從生態(tài)環(huán)境部4月新聞發(fā)布會看蘭炭清潔高效的重大作用

近年來，我國大氣污染格局發(fā)生了深刻變化，PM2.5與臭氧（O3）成為影響我國城市和區(qū)域空氣質(zhì)量的主要空氣污染物，二者協(xié)同控制已成為我國空氣質(zhì)量改善的焦點和打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的關(guān)鍵。

答案是否定的。2019年，據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的重點區(qū)域和 74 個城市空氣質(zhì)量狀況顯示，夏季以臭氧為首要污染物的超標天數(shù)超過了PM2.5，位居第一。根據(jù) 2018 年 5 月 31 日發(fā)布的《2017中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，2017年京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域地級城市及直轄市、省會城市和計劃單列市的74個城市全年臭氧污染天數(shù)占全年污染天數(shù)的43.1%。如今，臭氧污染已經(jīng)成為多個城市的首要污染物，許多民眾也都開始注意和重視這類問題。

酸雨、光化學煙霧和大氣能見度等對流層污染現(xiàn)象的重要組成部分是臭氧，臭氧化學活性較高，通常介入到大氣光化學反應中，將排放的交通廢氣、染料廢氣中含有NOx和揮發(fā)性有機物VOCs有機結(jié)合在一起，在太陽輻射后，經(jīng)由一系列光化學反應生成二次污染物——— 臭氧。

研究表明，平流層的臭氧主要分為兩類，一類是天然源，指的是對流層臭氧的輸入；另一類是人為源，指的是由光化學反應產(chǎn)生的臭氧。臭氧的前體物主要包括一氧化碳、一氧化氮以及具有揮發(fā)性的有機物等，O3的人為源包括交通運輸、石油化工行業(yè)、燃煤電廠等，這些污染源排放的O3前體物經(jīng)光化學反應產(chǎn)生O3。

NOx與O3關(guān)系：NOx主要來源于機動車尾氣、燃煤及石油化工等排放，作為參與O3形成過程中重要的介質(zhì)之一，它的濃度變化將直接影響到臭氧污染水平。

CO與O3關(guān)系：根據(jù)光化學循環(huán)鏈式反應原理，大氣污染中的CO同時消耗NO，間接促進了O3的生成率。

VOCs與O3關(guān)系：VOCS是環(huán)境空氣中廣泛存在的一類化合物，它對區(qū)域性大氣O3污染、PM2.5污染具有重要貢獻。

談到臭氧濃度節(jié)節(jié)攀升的原因，劉炳江說，首先是臭氧前體物NOx和VOCs的排放量依舊居高不下。近年來，高架源（工廠煙囪等產(chǎn)生高空排放的污染源）的NOx治理有一定成效，但移動源和大量工業(yè)爐窯的NOx排放下降不顯著。VOCs防治也面臨排放源點多、分散，治理基礎(chǔ)薄弱的問題。

臭氧作為光化學煙霧以及強氧化劑的主要組成，大氣臭氧污染會極大地危害人類健康以及動植物的生長，會給社會發(fā)展帶來不可估量的損失，在20世紀50年代，在美國洛杉磯 由于光化學煙霧導致了很多人員的死亡。近些年來，在我國也出現(xiàn)了各種臭氧污染事件，有研究表明，大氣臭氧污染不僅會導致呼吸道疾病，同時還會引發(fā)心血管疾病，此外還會對農(nóng)作物的生長造成損害。據(jù)不完全統(tǒng)計，由于臭氧污染造成的農(nóng)作物損失在180億美元以上，而到2030年，預計會達到 350億美元。臭氧污染對全球糧食產(chǎn)量造成了嚴重損害，因此，加強臭氧污染防治具有重要的現(xiàn)實意義。

為了解沈陽市空氣細顆粒物的污染特征及主要來源，中國環(huán)境科學院等，于2015年2月、5月、8月和10月在沈陽市采集PM2.5樣品，對PM2.5質(zhì)量濃度及其化學組分進行測定，結(jié)果顯示，沈陽市富集因子值最高的元素來自于燃煤、交通污染、工業(yè)排放等污染源，正交矩陣因子分析(PMF)結(jié)果表明：PM2.5結(jié)果中燃煤源、二次源、工業(yè)源、揚塵源和交通源的貢獻比分別為33.4%、27.2%、16.7%、11.5%、11.2%。燃煤煙塵等固定源對沈陽市PM2.5的貢獻較大。

研究表明，PM2.5與臭氧的生成存在著復雜的聯(lián)系，二者不僅具有共同的前體物，而且在大氣中通過多種途徑相互影響。PM2.5與臭氧的生成具有共同來源，NOx和VOCs是二者生成的共同前體物，通過氣體顆粒物轉(zhuǎn)化過程形成的SIN（二次無機氣溶膠)和SOA等與臭氧的形成存在相互依存的關(guān)系，氣溶膠進而影響光化學輻射通量，從而影響光化學反應過程及臭氧的生成。

如上圖所示，由于蘭炭的比表面積增大，在燃燒過程中蘭炭自脫硫反應更易發(fā)生，更有利于N與其他自身含有的氧化物發(fā)生反應，在一定程度上減少了SO2和NOx的排放。同時，由于蘭炭表面空隙率增大，燃燒后的灰渣可以吸附更多的SO2和NOx，加上蘭炭本身硫、氮含量很少，因此燃燒后有害物質(zhì)的排放量明顯減少。由于蘭炭的含灰量很少，煙塵的排放量也明顯減少。據(jù)統(tǒng)計，每燃燒1t蘭炭，可以減少向大氣中排放CO2 1.106kg、SO2 6.1kg、NOx 5.1kg。

