煤化工大氣污染處理技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢探討

卜崇曉

摘要：隨著各類大型煤化工項目的建成投運，煤化工項目產(chǎn)生的大氣污染問題隨之顯現(xiàn)。煤化工項目的大氣污染是主要污染之一，無組織排放的煙塵、氮氧化物、二氧化硫、氨氣等，已經(jīng)嚴(yán)重影響周邊生態(tài)環(huán)境和民眾的健康生活。國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃中明確要求，貫徹落實《大氣十條》相關(guān)要求，加強工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。隨著大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂完善，更加凸顯出煤化工項目加強大氣污染治理、緊跟環(huán)保新要求的必要性和緊迫性。煤化工項目的大氣污染源種類較多，排放量較大，排放點較分散，排放的氣體成分復(fù)雜，難以用單一的處理技術(shù)處理。因此本文在分析了煤化工項目大氣污染物的來源和特征的基礎(chǔ)上，介紹了目前煤化工項目大氣污染物處理技術(shù)的研究進(jìn)展，并對煤化工項目大氣污染處理技術(shù)進(jìn)行展望，可為煤化工企業(yè)的大氣污染治理提供參考。

關(guān)鍵詞：煤化工;大氣污染;負(fù)壓回收;催化燃燒;一體化治理

1 煤化工大氣污染概述

煤化工在進(jìn)行生產(chǎn)中造成的大氣污染主要包括兩方面的內(nèi)容，第一方面就是在進(jìn)行開采的過程中產(chǎn)生的大氣污染。煤礦的開采一般會采用爆破的方式進(jìn)行，在進(jìn)行煤礦爆破的過程中就會產(chǎn)生大量的粉塵在空氣中飛揚，究其原因主要是在進(jìn)行開采的過程中沒有做好相對應(yīng)的防護(hù)措施，比如說灑水措施等等，這樣使得開采周圍的空氣中遍布煤炭粉塵。另一方面就是煤炭在燃燒的過程中產(chǎn)生的有毒氣體，從而造成大氣污染。煤炭開采的主要目的是為了人們應(yīng)用燃燒，而煤炭在燃燒的過程中由于燃燒反應(yīng)的不徹底性和煤炭自身的成分影響，會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化硫、苯等有害物質(zhì)，這些物質(zhì)擴散到空氣中會危害人們的生命健康，比如說大氣中一氧化碳的含量過高就會造成惡心、暈厥等現(xiàn)象，影響人的正常呼吸，侵蝕人的呼吸系統(tǒng)。

2 煤化工大氣污染物的來源

2.1 固體顆粒污染物

在煤料進(jìn)行制備、燃燒等過程中，其中最易產(chǎn)生的污染物就是固體顆粒污染物。在煤料制備的過程中，固體顆粒污染物主要產(chǎn)生于煤料的存放、運輸以及在這些過程中所形成的破碎而造成的空氣中產(chǎn)生的大量煤料的粉塵，從而形成了嚴(yán)重的大氣污染。在煤料燃燒的過程中，固體顆粒污染物產(chǎn)生的條件是燃燒設(shè)備在燃燒的過程中產(chǎn)生的微小顆粒。除此之外，在煤料凈化的過程中也會產(chǎn)生相應(yīng)的固體顆粒污染物，其主要在進(jìn)行物料加熱烘干時產(chǎn)生。

2.2 氮氧化物

煤化工生產(chǎn)中排放的氮氧化物主要是 NO 和 NO₂，主要來自煤的燃燒。研究表明，煤作為燃料燃燒時，氮氧化物的排放系數(shù)均在2.70kg/t 以上，而原料煤在利用過程中，最大排放系數(shù)是 0.17 kg/t，說明煤在作為原料時的大氣污染物排放量要遠(yuǎn)小于煤的燃燒過程。煤燃燒過程產(chǎn)生的氮氧化物中，NO 占90%以上，其余為 NO₂。

2.3 硫化物

在煤化工大氣污染的排放過程中，還會產(chǎn)生大量的硫化物，其中包括二氧化硫和硫化氫。二氧化硫主要產(chǎn)生于原煤以及煤氣的燃燒過程。除此之外，二氧化硫的排放還有一少部分來源于生產(chǎn)過程以及故障發(fā)生時的排放。硫化氫的產(chǎn)生主要來源于中壓氣、液化氣等氣體的泄漏，一般來說還會由于工藝的不穩(wěn)定而造成二氧化碳的尾氣硫化氫的超量排放。

3 煤化工項目大氣污染物處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 煙氣脫硫技術(shù)

煙氣脫硫一般來說都是處理燃燒的能源。依據(jù)脫硫劑的差異，煙氣脫硫主要包括三種形式，干法、半干法、濕法。干法脫硫適合使用在脫硫劑為活性氧化錳、活性炭，依據(jù)催化還原、催化氧化等技術(shù)進(jìn)行脫硫處理;濕法脫硫就是在除去硫化物氣體的時候合理應(yīng)用氨法、雙堿法等;半干法實際上就是結(jié)合應(yīng)用濕法脫硫和干法脫硫的技術(shù)，在干態(tài)環(huán)境下應(yīng)用濕態(tài)脫硫劑進(jìn)行脫硫，屬于一種高效率煙氣脫硫技術(shù)，實際操作中也在廣泛應(yīng)用。

