钢铁企业超低排放改造对城市环境空气质量影响的研究

林锦熙

（福建省冶金工业设计院有限公司，福建 福州 350001）

引言

钢铁行业是我国的支柱产业之一，是国民经济发展的重要基础。目前钢铁企业的高能耗、高污染是影响环境空气质量的重要因素之一，同时钢铁企业的地域分布与环境空气质量具有一定的相关性［1］。为了降低钢铁企业的污染物排放，生态环境部等五部委联合印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气〔2019〕35 号）［2］，《关于做好钢铁企业超低排放评估监测工作的通知》（环办大气函〔2019〕922 号）［3］等超低排放改造政策，以推进钢铁企业超低排放改造。

三明市位于福建省中部，是一个新兴的工业城市，集聚了全省最大的钢铁、造纸、水泥、重型卡车等生产企业。近年来，随着经济的快速发展，三明市的环境空气质量逐渐成为社会关注的焦点。本文以三明市一家大型钢铁企业-三钢为例，探讨了钢铁企业超低排放改造对城市环境空气质量的影响。

1 研究方法

1.1 研究对象

三钢作为三明市区唯一的特大型企业，年生产总值约312 亿元，占三明市生产总值约12%，主要废气污染物排放量占三明市区总排放量的比例约：颗粒物70%、二氧化硫65%、氮氧化物55%，为三明市区首要大气排放源，具有典型代表意义。

1.2 数据收集

三钢从2017 年开始实施超低排放改造工程，预计2025 年完成超低排放改造工程，本文以5 年为一个阶段，收集三钢改造前后（2017 年至2021 年）的污染物排放数据和三明市区的环境空气质量数据进行分析。企业污染物排放数据来自企业历年污染物排放统计报表核算得出，环境空气质量数据来自三明市区的三个监测点的监测数据。

1.3 数据分析

首先，对比改造前后的排放数据，评估改造工程的减排效果。

其次，采用皮尔逊（Pearson）相关系数法分析，分析三钢排污量与三明市环境空气质量的相关性，进而通过对比改造前后市区空气质量数据，评估改造工程对市区空气质量的影响。

皮尔逊相关系数,通常用r来表示，用于度量两个变量X 和Y 之间的相关（线性相关），其值介于-1与1之间，相关系数的绝对值越大，则表明X 与Y 相关度越高，当0.0≤|r|＜0.3 为不相关、0.3≤|r|＜0.5 为弱相关、0.5≤|r|＜0.8 为中度相关、0.8≤|r|≤1.0 为强相关。在自然科学领域中，该系数广泛用于度量两个变量之间的相关程度。

2 钢铁企业超低排放改造工程

2.1 污染物减排数据

2017-2021 年三钢进行的改造工程主要包括：焦化煤场封闭治理、淘汰1#焦炉、关停7#、8#高炉、淘汰1#180 m2烧结，烧结机头烟气脱硫脱硝改造、动力厂锅炉烟气脱硝改造、烧结南、北区料场封闭改造、烧结机除尘改造、石灰窑除尘改造、二炼钢三次除尘改造等措施。

根据表1统计数据，通过改造企业各污染物排放指标均有大幅削减，其中：颗粒物排放量削减了3026 t/a、SO2削减了3207 t/a，NOx削减了2229 t/a，说明改造工程对废气排放的控制非常有效。

2.2 降尘量数据

根据表2 统计数据，2017 年至2021 年三钢厂区月平均降尘量呈下降趋势（见图1），从11.72 t/km2月（2017 年）降至7.81 t/km2·月（2021 年），说明三钢近年的建设项目和超低排放改造工程明显减少了三钢厂区的降尘量。

图1 2017-2022年厂区月降尘量变化趋势图

表2 2017-2021年厂区月降尘监测统计结果（单位：t/km2·月）

3 三钢废气排放对三明市区环境空气质量的影响分析

3.1 相关性分析

利用spss25软件，对三钢2017~2021各污染物的年排放量及三明市区各污染物年均值进行相关性分析。分析结果如表3 所示，根据分析结果可得出，三钢污染物排放与三明市区的环境空气质量均有较强烈的相关性。

表3 三钢污染物排放量与三明市区各污染物年均值相关性

3.2 减排前后三明市区环境空气质量影响分析

改造前后三明市区环境空气质量数据如表4所示。

表4 2017-2022年三明市区年空气质量状况表

首先，分析该企业SO2、NOx、颗粒物排放量与三明 市 区SO2、NO2、PM10、PM2.5的 监 测 值，三 钢SO2、NOx、颗粒物排放总量减少的趋势与三明市区SO2、NOx、PM10和PM2.5浓度降低的趋势基本一致（见图2），企业的减排，有利于三明市区大气环境质量的提高。

图2 环境空气质量变化趋势图

其次，分析2017 年至2021 年期间三钢颗粒物排放量、厂区月平均降尘量及PM10监测值，颗粒物排放量减少趋势与降尘量减少趋势一致，PM10年均值从41 μg/m3（2018年）降至38 μg/m3（2020年）；PM2.5年均值从26 μg/m3（2018年）降至22 μg/m3（2020年）（见图2），说明三钢近年的建设项目和超低排放改造工程明显减少了三钢厂区的降尘量，对三明市PM10和PM2.5有改善作用。

最后，分析改造前后三明市区环境空气质量数据，如表4，从表中可以看出，改造后，三明市区的SO2、NOx、PM10和PM2.5浓度均显著降低。其中，SO2浓度从改造前的12 μg/m3降低到改造后的7 μg/m3，降低了42%；NO2浓度从改造前的25 μg/m3降低到改造后的19 μg/m3，降低了24%；PM10浓度从改造前的41 μg/m3降低到改造后的31 μg/m3，降低了24.4%；PM2.5浓度从改造前的26 μg/m3降低到改造后的21 μg/m3，降低了19.2 %。数据表明，三钢超低排放改造对三明市区环境空气质量产生了积极的影响。

三钢超低排放改造的减排效果明显，主要污染物排放大幅降低。改造后，SO2、NOx和颗粒物的减排率分别为68.2%、21.5%和42.5%，这充分证明了超低排放改造工程的减排潜力。

4 结论

通过相关分析可知三钢污染物排放与三明市区的环境空气质量均有较强烈的相关性，然后通过对三钢超低排放改造前后的环境空气质量数据进行对比分析，得出以下结论：三钢超低排放改造工程的实施显著降低了SO2、NOx和颗粒物等主要污染物的排放，三明市区的环境空气质量得到明显改善，为市区居民提供了更加清洁、健康的生活环境。位于城市建成区的钢铁企业，应通过超低排放改造的契机进一步削减废气污染物排放总量，改善所在城市环境空气质量。超低排放改造工程的成功实施也为其他钢铁企业提供了借鉴和参考，有助于推动钢铁行业的环保转型和可持续发展。