在线监测数据对焦化行业减排政策的影响研究

马婧怡

（长治市生态环境监控中心，山西 长治 046000）

焦化行业在钢铁、化工等行业的发展推动下实现了迅速发展。山西省是钢铁焦化大省，焦炭产能和产量位居全国前列。焦炭是连接上游煤炭和下游煤化工产品的重要物质，作为还原剂应用于高炉炼铁、有色金属冶炼过程中，同时也在合成化学、电石生产等方面得到广泛应用，焦炭产业链的下游需求中，在钢铁行业应用最多[1]。因此，对焦化行业废气污染源排放总量、排放浓度等进行在线监测管控非常有必要。董艳萍等人主要利用南京市废气重点污染源在线监测系统（CEMS）在线监测数据对南京市管控废气重点污染源的二氧化硫和氮氧化物排放量进行统计分析，以此实现对2014 年南京青奥会期间临时管控效果的评估[2]。任培兵等人认为焦化行业应尽快实现焦炉大型化和焦炭干熄化，通过节能减排、精细化管理，实现绿色转型升级[1]。目前，很少有人基于废气污染源在线监测数据（CEMS）对焦化行业排放量进行量化分析，以及研究其对环境空气质量的影响。因此，本文旨在基于长治市焦化行业2021 年和2020 年每月废气污染物排放量，研究其颗粒物、二氧化硫及氮氧化物排放量的年度、月度变化规律，分析其对环保减排政策的响应情况。

1 数据来源与处理

烟气在线监测系统是由企业现场端废气监测站房的烟气在线监测系统（CEMS）和在线监测平台系统两大部分组成[3]。烟气在线监测系统（CEMS）由污染物监测子系统，烟气参数子系统，数据采集、传输与处理子系统等组成，主要测定烟气中颗粒物浓度、气态污染物浓度及烟气中温度、压力、流速、流量、湿度、含氧量等烟气参数[4]。在线监测平台是用于环保部门的在线监测数据接收、存储、统计、分析的软件平台系统。山西省长治市烟气在线监测系统（CEMS）的配套建设使用和监测数据的传输联网在2009 年完成。目前，长治市生态环境监控中心采用西安交大长天软件股份有限公司开发的重点污染源自动监控与基础数据库系统3.1，截至目前全市共安装在线监控设施的企业共计177 家，其中废气企业共计77 家，焦化行业共计16 家。烟气在线监测系统（CEMS）监测数据从“十一五”期间作为环保总量减排核查、核算依据以来，逐步应用发展至当前环保排污收费、环保监测的核定依据，实现了从定性应用到定量应用的飞跃，数据可靠性高[5]。本文研究的数据取自山西省长治市生态环境监控中心2020—2021 年焦化行业重点监控企业烟气在线监测系统（CEMS）的小时级历史数据。

2 焦化行业大气污染物排放监测大数据分析

2.1 焦化行业排放量数据特征分析

长治市焦化行业废气污染物排放量在全市排放总量中所占比重较高，尤其氮氧化物排放量占比最高，颗粒物、二氧化硫次之。如下页表1 所示，2020 年长治市焦化行业废气污染源在线监测因子中，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放量分别占全市总量的28.1%、18.9%、36.1%；2021 年焦化行业监测因子中，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放量分别占全市总量的26.7%、19.1%、35.1%，2020 年和2021 年焦化行业所占比重相差不大。由此可见，焦化行业是全市节能减排环保任务的重点行业，在推动行业高质量发展中发挥重要作用。

表1 2020—2021 年焦化行业和长治市在线监测数据对比

2.2 焦化行业大气污染物年度排放变化趋势分析

从下页图1、表2、表3 的2020—2021 年焦化行业的“独立样本检验”表格的方差齐性Levene 检验和关于均值相等的t 检验结果来看，2021 年长治市焦化行业氮氧化物排放量相比2020 年呈显著性降低趋势，颗粒物、二氧化硫排放量有所减少。其中，2021 年颗粒物排放量月均值为19.501 t，2020 年排放量月均值为21.276 t，t 检验的双侧Sig 值0.193＞0.05，即在0.05 的显著性水平上，颗粒物排放量在2021 年和2020 年之间不存在显著的差异，但有所减少，由21.276 t 减少到19.501 t；2021 年二氧化硫排放量月均值为50.318 t，在2020 年排放量月均值为55.993 t，t 检验的双侧Sig 值0.140＞0.05，即在0.05 的显著性水平上，二氧化硫排放量在2021 年和2020 年之间不存在显著的差异，但有所减少，由55.993 t 减少到50.318 t；2021 年氮氧化物排放量月均值为295.570 t，2020 年排放量月均值为349.729 t，t 检验的双侧Sig值0.021＜0.05，即在0.05 的显著性水平上，氮氧化物排放量在2021 年和2020 年之间存在显著性差异，且显著减少54.159 t。

表2 2020—2021 年长治市焦化行业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放量组统计

表3 2020—2021 年长治市焦化行业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放量独立样本检验

图1 2020—2021 年长治市焦化行业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物月排放量

3 焦化行业环保政策对大气污染物排放量变化趋势的影响

长治市焦化行业2021 年氮氧化物排放量与2020 年相比显著减少，颗粒物、二氧化硫排放量也有所减少，这与环保减排政策紧密相关。如下页表4 所示，自2015 年1 月1 日起，长治市焦化行业现有企业焦炉烟囱、推焦、装煤、干熄焦执行GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》，2019 年10 月1 日至今，执行GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》中大气污染物特别排放限值。根据山西省生态环境厅印发的《山西省焦化行业超低排放改造实施方案》，要求到2023 年10 月底前，全省焦化企业全面完成超低排放改造，长治市作为主要产焦市之一，要力争1～2 家焦化企业在2021 年10 月底前完成超低排放改造，树立行业标杆，从2020 年—2021 年全市焦化企业已陆续在完成超低排放改造任务，并且成效显著。另外，《山西省焦化产业打好污染防治攻坚战推动转型升级实施方案》中提出，未通过国家行业准入的炭化室高度为4.3 m 的焦炉要全部淘汰，到2021年底，已关停10 家焦化厂。由此可见，省、市级对焦化行业严格管理，努力推进焦化行业全流程、系统化环境治理，以此推动企业完成超低排放改造，促进环境空气质量持续改善。

表4 焦化行业现有企业大气污染物排放质量浓度限值 mg/m3

4 结论和建议

1）通过统计分析，总体来看2020—2021 年焦化行业各项监测因子在全市排放总量中占比较高。2021年长治市焦化行业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放量与2020 年相比呈下降趋势，其中氮氧化物排放量显著减少；颗粒物、二氧化硫排放量年度差异不显著，但总体来看有所降低。

2）建议焦化企业严格执行大气污染物特别排放限值政策[6]，继续推进焦化企业实行超低排放改造[7]，对所有生产环节如备煤、炼焦、熄焦、焦炭处理、煤气净化或余热回收等工段，以及大宗物料产品储存运输产生的大气污染物进行有组织排放、无组织排放、清洁运输，实施全流程升级改造，同步建设监测监控设施，系统加强环境管理[8]。