3.2 顆粒物控制技術(shù)

化工企業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)含塵氣體，其中處理難度相對比較大的就是鋼渣和爐一次煙氣處理，適合應(yīng)用干法除塵。利用布袋除塵方式來處理電爐煙氣、轉(zhuǎn)爐二次和三次煙氣以及其他塵源，一般來說具備20mg/m3，運行良好的化工企業(yè)具備10mg/m3以及更低。電爐煙氣顆粒物以及轉(zhuǎn)爐二次三次煙氣凈化過程中基本都是超細(xì)顆粒物，大部分低于 2.5μm，實際分析過程中合理應(yīng)用PM2.5高效控制技術(shù)，也就是符合應(yīng)用袋式除塵、電凝并技術(shù)的方式，以便于能夠降低排放 PM2.5粉塵的量?，F(xiàn)階段大部分化工企業(yè)已經(jīng)構(gòu)建滿足依據(jù)國家863 計劃 PM2.5 高效控制示范工程。

3.3 氮氧化物處理技術(shù)

煤化工項目產(chǎn)生的氮氧化物主要采用過程控制、尾氣脫硝或二者組合處理的方式。焦?fàn)t氮氧化物的排放控制，主要采取過程控制和尾氣脫硝工藝。過程控制包括降低燃燒室溫度、廢氣再循環(huán)、控制階段燃燒技術(shù)。研究表明，應(yīng)用過程控制技術(shù)后，焦?fàn)t中氮氧化物的排放質(zhì)量濃度由 1 300 g/t～1 900g/t（以焦炭計）降為 450 g/t～700 g/t（以焦炭計）。尾氣脫硝工藝主流技術(shù)是選擇性催化還原法（SCR）。該法是在操作溫度 300 ℃～400 ℃的條件下，利用負(fù)載于 TiO2的 V2O5、WO3作催化劑，用氨作還原劑進(jìn)行氮氧化物脫除的過程，氮氧化物減排可達(dá) 90%以上。

3.4 硫化物的處理技術(shù)

在硫化物的處理中，不同的硫化物有不一樣的處理方式，其中主要分為硫化氫和二氧化硫。對于硫化氫來說，其處理技術(shù)有吸收法、吸附法以及催化燃燒法3種。吸收法是指利用堿性溶液進(jìn)行吸收的方式，這種方式一般適用于硫化氫溶度較高以及量過大時的處理。而吸附法是指通過多孔物質(zhì)的吸附性來凈化氣體，但是這種方式的利用主要是在硫化氫溶度較低時。對于二氧化硫來說，其處理技術(shù)與硫化氫的處理技術(shù)有所差異，主要分為物理法、化學(xué)法以及生物法3種。其中物理法主要利用物質(zhì)的吸收、吸附作用實現(xiàn)。比如說干式吸附法，主要是在這個過程中利用吸附劑的吸附、分離以及再生的作用，從而實現(xiàn)二氧化硫的良性轉(zhuǎn)化。而化學(xué)法處理技術(shù)中，其代表物質(zhì)為石灰石和氨水。通過二氧化硫與二者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而實現(xiàn)新物質(zhì)的產(chǎn)生，防止大氣污染。

4 煤化工大氣污染處理技術(shù)發(fā)展趨勢

成分較為單一的大氣污染物的處理，如布袋除塵法處理固體顆粒物技術(shù)、選擇性催化還原法（SCR）處理氮氧化物技術(shù)、氨法脫除二氧化硫技術(shù)、吸收法處理氨氣技術(shù)等，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，這些技術(shù)仍然是煤化工大氣污染處理的主流技術(shù)。改進(jìn)的方向是降低處理成本，延長設(shè)備、催化劑的使用壽命，研發(fā)催化劑快速再生技術(shù)。

催化燃燒法在處理成分復(fù)雜的 VOCs 中有著廣泛的應(yīng)用前景。與常規(guī)熱力燃燒法相比，催化燃燒法所需的燃料少、能耗低，設(shè)備體積小，是 VOCs 的主流處理技術(shù)。開發(fā)催化活性高、熱穩(wěn)定性好、強度高、壽命長的催化劑，是催化燃燒法的發(fā)展趨勢。

綜上，隨著科學(xué)技術(shù)以及社會經(jīng)濟的進(jìn)步和發(fā)展，人們越來越重視大氣環(huán)境污染的問題，世界各國都在致力于尋找有效的解決措施。煤化工企業(yè)需要制定循環(huán)經(jīng)濟策略、綠色制造策略來迎接環(huán)境的挑戰(zhàn)。始終堅持源頭預(yù)防、過程控制的基本理念，依據(jù)環(huán)保技術(shù)、循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能降耗等來實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，利用高效環(huán)保技術(shù)來構(gòu)建智能化控制平臺，以便于提高控制的力度和水平，保障能夠穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟的運行社會經(jīng)濟。

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