揮發(fā)性有機(jī)物的定義與排放標(biāo)準(zhǔn):
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)根據(jù)其物理和化學(xué)特性及監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行定義。2019年后,定義趨向統(tǒng)一,主要指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。中國(guó)已制定多項(xiàng)VOCs的排放標(biāo)準(zhǔn),包括行業(yè)型、綜合型、通用型及區(qū)域型污染物排放標(biāo)準(zhǔn),分別適用于特定行業(yè)、跨行業(yè)、以及特定區(qū)域的污染源控制。現(xiàn)行的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于促進(jìn)清潔生產(chǎn)和污染治理發(fā)揮了重要作用,盡管存在一些如排放限值過(guò)寬、技術(shù)改造缺乏要求等問(wèn)題。
VOCs的產(chǎn)生機(jī)制及主要來(lái)源:
工業(yè)源:固定燃燒源、煉油和石化企業(yè)、溶劑使用裝置(如工業(yè)涂裝、汽車(chē)制造等)。
生活源:如干洗、汽車(chē)維修、餐飲等。
其他源:包括農(nóng)藥使用、固體廢物處置、移動(dòng)源排放、植物源排放等。
工業(yè)廢氣中的有害物質(zhì):
工業(yè)廢氣含有二氧化硫、氮氧化物和煙(粉)塵等有害物質(zhì)。2011至2015年間,這些物質(zhì)的產(chǎn)生量有所波動(dòng),但其去除率普遍提高,尤其是煙(粉)塵的去除率超過(guò)98%?;ば袠I(yè)園區(qū)的總排放量占比約為10%,顯示出有害物質(zhì)去除率的提高對(duì)排放量的遞減起到了關(guān)鍵作用。
1.大氣污染物控制技術(shù)
顆粒物去除設(shè)備主要有干式除塵設(shè)備和濕式除塵設(shè)備。常用的干式除塵設(shè)備包括:重力沉降室、(多級(jí))旋風(fēng)分離器、靜電除塵器和袋式除塵器等,它們可以單獨(dú)使用,也可以組合使用。常用的濕式除塵設(shè)備包括:水膜旋風(fēng)除塵器、自激式除塵器、文丘里洗滌器等。干式除塵器投資費(fèi)用較高并且需要控制待處理氣體的狀況(溫度、含水量和有機(jī)氣體含量、CO:O2 比),但是其運(yùn)行能量消耗較濕式除塵器少。濕式除塵器適用于含濕量大的物料干燥廢氣,并能起到除去一定酸性氣體的作用,其投資和維護(hù)費(fèi)用較低,但是要達(dá)到滿意的捕集效率需要高能量消耗,同時(shí)存在污泥和洗滌液的二次污染問(wèn)題。一般情況下,不同的工況,顆粒物的治理技術(shù)是不同的。
2.氮氧化物控制技術(shù)
燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)分為兩種,一種是燃料中的 N 經(jīng)過(guò)氧化生成的 NOx(燃料型 NOx);另一種是燃料高溫燃燒時(shí)空氣中 N2 和 O2 反應(yīng)生成的 NOx(熱力型 NOx)。NOx 主要是指 NO 和 NO2,習(xí)慣上被稱為硝,工業(yè)爐窯廢氣中 NOx 的治理措施大致可分為一次措施和二次措施。
(1)一次措施突出污染源控制,其特征是通過(guò)各種技術(shù)手段,在產(chǎn)生NOx 的源頭上進(jìn)行控制,限 NOx 的形成??刹扇〗档腿紵郎囟取p少過(guò)量空氣、縮短氣體在高溫區(qū)的停留時(shí)間等措施減少燃燒階段 NOx 的生成量。主要的一次措施包括采用低氮燃燒技術(shù)、富氧(純氧)燃燒技術(shù)、燃燒優(yōu)化調(diào)整等,其中低氮燃燒技術(shù)具有應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效等優(yōu)點(diǎn)。采用一次措施對(duì)氮氧化物的減排效率可達(dá) 30~70%,當(dāng)要進(jìn)一步提高脫除率時(shí),就要采用二次措施。
二次措施為凈化煙氣脫硝技術(shù),是指對(duì)工業(yè)廢氣中已經(jīng)產(chǎn)生的 NOx進(jìn)行處理,從而降低廢氣中 NOx 的排放量,主要的二次措施包括:
A.選擇性催化還原法(SCR 法),是指在廢氣處理過(guò)程中使用氨、尿素、稀土氧化物、低溫脫硝催化劑等作還原劑,在催化劑的作用下,將氮氧化物還原成氮?dú)?,脫硝效率可達(dá) 60~98%,所要求的反應(yīng)溫度約為 130~450℃。
