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从煤化工重点城市发展过程空气质量的变化探索煤化工VOCs治理管控
来源:山西省煤化工发展促进中心
时间:2019/5/10

这几年,作为煤化工发展的重要基地,*市牢牢把握机遇,积极开拓进取,大力改善投资环境,2018年GDP达到3848.60亿元,同比增长9%。尤其是煤化工蓬勃发展,煤炭和煤化工已经占全市GDP的85%,极大地提高了社会效益和经济效益。同时,能源结构中“一煤独大”的局面短期内难以改变,煤化工、焦化、兰炭VOCs排放的VOCs给该市大气环境尤其是臭氧指标带来了较大压力。

上海市环保产业研究院大气污染防治研究所自2017年受邀参加了该市空气质量调研会议后,派专门团队历经两年潜心调查发现,2017年,该省13个市(区)空气质量排名中该市排名第三,但空气质量仍同比有所下降。特别是该市下属三个县区在全省县级空气质量排名落后。臭氧指标在2017年达到峰值。这与工业废气的排放量不断上升直接相关。

2011年该市工业废气排放总量3629.53亿立方米,2016年工业废气排放总量增加至6467.47亿立方米,全省废气工业废气排放量第一名;六年期间,煤化工、焦炭、兰炭废气排放量增加将近一倍。期间该市的空气日报优良率下滑较快。其中,影响该市优良天气指标的最主要就是臭氧。从调研中来看,工业废气处理设施642套,废气处理设施能力为9356万m3/h,普遍是脱硫脱硝、除尘设备,但是,该市VOCs治理设施有效运行率在2017年之前占比较低,加上扬尘、加油站等其他因素累加,都导致了2017年臭氧不良天数达到了历史的峰值。臭氧污染呈现时段提前、范围扩大、浓度加重的特点。

臭氧具有强氧化性,对人体是有直接伤害的。故有臭氧在高空是佛,低空是魔的说法。臭氧的产生,成因比较复杂。一是夏季持续高温和强日照天气加剧大气光化学反应,近地面氮氧化物和VOCs等在高温、强光照条件下发生光化学反应极易生成臭氧,VOCs具有较强的光化学反应活性,在环境中进行二次转化,造成二次污染;VOCs作为细颗粒物(PM2.5)的前体物之一,是造成灰霾的重要原因;特别是在夏季,VOCs已经成为影响该市臭氧空气质量的首要污染物。

煤化工VOCs主要指的是气化、液化、炼焦及低温干馏产生的VOCs,集中体现在低温甲醇洗、污水处理厂、罐区、槽车装卸区及泄漏、无组织排放。兰炭生产、炼焦过程中的湿法息焦、氨水分离、苯胺、蒸胺、洗苯、冷鼓、储运场等大量散发污染物气体。主要成分是苯系物、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。低温甲醇洗水煤浆气化炉甲醇超标(标准是50mg/m3),但总量巨大,是排放大户。而且低温甲醇洗中的羰基硫、硫化氢、硫化物等虽然浓度不高,但因总量巨大,是造成周边居民对煤化工颇有争议的一个重要因素。

2018年开始,该市集中治理VOCs,石化、煤化行业中16家企业完成挥发性有机物主要污染源治理工作,减少挥发性有机物排放8万余吨。直接造就了2018年该市优良天数平均为267天,同比增加15天的良好局面。臭氧不良天数同比2017年同期开始下降,收效显著,充分验证了臭氧与VOCs息息相关。 12个县市区中,9个县区空气质量有所改善,3个县区主要是焦炭、兰炭县区空气质量有所下降。而这三个县区对VOCs治理尚未起步。也从另外一个层面证明了如果对该三县区不加强VOCs治理,可能会影响全市的臭氧空气指标。

在治理过程中可能存在以下几个问题需要引起重视:

1、市级政府高度重视,但个别县行动慢半拍,尚未开展治理行动。一些地方政府和部门对大气污染治理的重要性、紧迫性和艰巨性认识不充分,大气污染联防联控尚需进一步加强和提升,落实“党政同责”“一岗双责”和铁腕治霾还有盲区,存在责任落实不到位、工作推动不到位、监管执法不到位等现象。治理行业存有空白,煤制烯烃、煤制甲醇等煤化工行业都开始行动,但焦化、兰炭行业基本上仍未启动。

2、对大气污染成因的研究比较薄弱。对大气污染的机理、源解析和污染物迁移规律等研究不足,对臭氧污染成因中NOX和VOCs的控制对策、协同转化关系研究不够。

3、现有环境管理手段尚不能适应新时代大气污染防治工作需求,网络化、智能化、数字化综合管理能力欠缺,科学治霾水平亟待提升。

4、企业之间治理发展不均衡。央企、大型国企积极相应政府号召,舍得投入。如央企中煤集团投入2千多万元,密封加盖污水处理厂治理VOCs。央企神华、兖矿都采取了积极措施,充分展示了央、企环保高度自觉性。但是,个别中小型企业、民营企业仍在观望或采用活性炭吸附应付了事。

