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《中國煤化工》
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從煤化工大市發展過程中空氣質量變化,探索煤化工VOCs治理管控
作者: | 來源:國家煤化工網 | 時間:2019-06-03

    這幾年,作為煤化工發展的重要基地,*市牢牢把握機遇,積極開拓進取,大力改善投資環境,2018年GDP達到3848.60億元,同比增長9%。尤其是煤化工蓬勃發展,煤炭和煤化工已經占全市GDP的85%,極大地提高了社會效益和經濟效益。同時,能源結構中“一煤獨大”的局面短期內難以改變,煤化工、焦化、蘭炭VOCs排放的VOCs給該市大氣環境尤其是臭氧指標帶來了較大壓力。

    上海市環保產業研究院大氣污染防治研究所自2017年受邀參加了該市空氣質量調研會議后,派專門團隊歷經兩年潛心調查發現,2017年,該省13個市(區)空氣質量排名中該市排名第三,但空氣質量仍同比有所下降。特別是該市下屬三個縣區在全省縣級空氣質量排名落后。臭氧指標在2017年達到峰值。這與工業廢氣的排放量不斷上升直接相關。

    2011年該市工業廢氣排放總量3629.53億立方米,2016年工業廢氣排放總量增加至6467.47億立方米,全省廢氣工業廢氣排放量第一名;六年期間,煤化工、焦炭、蘭炭廢氣排放量增加將近一倍。期間該市的空氣日報優良率下滑較快。其中,影響該市優良天氣指標的最主要就是臭氧。從調研中來看,工業廢氣處理設施642套,廢氣處理設施能力為9356萬m3/h,普遍是脫硫脫硝、除塵設備,但是,該市VOCs治理設施有效運行率在2017年之前占比較低,加上揚塵、加油站等其他因素累加,都導致了2017年臭氧不良天數達到了歷史的峰值。臭氧污染呈現時段提前、范圍擴大、濃度加重的特點。

    監測數據顯示,可吸入顆粒物(PM10)和臭氧(O3)是影響全市空氣質量的主要因子。臭氧對該市空氣質量的影響達到100%。遠高于同省其他地市。臭氧占比已經超過NOx和SO2。能否對臭氧污染實施有效治理已經成為影響該市空氣質量改善的關鍵。

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    臭氧具有強氧化性,對人體是有直接傷害的。故有臭氧在高空是佛,低空是魔的說法。臭氧的產生,成因比較復雜。一是夏季持續高溫和強日照天氣加劇大氣光化學反應,近地面氮氧化物和VOCs等在高溫、強光照條件下發生光化學反應極易生成臭氧,VOCs具有較強的光化學反應活性,在環境中進行二次轉化,造成二次污染;VOCs作為細顆粒物(PM2.5)的前體物之一,是造成灰霾的重要原因;特別是在夏季,VOCs已經成為影響該市臭氧空氣質量的首要污染物。

    煤化工VOCs主要指的是氣化、液化、煉焦及低溫干餾產生的VOCs,集中體現在低溫甲醇洗、污水處理廠、罐區、槽車裝卸區及泄漏、無組織排放。蘭炭生產、煉焦過程中的濕法息焦、氨水分離、苯胺、蒸胺、洗苯、冷鼓、儲運場等大量散發污染物氣體。主要成分是苯系物、酚、氰、硫氧化物以及碳氫化合物等。低溫甲醇洗水煤漿氣化爐甲醇超標(標準是50mg/m3),但總量巨大,是排放大戶。而且低溫甲醇洗中的羰基硫、硫化氫、硫化物等雖然濃度不高,但因總量巨大,是造成周邊居民對煤化工頗有爭議的一個重要因素。

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    2018年開始,該市集中治理VOCs,石化、煤化行業中16家企業完成揮發性有機物主要污染源治理工作,減少揮發性有機物排放8萬余噸。直接造就了2018年該市優良天數平均為267天,同比增加15天的良好局面。臭氧不良天數同比2017年同期開始下降,收效顯著,充分驗證了臭氧與VOCs息息相關。  12個縣市區中,9個縣區空氣質量有所改善,3個縣區主要是焦炭、蘭炭縣區空氣質量有所下降。而這三個縣區對VOCs治理尚未起步。也從另外一個層面證明了如果對該三縣區不加強VOCs治理,可能會影響全市的臭氧空氣指標。

    在治理過程中可能存在以下幾個問題需要引起重視:

    1、市級政府高度重視,但個別縣行動慢半拍,尚未開展治理行動。一些地方政府和部門對大氣污染治理的重要性、緊迫性和艱巨性認識不充分,大氣污染聯防聯控尚需進一步加強和提升,落實“黨政同責”“一崗雙責”和鐵腕治霾還有盲區,存在責任落實不到位、工作推動不到位、監管執法不到位等現象。治理行業存有空白,煤制烯烴、煤制甲醇等煤化工行業都開始行動,但焦化、蘭炭行業基本上仍未啟動。

    2、對大氣污染成因的研究比較薄弱。對大氣污染的機理、源解析和污染物遷移規律等研究不足,對臭氧污染成因中NOX和VOCs的控制對策、協同轉化關系研究不夠。

    3、現有環境管理手段尚不能適應新時代大氣污染防治工作需求,網絡化、智能化、數字化綜合管理能力欠缺,科學治霾水平亟待提升。

    4、企業之間治理發展不均衡。央企、大型國企積極相應政府號召,舍得投入。如某央企投入2千多萬元,密封加蓋污水處理廠治理VOCs,充分展示了央、企環保高度自覺性。但是,個別中小型企業、民營企業仍在觀望或采用活性炭吸附應付了事。

