煤化工大气污染处理技术进展及发展趋势探讨

卜崇晓

摘要：随着各类大型煤化工项目的建成投运，煤化工项目产生的大气污染问题随之显现。煤化工项目的大气污染是主要污染之一，无组织排放的烟尘、氮氧化物、二氧化硫、氨气等，已经严重影响周边生态环境和民众的健康生活。国家环境保护标准“十三五”发展规划中明确要求，贯彻落实《大气十条》相关要求，加强工业企业大气污染综合治理，推动产业转型升级。随着大气污染排放标准的不断修订完善，更加凸显出煤化工项目加强大气污染治理、紧跟环保新要求的必要性和紧迫性。煤化工项目的大气污染源种类较多，排放量较大，排放点较分散，排放的气体成分复杂，难以用单一的处理技术处理。因此本文在分析了煤化工项目大气污染物的来源和特征的基础上，介绍了目前煤化工项目大气污染物处理技术的研究进展，并对煤化工项目大气污染处理技术进行展望，可为煤化工企业的大气污染治理提供参考。

关键词：煤化工;大气污染;负压回收;催化燃烧;一体化治理

1 煤化工大气污染概述

煤化工在进行生产中造成的大气污染主要包括两方面的内容，第一方面就是在进行开采的过程中产生的大气污染。煤矿的开采一般会采用爆破的方式进行，在进行煤矿爆破的过程中就会产生大量的粉尘在空气中飞扬，究其原因主要是在进行开采的过程中没有做好相对应的防护措施，比如说洒水措施等等，这样使得开采周围的空气中遍布煤炭粉尘。另一方面就是煤炭在燃烧的过程中产生的有毒气体，从而造成大气污染。煤炭开采的主要目的是为了人们应用燃烧，而煤炭在燃烧的过程中由于燃烧反应的不彻底性和煤炭自身的成分影响，会产生一氧化碳、二氧化硫、苯等有害物质，这些物质扩散到空气中会危害人们的生命健康，比如说大气中一氧化碳的含量过高就会造成恶心、晕厥等现象，影响人的正常呼吸，侵蚀人的呼吸系统。

2 煤化工大气污染物的来源

2.1 固体颗粒污染物

在煤料进行制备、燃烧等过程中，其中最易产生的污染物就是固体颗粒污染物。在煤料制备的过程中，固体颗粒污染物主要产生于煤料的存放、运输以及在这些过程中所形成的破碎而造成的空气中产生的大量煤料的粉尘，从而形成了严重的大气污染。在煤料燃烧的过程中，固体颗粒污染物产生的条件是燃烧设备在燃烧的过程中产生的微小颗粒。除此之外，在煤料净化的过程中也会产生相应的固体颗粒污染物，其主要在进行物料加热烘干时产生。

2.2 氮氧化物

煤化工生产中排放的氮氧化物主要是 NO 和 NO₂，主要来自煤的燃烧。研究表明，煤作为燃料燃烧时，氮氧化物的排放系数均在2.70kg/t 以上，而原料煤在利用过程中，最大排放系数是 0.17 kg/t，说明煤在作为原料时的大气污染物排放量要远小于煤的燃烧过程。煤燃烧过程产生的氮氧化物中，NO 占90%以上，其余为 NO₂。

2.3 硫化物

在煤化工大气污染的排放过程中，还会产生大量的硫化物，其中包括二氧化硫和硫化氢。二氧化硫主要产生于原煤以及煤气的燃烧过程。除此之外，二氧化硫的排放还有一少部分来源于生产过程以及故障发生时的排放。硫化氢的产生主要来源于中压气、液化气等气体的泄漏，一般来说还会由于工艺的不稳定而造成二氧化碳的尾气硫化氢的超量排放。

3 煤化工项目大气污染物处理技术的应用

3.1 烟气脱硫技术

烟气脱硫一般来说都是处理燃烧的能源。依据脱硫剂的差异，烟气脱硫主要包括三种形式，干法、半干法、湿法。干法脱硫适合使用在脱硫剂为活性氧化锰、活性炭，依据催化还原、催化氧化等技术进行脱硫处理;湿法脱硫就是在除去硫化物气体的时候合理应用氨法、双碱法等;半干法实际上就是结合应用湿法脱硫和干法脱硫的技术，在干态环境下应用湿态脱硫剂进行脱硫，属于一种高效率烟气脱硫技术，实际操作中也在广泛应用。