B.選擇性非催化還原法(SNCR),是指在廢氣處理過(guò)程中使用氨、尿素、復(fù)合還原劑等作脫硝劑,將氮氧化物還原成氮?dú)猓撓跣士蛇_(dá) 40~90%,最佳反應(yīng)溫度為 950℃左右。但是 SCR、SNCR 均存在設(shè)備投資高、運(yùn)行成本高、催化劑易中毒、運(yùn)行不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
C.陶瓷濾芯催化一體化脫銷(xiāo)除塵技術(shù)。將窯爐廢氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入陶瓷濾芯催化一體化除塵器,極細(xì)的陶瓷纖維交錯(cuò)形成的細(xì)密多孔結(jié)構(gòu)可以過(guò)濾次微米級(jí)固體顆粒,實(shí)現(xiàn)高效通氣過(guò)濾,粉塵實(shí)現(xiàn)超低排放。脫銷(xiāo)催化劑均勻布置在濾管表面,定期進(jìn)行反吹,解決了催化劑的堵塞、中毒失活等問(wèn)題,延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命,脫硝效率可達(dá)到 80%以上。
D.液體吸收法,NO2 溶于水,可采用水或者其他溶液吸收煙氣中的 NOx,同時(shí)具有一定的除塵能力。此法工藝簡(jiǎn)單,能夠以硝酸鹽等形式回收進(jìn)行綜合利用,但是吸收效率不高。
E.吸附法是用吸附劑對(duì)煙氣中 NO 進(jìn)行吸附,然后在一定條件下使被吸附的 NOx 脫附回收,同時(shí)吸附劑再生。此法 NOx 脫除率非常高,并且能回收利用,但一次性投資很高。
F.臭氧氧化吸收脫硝技術(shù),以臭氧為氧化劑將煙氣中不易溶于水的 NO 氧化成 NO2 或更高價(jià)的氮氧化物,然后以相應(yīng)的吸收液(水、堿溶液、酸溶液、金屬絡(luò)合物溶液等)對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋洗滌,使氣相中的氮氧化物轉(zhuǎn)移到液相中,脫硝效率大于 85%,對(duì)煙氣溫度沒(méi)有要求,同時(shí),臭氧的氧化能力對(duì)煙氣中其他有害成分(如汞)也有氧化脫除作用。
G.聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)。如固相吸附再生技術(shù)、濕式洗滌脫硝技術(shù)(WSASNOX)、MCT 脫硫脫硝技術(shù)等。其中 MCT 脫硫脫硝技術(shù)通過(guò)微孔磁性催化顆粒的多孔結(jié)構(gòu)特性,在磁場(chǎng)和催化劑的作用下,使二氧化硫、NOx 與微孔磁性催化顆粒中的鉀、鈣進(jìn)行反應(yīng),生成硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽,實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的脫硫脫硝,脫硫、脫硝效率可分別達(dá) 80%、75%以上,脫硫脫硝副產(chǎn)品可作農(nóng)肥。同時(shí),半干法、濕法、活性炭吸附法等脫硫工藝也具有一定的脫硝能力。
3.SO2控制技術(shù)
目前,控制 SO2 污染的技術(shù)可分為三類,即燃燒前控制技術(shù),燃燒中控制技術(shù)和燃燒后控制技術(shù)。
(一)燃燒前控制技術(shù):也稱為控制技術(shù),是控制污染的先決一步。對(duì)于煤炭中硫的燃燒前控制技術(shù)包括物理、化學(xué)、生物的方法,以及多種技術(shù)聯(lián)合使用的綜合工藝、煤炭轉(zhuǎn)化脫等。
物理脫硫方法有跳汰、重介質(zhì)、空氣重介質(zhì)、風(fēng)選、斜槽和搖床等多種重選、電選、磁選浮選、油團(tuán)聚分選等分離方法?;瘜W(xué)脫硫方法有堿法、熱解與氫化脫硫、氧化法脫硫等方法,具體而言
主要有熱堿液浸出法、硫酸鐵溶液浸出法、液相氧化法、催化氧化法、PETC 法、Ames法、KVB 法、氯解法、熔堿法、溶解抽提法等。
煤炭轉(zhuǎn)化脫硫技術(shù)指的是煤炭氣化和煤炭液化技術(shù),將煤氣化合液化后進(jìn)行脫硫。常溫煤氣脫硫方法有干法脫硫和濕法脫硫兩類。濕法脫硫分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法。熱煤氣脫硫技術(shù)包括爐內(nèi)熱煤氣脫硫、爐外熱煤氣脫硫、膜分離技術(shù)脫硫和電化學(xué)脫硫等多種方法。
