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我國廢氣處理工程的發展歷程

文章出處:東莞厚德環保設備有限公司責任編輯:厚德環保發表時間:2023-01-29瀏覽量:207

廢氣處理工程是環境工程的一個重要組成部分,它的萌芽和發展經歷了漫長的年代。1668年英國學者加斯特洛發表了關于消煙機械方面的論文,提出避免煤煙危害應采取的技術措施。1809年英國采用石灰乳脫除煤煙中的硫化氫,1849年英國開始采用氧化鐵法脫除硫化氫。1897年日本建造了煤煙脫硫塔,煙氣經石灰乳脫硫后經高煙囪排放。隨著工業及交通事業的發展,在第二次世界大戰后,大工業地帶增多,石油在能源結構中的比重上升,大氣污染物種類越來越多,污染日益嚴重。60年代以后廢氣處理工程有了較大的發展,除塵、脫硫、脫氮的實用技術在廢氣處理中發揮了應有的作用。中國的廢氣處理工程自1973年開始起步到現在,大體經歷了三個階段。

1.起步階段(1973 ~1981年)

1973年第一次全國環境保護會議之后,從北京等大城市開始,開展了以鍋爐和工業窯爐為控制對象的消煙除塵工作,并逐步推向全國。這個階段的主要特點是主要抓單一污染源處理,從中央到各省、市都把消煙除塵作為保護大氣的突破口,采用改進燃燒裝置,安裝除塵器等技術措施,控制煙塵、粉塵排放量及排煙的林格曼黑度。全國有6萬臺鍋爐進行了改爐除塵,新建了一-批燒結、轉爐、水泥窯爐的除塵處理設施。1973年國家頒布的第-一個綜合性排放標準《工業“三廢”排放標準》雖然對電站燃煤排放的二氧化硫(SO2)規定了排放標準,但電站的SO2處理工程限于當時的技術經濟水平難于實施。這一階段除消煙除塵外,只是對污染嚴重的化工尾氣進行了處理。如:對硝酸、氮肥生產廠及用硝酸生產化學試劑的工廠排放的氮氧化物,采用選擇性催化還原法和30% NaOH溶液吸收法等進行處理;有色金屬冶煉廠對高濃度SO2進行綜合利用(制硫酸),以及用吸附、吸收等技術方法處理氯化氫、氯乙烯尾氣,等等。

2.發展階段( 1982 ~1991年)

把1982年作為第二階段的開始,是由于1982年有兩件事促使廢氣處理工程發生了轉折性的變化。一是1982年4月6日正式頒布《大氣環境質量標準》(GB 3095--82),該項標準的實施促使廢氣處理工程發生了下列變化:該項標準分為三級,分別適用于三類功能不同的地區,廢氣處理工程的主要目的在于改善大氣環境質量,僅靠單個污染源處理不能滿足環境質量的要求,分散的污染源處理必須與按功能區進行污染綜合防治相結合;該項標準包括6種主要污染物,即總懸浮微粒(TSP)、飄塵(系指10μm 以下的微粒,是一項參考標準)、二氧化硫(S0,)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、光化學氧化劑(0),這表明要保持和改善大氣環境質量,不能只停留在重點抓好消煙除塵的階段,要處理SO2,、NOx和汽車尾氣(NOx、CO、揮發性有機化合物),以及處理污染嚴重的氣態污染物,如氟與氟化氫、氨與氯化氫、硫化氫、苯和惡臭等。

二是,1982年8月在北京召開了第一次工業系統防治污染經驗交流會。這次會議總結了我國十幾年防治工業污染的經驗,提出了5條防治工業污染的基本途徑:結合工業結構調整,改善不合理布局;通過技術改造,最大限度地把“三廢”消除在生產過程中,大搞綜合利用,最大限度地實現“三廢”資源化;進行凈化處理,使“三廢”達標排放﹔加強工業企業環境管理,落實企業環境責任制(納入企業經濟責任制)。在已有經驗的基礎上,廢氣處理工程從1982年起到1991年的10年時間內,由于政策、法規和各項環境標準逐漸形成體系,指導思想更加明確,因而取得了比較大的進步和發展。

(1)綜合防治方面的發展﹑由單個污染源的處理(主要是凈化處理、消煙除塵)轉變為實施綜合防治,貫徹“預防為主,防治結合,綜合處理”的政策,是廢氣處理工程的一個特點。“預防為主、防治結合”是污染處理工程概念的一個新發展,1981年中國環境科學學會、環境工程學會成立大會上,即已明確提出:環境工程學發展到80年代,污染處理概念不能只狹義地理解為排污口的處理(回收與凈化),而應包括采用無廢、少廢技術和裝備,節能降耗、減少污染物的排放,防和治都屬于污染處理工程的范疇。各地區、各部門都開始重視通過技術改造在生產工藝過程中消除污染,主要做法有:更新舊設備,用先進技術設備武裝一些大中型企業;改革落后工藝,用無污染、低污染的工藝代替消耗高、污染重的.工藝技術,減少污染物的排放;改變原料路線,以無毒或低毒原料代替有毒、劇毒原料等。