燃煤電站鍋爐直接燃燒煤炭，資源利用效率較低。蘭炭作為一種新型清潔環(huán)保燃料，是煤熱解三相產(chǎn)物中的固體產(chǎn)物，將其用作動力煤實現(xiàn)了煤炭的分級分質(zhì)利用。同時蘭炭用于電站鍋爐符合國家政策對電站低污染排放的要求，規(guī)模化應用后可消化千萬噸蘭炭產(chǎn)能，實現(xiàn)發(fā)電企業(yè)和蘭炭企業(yè)互利共贏。

電站鍋爐燃用蘭炭具有減輕爐內(nèi)結(jié)渣、大幅降低煙氣污染物生成量、對低熱值煤具有較好替代作用等優(yōu)勢。將蘭炭按一定比例與動力煤摻混后使用作為動力燃料在電廠大規(guī)模發(fā)電，貧煤鍋爐可摻燒質(zhì)量分數(shù)50％以上的蘭炭；無煙煤鍋爐可摻燒質(zhì)量分數(shù)30％的蘭炭；煙煤鍋爐可摻燒質(zhì)量分數(shù)30％~50％的蘭炭。

采用中低溫干餾工藝生產(chǎn)蘭炭，實現(xiàn)了由固體能源向固體、液體、氣體三種形式能源的高效轉(zhuǎn)化，對于資源利用來說，開辟了高效靈活利用資源的途徑。隨著先進工藝技術(shù)的不斷運用，特別是循環(huán)經(jīng)濟理念的融人滲透，在過去單純以蘭炭生產(chǎn)為主的模式上，蘭炭產(chǎn)業(yè)逐步拓展下游產(chǎn)業(yè)鏈，對其他兩種產(chǎn)品煤焦油和焦爐煤氣進行了綜合利用，形成了煤焦油加氫、焦爐煤氣綜合利用、氨水提取高附加值產(chǎn)品等新的產(chǎn)業(yè)模式，既有效解決了污染問題，又做到物盡其用，極大地提高了煤炭資源的綜合利用效率和蘭炭產(chǎn)業(yè)自身的經(jīng)濟效益。與燃燒、發(fā)電、液化制油、氣化制甲醇等多種原煤利用路徑相比，蘭炭產(chǎn)業(yè)熱利用效率最高，而且可以得到其他多種產(chǎn)品，可以說，蘭炭產(chǎn)業(yè)既是煤化工、也是油化工。

將干餾煤氣凈化處理進行能源綜合利用，是走企業(yè)發(fā)展集約化、效益型的一個重大舉措，是貫徹國務院《關(guān)于進一步開展資源綜合利用的意見》精神的具體措施，不但給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益，也解決工業(yè)蘭炭在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生尾氣所造成的污染問題，完全符合國家的資源綜合利用節(jié)能、減排政策。與傳統(tǒng)的半焦廠荒煤氣“點天燈”排放相比，具有節(jié)約能源、減少溫室氣體排放、保護環(huán)境的優(yōu)點。

煤氣凈化技術(shù)首先著眼于從蘭炭生產(chǎn)廢煤氣中除去99％以上的焦油和雜質(zhì)，減少煤氣中焦油的含量，提高煤氣的純度；實現(xiàn)煤炭資源高效清潔利用，節(jié)約能源；收集的焦油可直接銷售，增加企業(yè)收入。其次是將尾氣脫硫進行再次利用，回收有用的硫資源，不但解決了工業(yè)蘭炭在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生煤氣所造成的污染問題，且提高了項目的經(jīng)濟吸引力，促進了蘭炭行業(yè)的清潔生產(chǎn)、實現(xiàn)循環(huán)利用；蘭炭生產(chǎn)的干餾煤氣經(jīng)治理后各項指標可以達到《蘭炭行業(yè)清潔生產(chǎn)標準》( DB61／T 423—2008) 的要求，并可回用于能源氣。

以60萬噸/年蘭炭生產(chǎn)系統(tǒng)為例，一年可產(chǎn)蘭炭60萬噸，煤焦油6萬噸，干餾煤氣約6.0億m3。其中蘭炭、焦油進入市場銷售，干餾煤氣如沒有凈化處理直接高空排放，嚴重污染環(huán)境，每年僅此一項造成直接經(jīng)濟損失1350萬元。將6.0億m3／年的干餾煤氣凈化處理后，用于發(fā)電或用作原料氣、燃料氣配套建設綜合利用工程，不僅可利用排放的“廢氣”減輕對環(huán)境的污染，是環(huán)境保護的重要組成部分，還可以增加企業(yè)收益、降低生產(chǎn)成本，安排閑置人員，是企業(yè)走環(huán)保產(chǎn)業(yè)及可持續(xù)發(fā)展之路的必然選擇。

蘭炭生產(chǎn)企業(yè)主要集中在陜西、內(nèi)蒙古、山西、寧夏、青海等省份，國內(nèi)蘭炭總產(chǎn)能已超1億噸，其中用于電石和鐵合金行業(yè)約3000萬噸；化肥造氣行業(yè)約1500萬噸，冶金行業(yè)約 3000萬噸。蘭炭產(chǎn)能巨大，其高效利用對國民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護具有促進作用。