煤化工大氣污染處理技術進展及發展趨勢探討

卜崇曉

摘要：隨著各類大型煤化工項目的建成投運，煤化工項目產生的大氣污染問題隨之顯現。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，已經嚴重影響周邊生態環境和民眾的健康生活。國家環境保護標準“十三五”發展規劃中明確要求，貫徹落實《大氣十條》相關要求，加強工業企業大氣污染綜合治理，推動產業轉型升級。隨著大氣污染排放標準的不斷修訂完善，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，排放的氣體成分復雜，難以用單一的處理技術處理。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上，介紹了目前煤化工項目大氣污染物處理技術的研究進展，并對煤化工項目大氣污染處理技術進行展望，可為煤化工企業的大氣污染治理提供參考。

關鍵詞：煤化工;大氣污染;負壓回收;催化燃燒;一體化治理

1 煤化工大氣污染概述

煤化工在進行生產中造成的大氣污染主要包括兩方面的內容，第一方面就是在進行開采的過程中產生的大氣污染。煤礦的開采一般會采用爆破的方式進行，在進行煤礦爆破的過程中就會產生大量的粉塵在空氣中飛揚，究其原因主要是在進行開采的過程中沒有做好相對應的防護措施，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用燃燒，而煤炭在燃燒的過程中由于燃燒反應的不徹底性和煤炭自身的成分影響，會產生一氧化碳、二氧化硫、苯等有害物質，這些物質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、暈厥等現象，影響人的正常呼吸，侵蝕人的呼吸系統。

2 煤化工大氣污染物的來源

2.1 固體顆粒污染物

在煤料進行制備、燃燒等過程中，其中最易產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生的大量煤料的粉塵，從而形成了嚴重的大氣污染。在煤料燃燒的過程中，固體顆粒污染物產生的條件是燃燒設備在燃燒的過程中產生的微小顆粒。除此之外，在煤料凈化的過程中也會產生相應的固體顆粒污染物，其主要在進行物料加熱烘干時產生。

2.2 氮氧化物

煤化工生產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均在2.70kg/t 以上，而原料煤在利用過程中，最大排放系數是 0.17 kg/t，說明煤在作為原料時的大氣污染物排放量要遠小于煤的燃燒過程。煤燃燒過程產生的氮氧化物中，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過程以及故障發生時的排放。硫化氫的產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的應用

3.1 煙氣脫硫技術

煙氣脫硫一般來說都是處理燃燒的能源。依據脫硫劑的差異，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，依據催化還原、催化氧化等技術進行脫硫處理;濕法脫硫就是在除去硫化物氣體的時候合理應用氨法、雙堿法等;半干法實際上就是結合應用濕法脫硫和干法脫硫的技術，在干態環境下應用濕態脫硫劑進行脫硫，屬于一種高效率煙氣脫硫技術，實際操作中也在廣泛應用。

3.2 顆粒物控制技術

化工企業生產過程中經常出現含塵氣體，其中處理難度相對比較大的就是鋼渣和爐一次煙氣處理，適合應用干法除塵。利用布袋除塵方式來處理電爐煙氣、轉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具備10mg/m3以及更低。電爐煙氣顆粒物以及轉爐二次三次煙氣凈化過程中基本都是超細顆粒物，大部分低于 2.5μm，實際分析過程中合理應用PM2.5高效控制技術，也就是符合應用袋式除塵、電凝并技術的方式，以便于能夠降低排放 PM2.5粉塵的量?，F階段大部分化工企業已經構建滿足依據國家863 計劃 PM2.5 高效控制示范工程。

3.3 氮氧化物處理技術

煤化工項目產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。焦爐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、控制階段燃燒技術。研究表明，應用過程控制技術后，焦爐中氮氧化物的排放質量濃度由 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，利用負載于 TiO2的 V2O5、WO3作催化劑，用氨作還原劑進行氮氧化物脫除的過程，氮氧化物減排可達 90%以上。

3.4 硫化物的處理技術

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，其處理技術與硫化氫的處理技術有所差異，主要分為物理法、化學法以及生物法3種。其中物理法主要利用物質的吸收、吸附作用實現。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，從而實現二氧化硫的良性轉化。而化學法處理技術中，其代表物質為石灰石和氨水。通過二氧化硫與二者發生化學反應，從而實現新物質的產生，防止大氣污染。

4 煤化工大氣污染處理技術發展趨勢

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、選擇性催化還原法（SCR）處理氮氧化物技術、氨法脫除二氧化硫技術、吸收法處理氨氣技術等，在相當長的一段時間內，這些技術仍然是煤化工大氣污染處理的主流技術。改進的方向是降低處理成本，延長設備、催化劑的使用壽命，研發催化劑快速再生技術。

催化燃燒法在處理成分復雜的 VOCs 中有著廣泛的應用前景。與常規熱力燃燒法相比，催化燃燒法所需的燃料少、能耗低，設備體積小，是 VOCs 的主流處理技術。開發催化活性高、熱穩定性好、強度高、壽命長的催化劑，是催化燃燒法的發展趨勢。

綜上，隨著科學技術以及社會經濟的進步和發展，人們越來越重視大氣環境污染的問題，世界各國都在致力于尋找有效的解決措施。煤化工企業需要制定循環經濟策略、綠色制造策略來迎接環境的挑戰。始終堅持源頭預防、過程控制的基本理念，依據環保技術、循環經濟、節能降耗等來實現節能環保，利用高效環保技術來構建智能化控制平臺，以便于提高控制的力度和水平，保障能夠穩定、高效、經濟的運行社會經濟。

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