四川省工業企業熱污染防治現狀與對策分析

龍 泉，劉 勇

（四川省生態環境科學研究院，四川 成都 610041）

0 引言

能源利用過程中，通常有很大一部分沒有得到有效利用，而是以廢熱的形式釋放到了環境中，這些未得到有效利用的廢熱所造成的環境熱化即為熱污染。當前，隨著能源消費量的不斷增加，熱污染問題也日趨嚴重，但由于熱污染的隱蔽性，人們對熱污染的研究還較少，尚未被人們普遍重視。

1 熱污染的危害

1.1 熱污染對水體的危害

火力發電廠、核電站、鋼鐵廠等的循環冷卻系統排除的熱水以及石油、化工、鑄造、造紙等工業排放出的主要廢水中均含有大量廢熱，排入地表面水體后，導致水溫升高，以致水中溶解氧含量降低，水體處于缺氧狀態的同時又因水生生物代謝率增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在熱力作用下發育受阻或死亡，從而影響環境和生態平衡。

1.2 熱污染對大氣的危害

大氣中的含熱量增加，還可影響到地球上天氣氣候的變化。按照大氣熱力學原理，現代社會生活中的氣體能量都可轉化為熱能，使地表面反射太陽熱能的反射率增高，吸收太陽輻射熱減少，促使地表面上升的氣流相應減弱，阻礙水汽的凝結和云雨的形成，導致局部地區干旱少雨，影響農作物生長。

地球大氣中的二氧化碳不斷增加，氣候變暖，導致海水熱膨脹和極地冰川融化，海平面上升，加快生物物種滅絕。一些沿海地區及城市將被海水淹沒，桑田變成滄海，一些本來十分炎熱的城市，將變得更熱。

1.3 熱污染對人類的危害

熱污染全面降低了人體機理的正常免疫功能，與此同時治病病毒或細菌對抗生素的耐藥性缺越來越強，從而加劇各種新、老傳染病大流行。熱污染使溫度上升，為蒼蠅、蚊子等其他傳染病昆蟲以及病原體微生物等提供了最佳的滋生繁衍和傳播條件，形成一種新的“互感連鎖反應”，導致一些傳染病的擴大流行和反復流行。特別是以蚊子為傳播媒介的傳染病，目前已呈現急劇增長的趨勢。

此外，熱污染導致的氣溫升高，使得電器不斷向城市大氣中排放熱量，導致城市的氣溫更高。有研究表明，夏季城市熱島強度每增加1℃，辦公建筑空調能耗平均增加17.5%。

2 四川省工業企業熱污染現狀

四川省工業企業熱污染現狀評估依據2018—2020年環境統計數據，選取納入環境統計的工業企業作為評估背景。由于環境統計數據未對熱污染的全部因子進行統計，故本次評估僅選取能夠反應熱污染現狀的因子進行不完全評估。主要評估指標為二氧化碳（根據化石能源消費情況計算）、二氧化硫、氮氧化物及主要行業廢水產排情況等。

2.1 化石能源消費及二氧化碳排放情況

2018—2020 年，四川省工業企業化石能源消費量如圖1 所示。2018 年化石能源消費結構為煤炭78.13%、燃料油0.33%、焦炭17.28%、天然氣4.26%；2019 年為煤炭76.47%、燃料油0.32%、焦炭16.12%、天然氣7.09%；2020 年為煤炭65.17%、燃料油0.26%、焦炭13.08%、天然氣21.49%?？梢钥闯?，煤炭是全省工業企業消費最多的化石能源，天然氣作為一種清潔能源，其消費量增長顯著，其余類型化石能源的消費量變化幅度較小。

圖1 2018—2020 年四川省工業企業化石能源消費量分布

綜合各行業化石能源消費量，2018—2020 年四川省工業企業化石能源消費主要集中在黑色金屬冶煉和壓延加工業、非金屬礦物制品業、電力、熱力生產和供應業、石油、煤炭及其他燃料加工業、化學原料和化學制品制造業，其占比分別為85.14%、83.88%、89.52%。

參考《綜合能耗計算通則》（GB/T 2589—2008），2018—2020 年四川省工業企業化石能源消費二氧化碳排放量分別為20375.49 萬t、24707.59 萬t、42253.84 萬t，2020 年由于天然氣消費量劇增，導致化石能源消費二氧化碳排放量增長了71.02%。

2.2 其他大氣污染物排放情況

2018—2020 年，四川省納入環境統計的工業數量分別為7866 家、10139 家、9707 家，其二氧化硫、氮氧化物及煙（粉）塵的排放量如圖2 所示。可以看出，2018—2019 年四川省工業企業數量雖增長了28.90%，但其二氧化硫、氮氧化物的排放量分別下降了1.61%、1.31%，煙（粉）塵的排放量增長了0.09%；2019—2020 年四川省工業企業數量減少了4.26%，二氧化硫、氮氧化物、煙（粉）塵的排放量分別下降了29.02%、24.72%、50.03%。

