工业园区节能减排效益对城市空气质量影响研究

文_许玉芳 保定市生态环境局唐县分局

节能环保政策在市场的全面推进，使我国工业园区的建设工作得到了长足发展，目前，我国已建成了超过2500个省级工业园区。根据市场调查局对工业园区的深入调查后发现，2019年我国工业园区当年的国内生产总值高达4500.0亿元，占2018年我国国内GDP的20%以上。尽管此种发展趋势在很大程度上带动了市场工业的发展，但与此同时，园区内的工业活动也排放了大量生产气体，加剧了社会环境的温室效应。在现如今工业园区经过了经济变动与改革后，有关单位提出了对工业园区的绿色化建设，将低碳环保层面入手，加强对其污染物与废气的循环排放，并提出了绿色生产制造方案。为了深入地感知工业园区节能减排工作的实施效能，本文将开展区节能减排效益对城市空气质量影响的研究，了解执行绿色发展策略后，园区的经济效益，及园区内高效清洁废气路径是否真实有效。

1 获取园区内工业发展情况

为了全面落实本文的研究，在开展相关研究前，需要获取工业园区在市场内产业的建设信息。综合有关实地调查结果可知，研究的工业园区属于一个综合型园区，园区内包括煤化工加工处理产业、精铝深加工处理产业、食品生产与加工产业、机械设备生产制造产业等，园区内工业建设现状见表1。

在完成对园区内工业建设现状分析的基础上，将工业园区节能减排政策全面落实到园区内工业产业建设过程中，具体生产过程见图1。

图1中，实现箭头表示为园区内工业生产现状；虚线箭头表示为应用节能减排措施后园区内的工业生产方式。以上述任意箭头为例，在电力产业链中，传统的工业生产方式为C→A，具体操作措施为“电力生产厂到甲醇生产工序的高压蒸汽处理”，在此过程中，单次生产行为约产生9.8MPa的高压蒸汽，利用的能量大约为480.0Nm3。在完成对其的生产过程优化后，工业生产方式被转换为A→B、B→C，具体操作措施为“甲醇生产工序的减压蒸汽用于电力厂发电→乙二醇厂生产工序的减压蒸汽用于电力厂发电”，在此过程中，其他工业生产厂产生的能耗被用于电力生产厂发电，此时单次生产行为约产生1.7MPa的高压蒸汽，利用的能量大约为63.0Nm3。

2 构建工业园区节能减排GREET模型

在掌握园区内工业发展与生产现状后，提出构建GREET模型的方式进行研究分析。GREET模型最早由美国卫生学研究实验室提出，主要用于研究车辆行驶周期气体污染物排放量的评估，但在技术应用范围逐渐被模糊化的行业发展背景下，GREET模型被应用到越来越多的产业生产污染物排放评估过程中。在本文的研究中，使用模型对工业园区节能减排、工业生产技术、温室气体排放量进行综合分析，并以此种方式掌握工业园区节能减排效益。

在构建模型过程中，可按照工业园区的基础性生产链，将其划分为生产的上下游阶段两个部分。在上游阶段，每个产业在进行工业活动或设计生产产品时，均需要通过计算消耗量，得到工业生产的转化效率。在此过程中，当工业生产的转化效率 达到一定值，即生产燃料在此过程中被完全消耗时，此时GREET模型上游产业的生产总耗能通过式（1）计算。

式中Ein—上游产业的生产总耗能。

在完成上述公式的计算后，考虑到工业园区属于一个集成的生产区域，因此在实践生产时，大多数生产的原材料，均可以作为工艺燃料。在掌握与此相关的技术认知后，此时的生产工艺总耗能便可以将其认定为是原材料生产能量与工艺燃烧转化能量的总和，其他的能源燃料便可以参与工艺燃烧生产，为产业生产提供热能。输出在此种条件下的工艺燃烧总耗能通过式（2）计算。

式中Ep—工艺燃烧总耗能。

根据对上游产业的生产总耗能的描述，可通过此种方式，输出下游产业生产能耗。与此同时，联系上下游产业的实际生产需求与工业园区节能减排效益，输出GREET模型的表达函数，计算如式（3）。

式中p、j、k分别对应GREET模型的工艺参数，p—生产设备、j—排放因子、k—效益指数；αj×——在工业生产中第j个生产链的生产消耗量；βk,j—在第j个生产链中，第k种生产方式的市场经济效益指数。根据上述计算公式，完成对GREET模型的构建。

3 综合评估城市空气质量

采用计算大气污染物排放量与减排量的方法，综合分析城市空气质量。考虑到园区在进行工业生产时，对于资源与能量的使用，是呈现一种能量梯级趋势，因此可通过式（4），对园区工业生产的节能进行统计。

式中Esnive—园区在进行工业生产时的总节能量，计算单位为Tj；mi—第i个工业生产链携带的物质能量×；ci—第i个物质可供应给其他生产链的效益值；γ—工业生产热效率系数。

在此过程中，除了有机循环技术存在热效率问题，其他工业链条的热效率均可以被定义为80.0%以上。因此，需要通过式（5）计算园区工业生产中其他生产链的节能效益。

式中Esouver—在节能减排措施下，工业生产可回收的总效益；E—总能耗；ς—余热潜力。

在完成对此方面的相关计算后，使用计算的结果减去总耗能结果，便可提取有效的工业生产活动因子，将此因子描述为工业园区生产污染物。计算此种类型的污染物在大气中的含量。此计算过程可参照《大气环境可吸入颗粒物标准》文件实施，在得出大气中污染物颗粒浓度后，将计算结果与GREET模型导出的园区工业生产后大气污染物颗粒浓度进行对比。根据对比结果发现，此时大气污染物颗粒浓度显著降低。因此，工业园区节能减排效益可以有效地降低城市空气污染物浓度与含量，对城市空气质量具有促进作用。

4 结语

本文开展了工业园区节能减排效益对城市空气质量影响的研究，通过此次研究可知，在工业园区内落实节能减排措施，对于优化空气质量、改善区域大气环境被污染现状，所起的作用十分显著。因此，在后期的工业园区建设工作中，需要基于园区内工业发展现状入手，深化对节能减排措施与政策的应用，并在延长工业产业链的基础上，引进驱动设备，主动挖掘产业节能设计需求，实现在园区内产业建设对能源的主动利用，节约现代化社会中的不可再生能源，保障我国大气环境的可持续发展与建设。