VOCs(Volatile Organic Compounds)被世界卫生组织(WHO)定义为:标准压力(101.325 kPa)下熔点低于室温而沸点在50~260℃的挥发性有机化合物。目前检测出来的VOCs有300多种,其中1/3对人体有危害。近年来在《“十三五”生态环境保护规划》指导下,我国VOCs总排放量略有下降,但总量依然巨大,2019年VOCs排放总量约为2 342万t,“十四五”期间将持续加强对VOCs的排放控制,要求总量下降30%左右。
由于我国“富煤缺油少气”的资源禀赋特点,煤的清洁高效利用具有国家战略地位。煤化工是指用化学方法将煤炭转化为化学和能源行业中的基础原材料,包括煤的气化、液化、炼焦以及低温干馏等化学工艺,是VOCs的重点排放行业。煤气化是煤化工最关键的工艺,炼焦是化学工业的重要组成部分。
煤化工大多产品需要后期合成,产业链包含:煤制烯烃、煤制油、煤制醇醚燃料、合成氨及焦化等,合成还涉及一些不稳定因素(氧化、焦化、碳化等),产品组分成分复杂,导致伴随工艺过程产生的VOCs废气种类繁多。煤化工VOCs安全高效控制与减排事关全人类,为此我国对石化行业VOCs进行综合整治,严格建设项目环境准入。环保部门印发《石化行业挥发性有机物综合整治方案》,废气VOCs特征污染物及排放限值如下:甲醇,乙二醇,酚类、苯、甲苯分别为50、50、4、20、15 mg/m3,VOCs排放被严格要求。煤化工VOCs的防控减排势在必行。
1煤化工VOCs排放特征及核算方法
1.1煤化工VOCs排放特征
煤化工VOCs依据来源可分为有组织排放和无组织排放两类:有组织排放即VOCs废气经过排气筒有规律的集中排放,污染源易定位分析,排放总量和排放特征可以测量核算,治理相对容易;无组织排放指生产过程中无密闭设备或密封措施不完善而导致有机物的泄漏,无组织排放VOCs不易收集、排放量和排放时间具有不确定性,是VOCs治理的重难点。相关数据表明,煤化工行业中,50%以上VOCs排放为无组织排放。低温甲醇洗排气中含有大量挥发的甲醇,同时伴随大量羰基硫、H2S等;污水处理池逸散的VOCs主要有烷烃、烯烃、卤代烃、芳香烃、醇类和硫醚等6类40多种有机化合物。炼焦过程涉及湿法息焦、冷鼓、硫铵、脱硫、脱苯等工艺过程,其散发的VOCs气体有苯系物、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。
现代煤化工VOCs废气来源主要有设备动静密封点的泄漏、循环水冷却系统释放、有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失、废水输运及储存过程逸散、炉窑燃烧烟气排放、火炬燃烧烟气排放、采样泄漏、事故状况下的废气排放等。国内典型煤化工VOCs排放源强占比由高到低依次为:废水输运及储存过程逸散>循环冷却水释放>设备动静密封点泄漏>有机液体储存与调和挥发损失>炉窑燃烧烟气排放>有机液体装卸挥发损失。某烯烃企VOCs污染源调查结果显示其明显区别于传统石化企业VOCs(以有机液体储存与调和挥发损失为主)。
1.2煤化工VOCs排放量核算
VOCs排放量的准确核算是有效开展防控工作的前提,煤化工VOCs治理处于起步阶段,还未出台相关核算指南与规范,通常参照《石化行业VOCs污染工作指南》(以下简称《指南》),目前对煤化工领域VOCs排放量的核算研究不多。主流的核算方法按核算准确性依次为:实测法>类比监测法>物料衡算法>模型/公式法>排放系数法。针对同一源项排放量核算而言,排放量核算要求越精确,核算工作量越大,关键核算参数要求越多。
目前煤化工企业在VOCs排放量核算方面主要存在以下几个问题:① 源项识别不全及归类解析错误;② 核算方法选择不恰当;③ 实测数据不全;④ 关键核算参数选择不当。因此,在针对煤化工VOCs核算规范出台之前,企业应根据《指南》制定自行检测方案,开展有计划、长周期的检测,例如:强化完善VOCs管理台账记录、VOCs管控信息平台建设。