5、治理技术层次不齐,鱼龙混杂,导致个别企业治理效果不明显或不达标等问题。

目前,VOCs治理技术有燃烧法RTO、RCO、CO、TO,生物法、光催化、低温等离子(高能离子)、冷凝法、活性炭等多种方法。

从治理效果来看,燃烧法最彻底,效果最明显。环保部"十三五"VOCS防治工作方案明确指出“加强有组织工艺废气治理,工艺弛放气、酸性水罐工艺尾气、氧化尾气、重整催化剂再生尾气,,采用催化焚烧、热力焚烧等销毁措施。”是国家生态环境部主推的技术。这几年,国产RTO在吸收、消化国外技术的基础上,不断发展创新,无论是在净化效率还是安全性等方面已经完全超越了国外产品。有的还被国家生态环境部相关部门鉴定是净化效率国际领先的安全型产品,在价格上也有相对的优势,比较适合运用在煤化工VOCs治理。

低温等离子(高能离子)技术。是高压放电产生羟基和自由基,对有机物进行分解。有直流电晕放电、脉冲电晕放电、介质阻挡放电、辉光放电、射频放电等,无论哪一种都是高压放电,风险较大。2017年,国家安监总局官网通过转发天津市安全生产委员会津安办(2017)32号文关于严禁使用低温等离子技术VOCs治理,充分表明了安监部门的态度。且低温等离子的净化效率较低,一般不超过30%。

光催化技术。是利用紫外线光照射在催化剂上产生氢氧自由基来去除VOCs。与生物法等组合技术使用对低浓度的、大风量的污水臭味具有明显效果,央企中煤集团该地分公司采用了多重生物氧化及光触媒废气净化措施,多次监测显示VOCs治理效果明显,出口排放浓度在11mg/m3,远低于地方排放标准80mg/m3。

冷凝法是将尾气降温至VOCs成分露点以下,使之凝结为液态后回收有价值的溶剂。主要适用于处理量较小且可冷凝物质的浓度相对较高的尾气处理。

罐区、装卸车尾气的排放。目前普遍采用了三级冷凝+活性炭+膜分离技术,从净化效率来看较难该省地方排放标准80mg/m3。一般建议采用三级冷凝+CO/RCO等方法。而排放的另外一个盲区就是煤化工低温甲醇洗VOCs仍未引起高度重视,普遍未治理,排放量总量最大却未治理,难免有事倍功半的感觉。

吸收法是采用低挥发或不挥发液体作为吸收剂,利用VOCs各种组分在吸收剂中溶解度的差异而净化尾气。适用于溶解度大高水溶性、小到中等尾气量的处理。饱和的吸收剂存在难以处理的问题。

吸附法是吸附剂(多为多孔性固体)从尾气中有选择的吸附某些组分而去除VOCs的一种方法。适用于中低浓度的VOCs净化,吸附法会产生大量危废,存在难以处理的问题。

生物法。《环保设备设计手册》明确指出生物法对净化含水溶性挥发性有机物的空气非常有效,但对含难溶化合物的废气,如芳香族化合物(苯、甲苯、二甲苯)等则无特别效果。  
  《有机废气净化技术》则强调生物法去除VOCs必须满足以下几个条件:1、废气中的有机物能溶解于水;2、有机物是可以降解的;3、废气的温度在5—60度;4、废气中不含有毒成分。

鉴于该市在我国煤化工行业发展具有重要地位,采取VOCs治理相对其他煤化工城市较早,收到了阶段性成果,对整个煤化工行业具有重要的示范作用。为此,建议:

1、煤化工VOCs排放要考虑当地环境容量,按照《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》“大气污染物排放要符合最严格的环保要求”,参考生态环境部发布的《石化行业挥发性有机物综合整治方案》,严格按照GB 31570《石油炼制工业污染物排放标准》或GB 31571《石油化学工业污染物排放标准》相关要求进行控制。生态环境保护部应尽快出台煤化工行业大气污染物排放标准,做到有标可依。

2、个别县区、部门应进一步统一思想认识,加大宣传力度,把各县区思想进一步统一到市政府决策上来,以秦岭违法别墅为鉴,政治站位准确,采取更扎实、更有力措施,确保VOCs治理落到实处。

加强监管,精细化管理。职能部门要进一步采取措施,充分利用大数据、互联网,发挥排污许可证的作用。特别是煤化工低温甲醇洗VOCs排放,总量巨大,现在普遍未治理,应摆上议事日程。做到少漏洞,不遗漏。对2018年第一治理阶段的重点企业进行回头看,定期或不定期抽检。对不达标或效果不明显的要采取措施改善,确保达标。

3、对未治理的,仍在观望的煤化工、焦化、兰炭企业,职能部门应尽快下达治理任务和时间表,分解任务到各县市区。特别是焦化、兰炭行业VOCs治理要明确任务,明确时间,明确到企,责任到人,限期完成。

4、要科学治污,精准治“V”(VOCs)。针对前一阶段治理技术不明确,各种工艺鱼龙混杂,治理企业层次不齐,甚至存在皮包公司、乱分包现象。建议邀请国内知名专家,集体会诊,推动治理行动健康发展。

5、多元共治,多种手段并举。对治理效果明显的,要总结推广,树典型,立先进,给予财政专项资金补贴。对思想意识薄弱的,建议采取征收环保税费,适当提高税费排放当量系数,从法律、经济等多种手段推动企业治理。

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