綜合處理是指從大氣環境功能區的整體著眼,將分散的污染源處理與污染集中控制相結合﹔合理利用自凈能力與人為措施相結合,綜合運用各種技術手段,正確處理防與治的辯證關系,使大氣環境功能區的環境質量達到目標值。在發展階段采用的技術措施有:推廣型煤(加固硫劑),達到節煤并減少塵與S0排放量的目的;集中供熱、熱電聯產、淘汰分散的小.鍋爐,達到節煤、提高除塵效率、減少塵及SO2排放的目的;改善能源結構,提高城市氣化率也是減少大氣污染物的重要技術手段??傊?,廢氣處理工程在這一階段有了新的發展,從單一的污染源排污口處理,發展到預防為主、防治結合、綜合處理。

(2)單項處理技術的發展︰在1982 ~ 1991年的10年中單項處理技術也有了比較大的發展,特別是在除塵技術、SO2處理技術、NOx處理技術、汽車尾氣處理技術等方面更為顯著。一方面引進、消化吸收國外的廢氣處理先進技術,另一方面也研究開發了不少適合國情的廢氣處理技術。下面進行簡要的闡述。

①除塵技術﹑對耗能高、熱效率低、污染重的鍋爐和工業窯爐普遍進行了改造,減輕了燃煤對大氣的污染(見表0-5)。煙塵、工業粉塵的除塵技術與70年代相比有顯著進步。此外,一些工業生產過程產生的特殊粉塵的除塵技術也有較大的發展。如電爐煉鋼、轉爐煉鋼的除塵技術;有色金屬冶煉的除塵技術;鉛玻璃生產過程所排的“鉛塵”的除塵技術等。

表0-51981、1985、1989年鍋爐和工業窯爐改造情況

 

鍋爐改造/臺

鍋爐改造率/%

工業窯爐改造數/臺

工業窯爐改造率/%

1981

65001

33

17011

19

1985

114496

52

24356

26

1989

203461

60

46630

48

②二氧化硫處理技術﹐對于生活用煤排放的二氧化硫(S0),主要靠推廣民用型煤加固硫劑、發展城市集中供熱、提高城市氣化率等技術措施削減SO2排放量。對于電站鍋爐、工業鍋爐高煙囪排放的二氧化硫(低濃度SO2),中國從1982年開始技術攻關研究和技術引進發展較快,取得了明顯進展。歸納起來,根據中國國情控制電站鍋爐二氧化硫排放的適用技術有:旋轉噴霧干燥煙氣脫硫技術,爐內噴鈣/增濕活化脫硫技術,石灰石法煙氣脫硫技術和循環流化床燃燒脫硫技術等;控制工業鍋爐排放二氧化硫適用技術有:循環流化床燃燒脫硫技術,角管式鍋爐爐內噴鈣脫硫技術,以及工業型煤固硫技術和濕法脫硫除塵技術等。

③氮氧化物處理技術﹐主要是處理硝酸、氮肥生產和使用硝酸的工業生產所排放的氮氧化物。通過引進和研究開發,這方面的處理技術發展較快。通常應用的有:選擇性催化還原、非選擇性催化還原,堿液吸收(NaOH、NaCO3等),分子篩吸附,“漂白”稀硝酸吸收等。此外,還研究開發了催化分解法、熱碳層法等。

④汽車尾氣處理技術1983年9月中國頒布了第一個汽車污染物排放控制標準,考慮當時的技術經濟條件,這個標準只控制怠速排放的一氧化氮和碳氫化合物;柴油車只控制自由加速時的排煙黑度。1983 ~ 1991年引進和研究開發汽車尾氣處理技術,包括機內凈化和汽車尾氣凈化(機外),主要是利用催化凈化法。特別值得提出的是研究開發了中國特有的稀土催化劑。

(3)廢氣處理實用技術方法已初步形成體系︰經過1982 ~ 1991發展階段的10年,廢氣處理工程已成為環境工程學的重要組成部分,廢氣處理實用技術方法體系已初步形成。主要包括:廢氣排放源的評價分析方法;廢氣處理技術單元過程的理論與方法和顆粒物及主要氣態污染物單項處理技術;綜合防治;方案優化。

3.開拓階段(1992年~)

1992年6月聯合國里約熱內盧環境與發展大會后,實施可持續發展戰略已成為世界各國的共識。全國人大八屆四次會議通過的《國民經濟和社會發展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要》確定:實行兩個具有全局意義的根本性轉變,實施科教興國戰略和可持續發展戰略,提出了跨世紀的環境保護目標,環境保護進人了一個新的階段。

