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炼焦生产大气污染物排放特征研究

李从庆  
【摘要】: 中国是世界主要的焦炭生产和出口国。炼焦生产工艺包括土焦炉、改良型土焦炉、清洁无回收焦炉和机械化焦炉等。土焦是国家严格禁止的生产工艺。无回收焦炉环境清洁较好,但直接燃烧焦煤炼焦,浪费部分资源,且炉龄较短。相比而言,大型机械化炼焦,炉龄长,污染物排放量较低,节约能源。2006年全国机焦占88.28%,已处于主导地位。焦炭主要用于炼铁,典型的机械化炼焦厂生产工序包括装煤、出焦、熄焦和筛焦等。本研究选择现在较为先进的6m焦炉的机械化焦化厂开展实测,设计焦炭产量为110万吨/年,熄焦为干熄焦,装煤、出焦和熄焦有配有除尘地面站。该焦化厂从规模和环境污染防治措施上讲,都属于较为先进的炼焦工艺,是近几年新建焦化厂的典型模式,是目前产业政策中鼓励发展的工艺,具有重要研究意义。 测试的内容包括:焦炉顶TSP、BaP(苯并[a]芘)、BSO(苯可溶物)和NMHCs(非甲烷碳氢化合物),得出炼焦生产无组织排放的大气污染物浓度水平。装煤、出焦和熄焦各工序则包括其烟气中主要排放的SO_2、CO、总烟尘及基本烟气参数;荷电低压撞击器ELPI(electrical low pressureimpactor)分别用Al膜、teflon膜、石英膜采集分粒径颗粒物样品进行离子、元素、OC(有机碳)、EC(元素碳)分析,得出各工序烟气颗粒物分粒径成分组成,也采集NMHCs样品。通过碳数分布及BETX等分析得出炼焦生产NMHCs排放特征。另外采集了一个厂区附近环境样品以作比对。本研究主要得出以下结论: 1.6m焦炉焦炉顶大气污染物浓度除1个样品BSO略大于国家二级标准外,其他均远低于国家标准。TSP和BSO排放水平与其他研究中4.3m焦炉相当。装煤、出焦和熄焦各工序烟尘排放浓度相比大气污染物综合排放标准排放浓度都较低。 2.通过煤的工业分析,煤中约95%的挥发分由于炼焦生产释放出来。炼焦生产各工序烟气及焦炉顶样品共检测出51种NMHCs,主要为烷烃、环烷烃、烯烃和苯系物及乙炔。装煤CH_4和NMHCs排放量远高于其他测点,装煤中乙烯远高于其他组分。出焦主要为苯系物;熄焦NMHCs排放相对较低,以烷烃和乙炔为主;焦炉顶苯系物浓度较高。 3.通过对各工序及焦炉顶NMHCs组分分析,得出炼焦生产NMHCs主要排放组分为乙烯、苯、乙烷、丙烯、甲苯、丙烷、丁烯等。对焦炉顶NMHCs的碳数分布及苯系物BTEX特征分析,说明炼焦生产NMHCs排放特征主要是炼焦生产大气污染物排放中苯含量较高。 4.由实测数据,计算得出炼焦生产各工序大气污染物排放因子,包括SO_2、CO、烟尘、CH_4和NMHCs,以及各工序NMHCs分组分排放因子。装煤CH_4和NMHCs排放远大于出焦和熄焦,其排放因子分别达到154.50和56.84g/t-焦。装煤NMHCs主要为乙烯、乙炔、乙烷、丙烯、苯、甲苯、苯乙烯等。出焦NMHCs主要组分则以苯、甲苯、乙炔、间/对二甲苯为主。熄焦NMHCs排放因子相比装煤和出焦更低,以乙炔、乙烷、异戊烷及乙烯为主。 5.装煤、出焦熄焦PM_(10)排放浓度分别为0.244mg/m~3,0.522 mg/m~3,0.238 mg/m~3:各工序PM_(10)中都以PM_(2.5)以下的细颗粒为主。装煤PM_(10)中主要成分为OC、Si、SO_4~(2-)、Ca。出焦PM_(10)中主要包含EC、OC、Ca、K、Al。熄焦PMi_(10)中主要包含OC、Ca。PM_(2.5)与PM_(10)主要成分基本一致。


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