5濃度降低的趨勢基本一致（見圖2），企業的減排，有利于三明市區大氣環境質量的提高。

圖2 環境空氣質量變化趨勢圖

其次，分析2017 年至2021 年期間三鋼顆粒物排放量、廠區月平均降塵量及PM10監測值，顆粒物排放量減少趨勢與降塵量減少趨勢一致，PM10年均值從41 μg/m3（2018年）降至38 μg/m3（2020年）；PM2.5年均值從26 μg/m3（2018年）降至22 μg/m3（2020年）（見圖2），說明三鋼近年的建設項目和超低排放改造工程明顯減少了三鋼廠區的降塵量，對三明市PM10和PM2.5有改善作用。

最后，分析改造前后三明市區環境空氣質量數據，如表4，從表中可以看出，改造后，三明市區的SO2、NOx、PM10和PM2.5濃度均顯著降低。其中，SO2濃度從改造前的12 μg/m3降低到改造后的7 μg/m3，降低了42%；NO2濃度從改造前的25 μg/m3降低到改造后的19 μg/m3，降低了24%；PM10濃度從改造前的41 μg/m3降低到改造后的31 μg/m3，降低了24.4%；PM2.5濃度從改造前的26 μg/m3降低到改造后的21 μg/m3，降低了19.2 %。數據表明，三鋼超低排放改造對三明市區環境空氣質量產生了積極的影響。

三鋼超低排放改造的減排效果明顯，主要污染物排放大幅降低。改造后，SO2、NOx和顆粒物的減排率分別為68.2%、21.5%和42.5%，這充分證明了超低排放改造工程的減排潛力。

4 結論

通過相關分析可知三鋼污染物排放與三明市區的環境空氣質量均有較強烈的相關性，然后通過對三鋼超低排放改造前后的環境空氣質量數據進行對比分析，得出以下結論：三鋼超低排放改造工程的實施顯著降低了SO2、NOx和顆粒物等主要污染物的排放，三明市區的環境空氣質量得到明顯改善，為市區居民提供了更加清潔、健康的生活環境。位于城市建成區的鋼鐵企業，應通過超低排放改造的契機進一步削減廢氣污染物排放總量，改善所在城市環境空氣質量。超低排放改造工程的成功實施也為其他鋼鐵企業提供了借鑒和參考，有助于推動鋼鐵行業的環保轉型和可持續發展。