為了進一步貫徹環境保護基本國策,實施可持續發展戰略,落實《國民經濟和社會發展》“九五”計劃和2010年遠景目標綱要》提出的跨世紀環境保護目標,于1996年7月中在北京召開了第四次全國環境保護會議。根據會議的要求和《國務院關于環境保護若干問題的決定》,國家環保局制定了《國家環境保護“九五”計劃和2010年遠景目標》(以下簡稱《計劃和目標》),并于1996年9月3日經國務院批復原則同意?!队媱澓湍繕恕返膬蓚€附件《“九五”期間全國主要污染物排放總量控制計劃》(附件1)和《中國跨世紀綠色工程規劃》(附件2),是實現跨世紀環境保護目標的兩項重大舉措。所以,可以這樣說,《計劃和目標》是今后15年開展環境保護的依據和指導,也是開展廢氣處理工程的依據和指導?!队媱澓湍繕恕匪_定的控制污染和破壞的目標是:“到2000年,力爭使環境污染和生態破壞加劇的趨勢得到基本控制,部分城市和地區的環境質量有所改善"";“到2010年,基本改變生態環境惡化的狀況,城鄉環境質量有明顯的改善"。為實現環境目標所規定的廢氣處理任務如下。

(1)工業污染源廢氣處理 這是大氣污染控制、廢氣處理的第--個層次。各行業的工業污染源通過轉變經濟增長方式、推行清潔生產把污染物的排放量減少到最低限度,并積極進行廢氣處理。“九五”期間普遍要求控制的大氣主要污染物是煙塵、二氧化硫和工業粉塵,并對12個重點行業提出了具體的計劃指標。如,有色金屬工業的主要計劃指標(廢氣處理部分)為:二氧化硫排放量控制在79萬t以下,冶煉煙氣制酸量達到每年380萬t,硫利用率達到75%。噸鋁排氟量降低到6kg。工業粉塵排放量控制在6萬t左右,回收率達到97%。.工藝廢氣凈化率達到75%。

再如,化學工業的目標及主要計劃指標。目標:逐步推行清潔生產,實行化學工業污染的生產全過程控制,最大限度地實現資源和“三廢”的綜合利用,有效削減化工生產污染物的產生量和排放量,使化學工業污染嚴重的狀況得到基本控制。主要計劃指標:鍋爐燃燒廢氣除塵率達到95%,工藝廢氣處理率達到80%,煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放量得到基本控制。對于其他重點行業,如煤炭、電力、鋼鐵、建材、石油化工、輕工業、紡織及機械等的目標和主要計劃指標,也都提出了具體要求。

(2)城市大氣污染防治 這是廢氣處理的第二個層次。大氣環境質量指標及大氣污染控制指標是:“九五”期間基本控制住城巿環境污染加劇的趨勢,部分重點城市的環境質量有所改善。大氣總懸浮微粒(TSP)年日均值,南方城市達到國家二極標準,北方城市爭取達到三級標準。二氧化硫年日均值,南方城市(除高硫煤地區的城市)達到國家二級標準,其他城市達到三級標準。氮氧化物年日均值,100萬人口以下的城市達到國家一級標準,100萬人口以上的城市達到國家二級標準,200萬人口以上的特大城市爭取達到三級標準。汽車尾氣排放達標率不低于70%。城市大氣污染防治的重點領域是:繼續建設和鞏固煙塵控制區;實行優質燃料優先供民用的政策,加快城市供氣和集中供熱建設﹔推廣使用型煤,禁止原煤散燒﹔嚴格控制塵污染。酸雨和二氧化硫污染嚴重的城市要加強對SO2的處理??刂拼髿獾趸镂廴镜陌l展。

(3)區域大氣污染酸雨的控制 這是廢氣處理的第三個層次。“九五”期間控制酸雨是大氣污染防治的重點。改善能源結構,優先發展水電,積極發展核電,大力開發新能源和可再生能源;發展潔凈煤技術,改變煤炭落后的使用方式;加快水電站和工業鍋爐的脫硫步伐,努力控制降水酸度,遏制南方酸雨區向北方擴展。重點酸雨區(西南、華中、華南和華東)二氧化硫控制項目和30個重點城市的大氣污染防治項目,已列入“跨世紀綠色工程規劃”。

(4)履行國際公約,為保護全球大氣環境控制大氣污染物排放﹐這是控制大氣污染進行廢氣處理的第四個層次。

①履行《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書(修訂本)》,保護臭氧層﹑國務院批準的《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰方案》已進人實施階段。“九五”期間要繼續與有關國際組織密切合作,認真實施淘汰計劃,按規定期限控制和禁止“消耗臭氧層物質”(ODS)的生產、進口和使用。從1995年開始,除特殊場合外,禁止使用哈龍類滅火器;1998年在氣溶膠行業(除醫藥用氯氟經驅霧劑外)淘汰ODS;2000年在泡沫塑料行業(除冰箱及硬質聚氨酯外)淘汰 ODS。

②開展有關溫室氣體排放的研究和活動大力開展節能工作,提高能源利用效率,逐步改善能源結構,減少溫室氣體排放。采取多種措施減少農牧業的溫室氣體排放,回收利用工業CO廢氣。同時,開展植樹造林,擴大森林資源,增加對CO的吸納能力。

從上面的闡述可以看出,廢氣處理工程從污染源單項處理→城市大氣污染綜合防治→面臨4個層次的目標和任務,面向區域、面向全球,確實進入了一個新階段,需要努力開拓進取,創造新局面。

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