(二)燃燒中控制技術(shù):指清潔燃燒技術(shù),旨在減少燃燒過(guò)程污染物排放,提高燃料利用效率的加工燃燒、轉(zhuǎn)化和排放污染控制的所有技術(shù)的總稱。燃燒中空盒子技術(shù)主要指的是型煤固硫技術(shù)、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)和水煤漿燃燒技術(shù)等方法。
(三)燃燒后控制技術(shù):指的是煙氣脫硫技術(shù)(FGD)。煙氣脫硫技術(shù)分類方法很多,按照操作特點(diǎn)分為干法、濕法和半干法;按照生成物的處置方式分為回收法和拋棄法;按照脫硫劑是否循環(huán)使用分為再生法非再生法。根據(jù)凈化原理分為兩大類:
①吸收吸附法,用液體或固體物料優(yōu)先吸收或吸附廢氣中的 SO2:
②氧化還原法,將廢氣的 SO2 氧化成 SO3,在轉(zhuǎn)化為硫酸或還原為硫,再將硫冷凝分離。前者應(yīng)用較多,后者還存在一定的技術(shù)問(wèn)題,應(yīng)用較少。
按當(dāng)前脫硫工藝的商業(yè)應(yīng)用狀況及業(yè)績(jī),F(xiàn)GD 工藝也可分為五種類型:
①濕式石灰石/石灰-石膏法
該法采用石灰石或石灰漿為吸收劑,脫硫副產(chǎn)物為石膏。
②濕式洗滌拋棄法
包括石灰石飛灰煙氣洗滌法、氧化鎂法、雙堿法和海水洗滌等。雙堿法以納堿或氨堿作為吸收劑,吸收煙氣中 SO2 生成 NaHSO3 或 NH4HSO3,排出液用 CaCO3或 CaO 進(jìn)行處理,生成難溶的 CaSO3·1/2H20 排放。海水法以海水作為吸收溶液,廢水經(jīng)恢復(fù)處理后再排入海洋。
③噴霧干燥法
按霧化方式的不同,分為旋轉(zhuǎn)霧化和雙流體霧化工藝。吸收劑為石灰漿液,脫硫產(chǎn)物為 CaSO3、CaSO4、Ca(OH)2 和飛灰的混合物。
④吸收劑噴射法
包括直接噴鈣、爐內(nèi)噴鈣加煙氣增濕活化、管道噴射脫硫劑和煙氣循環(huán)流化床工藝等。
⑤可回收在生工藝
吸收了 SO2 的吸收劑經(jīng)熱處理或化學(xué)處理后可重復(fù)利用,并制取高純 SO2 或元素硫。此類工藝中包括亞鈉循環(huán)法、氧化鎂法、活性炭法等.
結(jié)尾
大氣污染物控制技術(shù)在化工生態(tài)園區(qū)的運(yùn)用日益顯得至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)施先進(jìn)的污染物控制技術(shù),不僅能有效降低有害物質(zhì)的排放,而且促進(jìn)化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。當(dāng)前,我國(guó)在大氣污染防治領(lǐng)域擁有世界級(jí)的先進(jìn)設(shè)備,但同時(shí),也存在不少使用落后生產(chǎn)工藝的企業(yè),其環(huán)保治理設(shè)施簡(jiǎn)陋,甚至完全缺乏相應(yīng)設(shè)施。這種行業(yè)發(fā)展水平的不均衡,導(dǎo)致劣質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)驅(qū)逐優(yōu)質(zhì)對(duì)應(yīng)物的問(wèn)題尤為突出。
特別是在一些工業(yè)園區(qū),散亂污企業(yè)眾多,其環(huán)境影響重大,這嚴(yán)重阻礙了產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展。為有效應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),實(shí)施針對(duì)VOCs的源頭削減、過(guò)程管控與深度治理成為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的關(guān)鍵策略。這些措施不僅是推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段,也是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要抓手。通過(guò)這樣的整合和優(yōu)化,我們能夠確保環(huán)境治理與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的協(xié)同進(jìn)步,為未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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