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生态与环境部:坚信臭氧污染上升的势头可以得到有效缓解“我们坚信,

本站 2019-03-19 15:51:37

生态与环境部:坚信臭氧污染上升的势头可以得到有效缓解
“我们坚信,臭氧污染的上升趋势能够得到有效缓解。”生态环境部大气环境司司长刘炳江在21日召开的1月生态环境部定期新闻发布会上强调。
有记者询问,2018年,全国环境空气质量中其他污染物浓度逐年下降,但臭氧浓度逐年上升。这表明臭氧污染问题日益突出。这是什么原因?有哪些有针对性的治理措施?
对此,刘炳江表示,臭氧污染的关键是如何正确对待臭氧污染,包括我国臭氧污染的现状、对人体健康的影响以及未来的发展趋势。
刘炳江表示,中国的臭氧空气质量标准为160μg/m3,符合世界卫生组织的过渡值,接近发达国家的标准。我国338个城市臭氧最高8小时平均浓度为151μg/m3,基本符合国家空气质量标准。虽然同比增长1.3%,但与前几年相比,增长已大幅收窄.从日常评价来看,2018年338个城市光污染日数所占比例为7.2%,中度污染占1.2%,重度污染占0.1%,无严重污染。目前,我国臭氧污染水平远远低于发达国家光化学烟雾事件的历史水平。我国没有发生严重的光化学污染事件,今后发生光化学污染的可能性也很低。
根据刘炳江,从世界卫生组织在各种因素影响人类健康的程度来看,臭氧污染排在第32位,远低于其他因素。可以预防和控制臭氧污染。科学研究和监测发现,室外到室内的臭氧浓度迅速下降,从高值约400μg/ m3降至环境背景值低于60μg/ m3。为了提醒人们防止臭氧污染,自2015年以来,全国338个城市的1436个空气质量监测站开展了臭氧浓度监测,每小时对公众开放。
刘炳江强调,中国政府高度重视臭氧污染防治。臭氧的形成主要是由氮氧化物(NOX)和挥发性有机化合物(VOC)在高温强光下大量排放造成的。解决臭氧污染问题的关键是协同减少两种污染物的排放。国外研究也表明,PM2.5浓度的降低将导致大气透明度的提高和辐射增强,有利于臭氧的生成。《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中,氮氧化物和挥发性有机物的排放量分别减少15%和10%。生态环境部和有关部门联合发布的国务院《赢得蓝天保卫战三年行动计划》和《挥发性有机物污染防治“十三五”规划,对挥发性有机物污染防治提出了更为详细的要求。去年,28000家企业对挥发性有机化合物进行了综合管理。今年将颁布实施一批VOC排放标准和产品质量标准。这一系列措施将集中于减少氮氧化物和挥发性有机化合物的排放。
焦炉氮氧化物和二氧化硫的排放控制
焦炉是冶金工业中最严重的空气污染设备之一。焦炉排放的污染物成分复杂,包括氮氧化物(NOx)、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢、残氨、苯酚、煤尘、焦油等。2012年6月27日颁布的“焦化行业污染物排放标准”(GB16171-2012)。首次将焦炉排放的NOx作为我国焦化企业大气污染物排放的控制指标。从2015年1月1日起,对颗粒物和二氧化硫排放提出了更严格的要求,要求所有企业从焦炉烟囱排放二氧化硫<50 mg≤m3、NOx<500 mg/m3(机焦)和颗粒物<50 mg/m3。
目前,焦化工业污染物的排放并不难达到新建焦炉的排放标准。然而,这将是一个严峻的考验,焦炉已经运行了十多年或二十年,并已达到中后期的生命阶段。在我国大部分焦炉,特别是焦炉煤气加热的焦炉中,烟囱的NOx排放一般都在500 mg/m3以上。为了降低焦炉烟气中的NOx排放,应控制焦炉烟道温度,控制过量空气系数,采用高炉煤气或混合煤气加热,使焦炉烟气不经端到端处理达到标准排放标准。此外,还应加强焦炉的日常维护和管理,减少炉体泄漏,尽量减少燃料型氮氧化物的形成和二氧化硫的排放。
焦炉烟气中氮氧化物的形成机理
燃烧过程中氮氧化物的形成机理可分为三类:一类是高温下大气中氮形成的热力学氮氧化物;另一类是低温火焰中碳自由基生成的瞬时氮氧化物;第三类是燃料中固定氮生成的燃料氮氧化物。
一般来说,焦炉主要使用焦炉气体、高炉气体或两者的混合气体,以作煤蒸馏的热源。如焦炉气体单独用于加热,由于其可燃成分浓度高,燃烧速度快,火焰短而明亮,燃烧时当地温度高,提供一定热量所需的气体量低,对加热系统的抵抗力低,焦化热量消耗低,所产生的热氮比高炉气体还要多。同时,由于焦炉气体中含有未经处理的清洁焦油和萘,除了容易堵塞管道外,还会产生燃料型nox,这使得焦炉产生的nox只使用焦炉气体作为热源,一般高于500mg/m3。