煤化工VOCs总排放特征为:排放节点多、差异大、组分复杂。这导致常规治理工艺及环保材料不能完全适应煤化工VOCs废气物性。当前煤化工行业VOCs核算工作的技术体系(包括检测方法、标准)不完善,导致核算结果存在较大误差,严重影响对VOCs的精细化管控。
由于我国“富煤缺油少气”的资源禀赋特点,煤的清洁高效利用具有国家战略地位。煤化工是指用化学方法将煤炭转化为化学和能源行业中的基础原材料,包括煤的气化、液化、炼焦以及低温干馏等化学工艺,是VOCs的重点排放行业。煤气化是煤化工最关键的工艺,炼焦是化学工业的重要组成部分。
煤化工大多产品需要后期合成,产业链包含:煤制烯烃、煤制油、煤制醇醚燃料、合成氨及焦化等,合成还涉及一些不稳定因素(氧化、焦化、碳化等),产品组分成分复杂,导致伴随工艺过程产生的VOCs废气种类繁多。煤化工VOCs安全高效控制与减排事关全人类,为此我国对石化行业VOCs进行综合整治,严格建设项目环境准入。环保部门印发《石化行业挥发性有机物综合整治方案》,废气VOCs特征污染物及排放限值如下:甲醇,乙二醇,酚类、苯、甲苯分别为50、50、4、20、15 mg/m3,VOCs排放被严格要求。煤化工VOCs的防控减排势在必行。
1煤化工VOCs排放特征及核算方法
1.1煤化工VOCs排放特征
煤化工VOCs依据来源可分为有组织排放和无组织排放两类:有组织排放即VOCs废气经过排气筒有规律的集中排放,污染源易定位分析,排放总量和排放特征可以测量核算,治理相对容易;无组织排放指生产过程中无密闭设备或密封措施不完善而导致有机物的泄漏,无组织排放VOCs不易收集、排放量和排放时间具有不确定性,是VOCs治理的重难点。相关数据表明,煤化工行业中,50%以上VOCs排放为无组织排放。低温甲醇洗排气中含有大量挥发的甲醇,同时伴随大量羰基硫、H2S等;污水处理池逸散的VOCs主要有烷烃、烯烃、卤代烃、芳香烃、醇类和硫醚等6类40多种有机化合物。炼焦过程涉及湿法息焦、冷鼓、硫铵、脱硫、脱苯等工艺过程,其散发的VOCs气体有苯系物、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。
现代煤化工VOCs废气来源主要有设备动静密封点的泄漏、循环水冷却系统释放、有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失、废水输运及储存过程逸散、炉窑燃烧烟气排放、火炬燃烧烟气排放、采样泄漏、事故状况下的废气排放等。国内典型煤化工VOCs排放源强占比由高到低依次为:废水输运及储存过程逸散>循环冷却水释放>设备动静密封点泄漏>有机液体储存与调和挥发损失>炉窑燃烧烟气排放>有机液体装卸挥发损失。某烯烃企VOCs污染源调查结果显示其明显区别于传统石化企业VOCs(以有机液体储存与调和挥发损失为主)。
1.2煤化工VOCs排放量核算
VOCs排放量的准确核算是有效开展防控工作的前提,煤化工VOCs治理处于起步阶段,还未出台相关核算指南与规范,通常参照《石化行业VOCs污染工作指南》(以下简称《指南》),目前对煤化工领域VOCs排放量的核算研究不多。主流的核算方法按核算准确性依次为:实测法>类比监测法>物料衡算法>模型/公式法>排放系数法。针对同一源项排放量核算而言,排放量核算要求越精确,核算工作量越大,关键核算参数要求越多。
目前煤化工企业在VOCs排放量核算方面主要存在以下几个问题:① 源项识别不全及归类解析错误;② 核算方法选择不恰当;③ 实测数据不全;④ 关键核算参数选择不当。因此,在针对煤化工VOCs核算规范出台之前,企业应根据《指南》制定自行检测方案,开展有计划、长周期的检测,例如:强化完善VOCs管理台账记录、VOCs管控信息平台建设。
煤化工VOCs总排放特征为:排放节点多、差异大、组分复杂。这导致常规治理工艺及环保材料不能完全适应煤化工VOCs废气物性。当前煤化工行业VOCs核算工作的技术体系(包括检测方法、标准)不完善,导致核算结果存在较大误差,严重影响对VOCs的精细化管控。