     5、治理技術層次不齊,魚龍混雜,導致個別企業治理效果不明顯或不達標等問題。

    目前,VOCs治理技術有燃燒法RTO、RCO、CO、TO,生物法、光催化、低溫等離子(高能離子)、冷凝法、活性炭等多種方法。

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    從治理效果來看,燃燒法最徹底,效果最明顯。環保部"十三五"VOCS防治工作方案明確指出“加強有組織工藝廢氣治理,工藝弛放氣、酸性水罐工藝尾氣、氧化尾氣、重整催化劑再生尾氣,,采用催化焚燒、熱力焚燒等銷毀措施。”是國家生態環境部主推的技術。這幾年,國產RTO在吸收、消化國外技術的基礎上,不斷發展創新,無論是在凈化效率還是安全性等方面已經完全超越了國外產品。有的還被國家生態環境部相關部門鑒定是凈化效率國際領先的安全型產品,在價格上也有相對的優勢,比較適合運用在煤化工VOCs治理。

    低溫等離子(高能離子)技術。是高壓放電產生羥基和自由基,對有機物進行分解。有直流電暈放電、脈沖電暈放電、介質阻擋放電、輝光放電、射頻放電等,無論哪一種都是高壓放電,風險較大。2017年,國家安監總局官網通過轉發天津市安全生產委員會津安辦(2017)32號文關于嚴禁使用低溫等離子技術VOCs治理,充分表明了安監部門的態度。且低溫等離子的凈化效率較低,一般不超過30%。

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    光催化技術是利用紫外線光照射在催化劑上產生氫氧自由基來去除VOCs。與生物法等組合技術使用對低濃度的、大風量的污水臭味具有明顯效果,某央企該地分公司采用了多重生物氧化及光觸媒廢氣凈化措施,多次監測顯示VOCs治理效果明顯,出口排放濃度在11mg/m3,遠低于地方排放標準80mg/m3。

    冷凝法是將尾氣降溫至VOCs成分露點以下,使之凝結為液態后回收有價值的溶劑。主要適用于處理量較小且可冷凝物質的濃度相對較高的尾氣處理。

    罐區、裝卸車尾氣的排放。目前普遍采用了三級冷凝+活性炭+膜分離技術,從凈化效率來看較難該省地方排放標準80mg/m3。一般建議采用三級冷凝+CO/RCO等方法。而排放的另外一個盲區就是煤化工低溫甲醇洗VOCs仍未引起高度重視,普遍未治理,排放量總量最大卻未治理,難免有事倍功半的感覺。

    吸收法是采用低揮發或不揮發液體作為吸收劑,利用VOCs各種組分在吸收劑中溶解度的差異而凈化尾氣。適用于溶解度大高水溶性、小到中等尾氣量的處理。飽和的吸收劑存在難以處理的問題。

    吸附法是吸附劑(多為多孔性固體)從尾氣中有選擇的吸附某些組分而去除VOCs的一種方法。適用于中低濃度的VOCs凈化,吸附法會產生大量危廢,存在難以處理的問題。

   生物法,《環保設備設計手冊》明確指出生物法對凈化含水溶性揮發性有機物的空氣非常有效,但對含難溶化合物的廢氣,如芳香族化合物(苯、甲苯、二甲苯)等則無特別效果。

    《有機廢氣凈化技術》則強調生物法去除VOCs必須滿足以下幾個條件:1、廢氣中的有機物能溶解于水;2、有機物是可以降解的;3、廢氣的溫度在5—60度;4、廢氣中不含有毒成分。

    鑒于該市在我國煤化工行業發展具有重要地位,采取VOCs治理相對其他煤化工城市較早,收到了階段性成果,對整個煤化工行業具有重要的示范作用。為此,建議:

    1、煤化工VOCs排放要考慮當地環境容量,按照《煤炭清潔高效利用行動計劃(2015-2020年)》“大氣污染物排放要符合最嚴格的環保要求”,參考生態環境部發布的《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》,嚴格按照GB  31570《石油煉制工業污染物排放標準》或GB  31571《石油化學工業污染物排放標準》相關要求進行控制。生態環境保護部應盡快出臺煤化工行業大氣污染物排放標準,做到有標可依。

    2、個別縣區、部門應進一步統一思想認識,加大宣傳力度,把各縣區思想進一步統一到市政府決策上來,采取更扎實、更有力措施,確保VOCs治理落到實處。

    加強監管,精細化管理。職能部門要進一步采取措施,充分利用大數據、互聯網,發揮排污許可證的作用。特別是煤化工低溫甲醇洗VOCs排放,總量巨大,現在普遍未治理,應擺上議事日程。做到少漏洞,不遺漏。對2018年第一治理階段的重點企業進行回頭看,定期或不定期抽檢。對不達標或效果不明顯的要采取措施改善,確保達標。

    3、對未治理的,仍在觀望的煤化工、焦化、蘭炭企業,職能部門應盡快下達治理任務和時間表,分解任務到各縣市區。特別是焦化、蘭炭行業VOCs治理要明確任務,明確時間,明確到企,責任到人,限期完成。

    4、要科學治污,精準治“V”(VOCs)。針對前一階段治理技術不明確,各種工藝魚龍混雜,治理企業層次不齊,甚至存在皮包公司、亂分包現象。建議邀請國內知名專家,集體會診,推動治理行動健康發展。

    5、多元共治,多種手段并舉。對治理效果明顯的,要總結推廣,樹典型,立先進,給予財政專項資金補貼。對思想意識薄弱的,建議采取征收環保稅費,適當提高稅費排放當量系數,從法律、經濟等多種手段推動企業治理。

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