高炉煤气中不燃成分占70%左右,热值低,提供一定热量所需的煤气较多,燃烧速度慢,火焰较长,高方向加热均匀性好。如果单独使用高炉煤气,就不会产生燃料NOx。因此,在相同条件下,焦炉煤气加热产生的NOx比高炉煤气加热产生的NOx多。但为了满足燃烧室的温度要求,高炉煤气必须预热1000℃以上,且废气多,热耗高,加热系统阻力大。为了使高炉煤气加热顺畅,钢铁企业经常采用焦炉煤气与高炉煤气混合煤气(焦炉煤气含量为2%≤5%)。
据了解,当焦炉加热立管的温度在1300℃至1350℃之间,温差为?10℃时,NOx的形成量在?30mg/m3范围内波动。燃烧温度在热NOx的形成中起着决定性的作用。当燃烧温度高于1600℃时,根据指数规律,NOx的形成迅速增加。可以看出,焦炉烟气中的氮氧化物主要是温度-热类型。
焦炉烟气中氮氧化物的控制
燃烧废气的氮氧化物排放控制技术可分为两类:第一类是抑制燃烧过程中氮氧化物生成的技术,第二类是燃烧后的末端处理技术。
终端管理最常用的方法是scr脱氮,但加工成本高,企业负担不起。该方法对以纯焦炉煤气为热源的炼焦企业具有一定的操作空间。然而,目前最成熟的烟气脱氮工艺主要应用于电厂烟气脱氮。所需的催化剂活性范围一般在300°C以上,高于焦炉烟囱排放的烟气温度。如果要使用焦炭炉烟气,则催化剂的活性范围必须小于250°c。
对于以高炉煤气或混合煤气为热源的焦化企业,燃烧过程中合理控制NOx技术基本可以达到国家标准,不需要采用末端处理技术。其中,废气循环、分段加热、控制实际燃烧温度以及二者的结合都是降低燃烧废气中NOx含量的有效措施。
废气循环。废气循环是目前广泛使用的低NOx燃烧技术。该技术是在空气预热器之前将一部分低温烟气直接提取到炉中,或者在一次空气或二次空气中混合。由于烟气的吸热作用和氧气的稀释,可以降低燃烧速度和炉温,从而可以抑制热NOx的形成。
在垂直射道中使用废气循环可以降低气体中可燃成分和空气中氧气的浓度,加速气体流速,从而延长火焰,有利于焦炭饼的均匀加热,提高焦炭质量,缩短焦化时间,提高产量和减少热量消耗。废气循环方法适用于氮含量低的燃料,氮还原效果高达25%。经验表明,烟气再循环量通常控制在10%至20%,如果超过30%,则燃烧效率降低。
分段加热。该技术一般只采用空气分段或空气和贫气分段加热。分段加热的焦炉一般在7米以上。由于焦炉体积大,分段加热可以使焦炉加热更加均匀。
控制实际燃烧温度。焦炉采用高炉煤气或混合气体加热,主要在燃烧过程中产生温度热型氮。当空气过量系数α=1.1,空气预热至1100°c时,高炉气体的理论燃烧温度为2150°c。实际燃烧温度与实测的火温相差约200°c,燃烧温度略有衰减。实际燃烧温度介于理论燃烧温度和火温测量之间,为nox的产生提供了适宜的高温环境。
一般而言,可以通过降低烟道温度、改变焦炉煤气组成、降低过剩空气系数、优化焦炉热工系统来降低燃烧温度。但在一定条件下,降低烟温不能改变,焦炉煤气成分一般不能改变,在生产过程中可不断调整过剩空气系数的降低和焦炉热力系统的优化,因此在实际生产中可以实现这两点,特别是空气过剩系数的控制。
在设计焦炉时,设计了废气循环和分段加热技术。焦炉运行多年,炉体结构、加热方式等条件均已固定。目前运行中的焦炉大多具有废气循环的功能,但分段加热技术普遍应用于7米以上的大型焦炉,而不适用于中小型焦炉。通过控制实际燃烧温度来降低温度热NOx,有可能对任何类型的焦炉进行实际操作。
为了减少燃料类型的NOx,高炉煤气主要用作热源。使用混合气体时,应减少焦炉煤气的混合比。另外,从炉体泄漏的废气中的含氮化合物是炼焦炉烟道气中燃料型NOx的主要来源之一。因此,还需要控制炉体的废气。
焦炉烟气中二氧化硫的控制
焦炉烟气中的so2来源于焦炉加热气体中的h2s和有机硫的燃烧,以及焦炉进入燃烧系统后从焦炉体内泄漏的废气中所含的全部硫化物的燃烧。
SO2的排放取决于加热气体的类型。高炉煤气使用时,由于高炉煤气含硫量低,废气中SO2含量不高。如果使用焦炉煤气,焦炉煤气中含有一定数量的硫化氢和有机硫,最终将成为二氧化硫的排放物。有数据表明,焦炉煤气脱硫后H2S含量仍为20 mg/m3~800 mg/m3。焦炉废气中有机硫总浓度为5 0 0 mg≤m3≤90 0 mg≤m3,其中硫浓度为30 0 mg/m3~6 0 0 mg/m3。在焦炉煤气净化过程中,几乎所有的工艺都具有去除有机硫化物的作用,且去除有机硫化物的工艺条件越合适,脱除率越高。
焦炉煤气的串联泄漏使炭化室废气中的硫化物通过炉墙缝隙进入燃烧室,SO2的燃烧产生了焦炉烟囱烟气中SO2浓度的增加。废气中硫化物(主要是H_2S)的总质量浓度为6500mg/m~3和10000mg/m~3,是净化后气体中硫含量的15/25倍。由于混合气体中焦炉气的比例较低,该时间的SO2主要来自炉体系列泄漏的废气,尤其是其使用寿命达到焦炉中后期的焦炉,导致烟气中SO2含量较高。因此,加强焦炉的日常维护和减少炉体泄漏是减少SO2排放的主要措施。
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