3.2 颗粒物控制技术

化工企业生产过程中经常出现含尘气体，其中处理难度相对比较大的就是钢渣和炉一次烟气处理，适合应用干法除尘。利用布袋除尘方式来处理电炉烟气、转炉二次和三次烟气以及其他尘源，一般来说具备20mg/m3，运行良好的化工企业具备10mg/m3以及更低。电炉烟气颗粒物以及转炉二次三次烟气净化过程中基本都是超细颗粒物，大部分低于 2.5μm，实际分析过程中合理应用PM2.5高效控制技术，也就是符合应用袋式除尘、电凝并技术的方式，以便于能够降低排放 PM2.5粉尘的量。现阶段大部分化工企业已经构建满足依据国家863 计划 PM2.5 高效控制示范工程。

3.3 氮氧化物处理技术

煤化工项目产生的氮氧化物主要采用过程控制、尾气脱硝或二者组合处理的方式。焦炉氮氧化物的排放控制，主要采取过程控制和尾气脱硝工艺。过程控制包括降低燃烧室温度、废气再循环、控制阶段燃烧技术。研究表明，应用过程控制技术后，焦炉中氮氧化物的排放质量浓度由 1 300 g/t～1 900g/t（以焦炭计）降为 450 g/t～700 g/t（以焦炭计）。尾气脱硝工艺主流技术是选择性催化还原法（SCR）。该法是在操作温度 300 ℃～400 ℃的条件下，利用負载于 TiO2的 V2O5、WO3作催化剂，用氨作还原剂进行氮氧化物脱除的过程，氮氧化物减排可达 90%以上。

3.4 硫化物的处理技术

在硫化物的处理中，不同的硫化物有不一样的处理方式，其中主要分为硫化氢和二氧化硫。对于硫化氢来说，其处理技术有吸收法、吸附法以及催化燃烧法3种。吸收法是指利用碱性溶液进行吸收的方式，这种方式一般适用于硫化氢溶度较高以及量过大时的处理。而吸附法是指通过多孔物质的吸附性来净化气体，但是这种方式的利用主要是在硫化氢溶度较低时。对于二氧化硫来说，其处理技术与硫化氢的处理技术有所差异，主要分为物理法、化学法以及生物法3种。其中物理法主要利用物质的吸收、吸附作用实现。比如说干式吸附法，主要是在这个过程中利用吸附剂的吸附、分离以及再生的作用，从而实现二氧化硫的良性转化。而化学法处理技术中，其代表物质为石灰石和氨水。通过二氧化硫与二者发生化学反应，从而实现新物质的产生，防止大气污染。

4 煤化工大气污染处理技术发展趋势

成分较为单一的大气污染物的处理，如布袋除尘法处理固体颗粒物技术、选择性催化还原法（SCR）处理氮氧化物技术、氨法脱除二氧化硫技术、吸收法处理氨气技术等，在相当长的一段时间内，这些技术仍然是煤化工大气污染处理的主流技术。改进的方向是降低处理成本，延长设备、催化剂的使用寿命，研发催化剂快速再生技术。

催化燃烧法在处理成分复杂的 VOCs 中有着广泛的应用前景。与常规热力燃烧法相比，催化燃烧法所需的燃料少、能耗低，设备体积小，是 VOCs 的主流处理技术。开发催化活性高、热稳定性好、强度高、寿命长的催化剂，是催化燃烧法的发展趋势。

综上，随着科学技术以及社会经济的进步和发展，人们越来越重视大气环境污染的问题，世界各国都在致力于寻找有效的解决措施。煤化工企业需要制定循环经济策略、绿色制造策略来迎接环境的挑战。始终坚持源头预防、过程控制的基本理念，依据环保技术、循环经济、节能降耗等来实现节能环保，利用高效环保技术来构建智能化控制平台，以便于提高控制的力度和水平，保障能够稳定、高效、经济的运行社会经济。

参考文献：

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