圖2 2018—2020 年四川省工業企業其他大氣污染物排放量分布

2018 年，四川省重點調查的涉氣企業共6842 家，有4400 家企業安裝了廢氣治理設施14449 套，企業廢氣治理設施安裝率64.89%。廢氣治理設施中脫硫設施占比12.69%，脫硝設施占比3.76%，除塵設施占比38.72%，脫VOCs 設施占比44.83%。

2019 年，四川全省重點調查的涉氣企業共8764家，有5982 家企業安裝了廢氣治理設施20093 套，企業廢氣治理設施安裝率68.26%。廢氣治理設施中脫硫設施占比11.07%，脫硝設施占比3.69%，除塵設施占比37.37%，脫VOCs 設施占比47.87%。

2020 年，四川全省重點調查的涉氣企業共8817家，有6453 家企業安裝了廢氣治理設施15736 套，企業廢氣治理設施安裝率73.19%。廢氣治理設施中脫硫設施占比13.21%，脫硝設施占比5.01%，除塵設施占比47.96%，脫VOCs 設施占比33.83%。

可以看出，四川全省涉氣企業廢氣治理設施安裝率呈逐年上升的趨勢，但廢氣治理設施主要集中于脫VOCs 及除塵，其次是脫硫和脫硝，對環境熱污染貢獻最大的污染因子二氧化碳卻未納入治理。

2.3 主要行業廢水產排情況

由于四川省環境統計數據未對企業生產過程中與熱污染直接相關的水蒸氣、冷卻水兩種因子進行統計，本次評估選取取水量排名前10 的行業中，生產過程中產生大量冷卻水的非金屬礦物制品業、黑色金屬冶煉和壓延加工業、電力、熱力生產和供應業、有色金屬冶煉和壓延加工業、石油、煤炭及其他燃料加工業5 大行業進行分析。

根據表1 中5 大行業廢水處理排放情況，2018—2020 年非金屬礦物制品業、黑色金屬冶煉和壓延加工業、石油、煤炭及其他燃料加工業的廢水回用率較高，且相對穩定，特別是黑色金屬冶煉和壓延加工業，其廢水處理后回用率達98%以上；而電力、熱力生產和供應業和有色金屬冶煉和壓延加工業廢水回用率低，其中電力、熱力生產和供應業2020 年廢水處理后回用率僅55.52%，有色金屬冶煉和壓延加工業回用率不足50%。

表1 2018—2020 年5 大行業工業廢水處理及排放量統計

2.4 工業余熱總體產排量估算

參考《2022—2026 年中國余熱回收利用行業競爭格局及發展趨勢預測報告》中的相關參數，對四川省工業企業化石能源消耗所排放的余熱進行評估，其中工業余熱按工業能耗發熱量的50%計，可回收利用的余熱資源按余熱總資源的60%計，全省工業余熱利用率按30%計。根據《綜合能耗計算通則》（GB/T 2589—2020），2018—2020 年四川省工業企業化石能源消費工業余熱產排情況如表2 所示。

表2 2018—2020 年四川省工業企業余熱產排量統計 單位：萬億kJ

2018—2020 年四川省工業企業化石能源消費產生工業余熱共2888.77 萬億kJ，排放的可回收利用余熱高達866.62 萬億kJ，約合2957.08 萬t 標準煤的熱值。

3 結論與建議

（1）四川省工業企業熱污染因子排放主要集中在黑色金屬冶煉和壓延加工業、非金屬礦物制品業、電力、熱力生產和供應業、石油、煤炭及其他燃料加工業、化學原料和化學制品制造業。

（2）煤炭是四川省工業企業消費最多的化石能源，占比73%以上，天然氣作為一種清潔能源，其總體占比仍不足11%，因此需進一步優化能源結構，構建清潔的能源體系。

（3）四川全省工業企業大氣污染物排放量總體呈下降趨勢，涉氣企業廢氣治理設施配套率逐年上升，但廢氣治理設施類型分布不均，應繼續加強工業企業脫硫、脫硝設施配套建設。

（4）實施重點行業企業的清潔生產改造，加大電力、熱力生產和供應業、有色金屬冶煉和壓延加工業、石油、煤炭及其他燃料加工業等高耗水行業企業廢水的處理回用，對高耗水行業中超過四川省用水定額的企業，可考慮采取暫停其新增取水許可審批的措施督促企業加強廢水的處理回用。

（5）人類的生活離不開熱能，熱污染的防治應是如何在利用熱能的同時減少熱污染，以及對余熱的資源化利用。因此，可考慮一定的獎勵措施，鼓勵企業結合其所處環境和工藝流程，新建余熱回收利用設備，如余熱鍋爐、空氣預熱器、窯爐蓄熱室、低溫汽輪機等。