（环境科学专业论文）炼焦生产大气污染物排放特征研究.pdf

西南大学硕士学位论文摘要 炼焦生产n m h c s 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s 0 2 、c o 、烟尘、c h 4 和 n m h c s ，以及各工序n m h c s 分组分排放因子。装煤c h 。和n m h c s 排放远大于出焦和熄焦，其排 放因子分别达到1 5 4 5 0 和5 6 8 4 卧一焦。装煤n m h c s 主要为乙烯、乙炔、乙烷、丙烯、苯、甲苯、 苯乙烯等。出焦n m h c s 主要组分则以苯、甲苯、乙炔、间x 寸- - 甲苯为主。熄焦n m h c s 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、出焦和熄焦p m l o 排放浓度分别为0 2 4 4 m g m 3 ，0 5 2 2m g m 3 ，0 2 3 8m g m 3 ：各工序p m i o 中都以p m 2 5 以下的细颗粒为主。装煤p m l o 中主要成分为o c 、s i 、s 0 4 2 一、c a 。出焦p m l o 中主要 包含e c 、o c 、c a 、k 、a 1 。熄焦p m l o 中主要包含o c 、c a 。p m 2 5 与p m i o 主要成分基本一致。 关键词t 炼焦生产非甲烷碳氢化合物排放因子颗粒物粒径分布 两南大学硕十学位论文 a b s t r a c t c h a r a c t e r i z a t i o no f a i rp o l l u t a n t se m i t t e df r o mc o k i n g ，p r o d u c t i o n a p p l i c a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：c o n g q i n gl i s u p e r v i s o r ：p r o f h a n gl i d r z h i g a n gx u e a b s t r a c t c h i n ai st h em a i np r o d u c e rm a de x p o r t e ro fc o k ei nt h ew o r l d c o k i n gp r o d u c t i o np r o c e s si n c l u d e st h e e a r t hc o k eo v e n ，t h ei m p r o v e m e n te a r t hc o k eo v e n ，c l e a nn o n - r e c y c l e sc o k eo v e n ，t h em e c h a n i z e dc o k e o v e na n ds oo n i n d i g e n o u sc o k i n gt e c h n o l o g yh a sb e e nb a n n e d n o n - r e c y c l i n gc o k eo v e ne n v i r o n m e n ti s q u i t eb e t t e r b u ti td i r e c t l yb u m sc o k i n gc o a l ，w a s t e sp a r t i a lr e s o u r c e s ，a n dt h ef u r n a c el i n i n gd u r a t i o ni s s h o r t 。i nc o n t r a s t ，t h el a r g e - s c a l em e c h a n i z e dc o k i n gf u m a c el i n i n gd u r a t i o ni sl o n g ，p o l l u t a n te m i s s i o n s a r el o wa n di ts a v e se n e r g y i n2 0 0 6 ，m e c h a n i z e dc o k i n ga c c o u n t sf o r8 8 2 8 t h em e c h a n i z e dc o k eo v e n h a sb e e ni nt h ed o m i n a n tp o s i t i o n t h ec o k em a i n l yu s e si ns m e l t i n gi r o n ，t h et y p i c a lm e c h a n i z e dc o k i n g p r o d u c t i o np r o c e d u r ei n c l u d i n gt h ec o a l i n g ，c o k ed i s c h a r g e ，c o k eq u e n c h i n ga n ds oo n i nt h i ss t u d y , ac o k i n gp l a n tw h i c hh a sm o r ea d v a n c e d6 mm e c h a n i z e dc o k eo v e n ，t h ed e s i g n e dc o k e o u t p u ti sl ，10 0 ，0 0 0t o n s y e a r s ，c o a l i n g ，c o k ed i s c h a r g e ，c o k eq u e n c h i n ga r ee q u i p p e dw i t hd u s tr e m o v a l g r o u n ds t a t i o n c o k eq u e n c h i n gi sc o k ed r yq u e n c h i n g w ec a l lt a k et h i sa st h en e w l yb u i l tc o k i n gp l a n t m o d e li nr e c e n ty e a r s ，a n di t se n c o u r a g e db yo u rc o u n t r y , a n di ti so f s i g n i f i c a n c et os t u d yi t t e s t si n c l u d e ：t s p 、b a p 、b s oa n dn m h c so ft h e t o p o f c o k eo v e n ，c o n c e n t r a t i o no f n o n o r g a n i z a t i o na i rp o l l u t a n te m i s s i o n si nc o k i n gp r o d u c t i o n c o a l i n g ，c o k ed i s c h a r g e ，c o k eq u e n c h i n g p r o c e s si n c l u d e si t sm a j o re m i s s i o n ss 0 2 ，c o ，t o t a ld u s ta n db a s i cg a sp a r a m e t e r s ；e l p i ( e l e c t r i c a ll o w p r e s s u r ei m p a c t o r ) w a su s e dt oc o l l e c t e ds i z ed i s t r i b u t i o n so fp a r t i c l e sw i t ha l u m i n i u mm e m b r a n e ，t e f l o n m e m b r a n ea n dq u a r t zm e m b r a n e ，t h e nt o a n a l y s i so fi o n se l e m e n t sa n do c ( o r g a n i cc a r b o n ) e c ( e l e m e n t a lc a r b o n ) s e p a r a t e l y w ec a ne d u c et h ec o m p o s e so fs i z ed i s t r i b u t i o n so fp a r t i c l e s a l s oc o l l e c t n m h c sa tp r o d u c t i o n c o a l i n g ，c o k ed i s c h a r g ea n dc o k eq u e n c h i n gp r o c e s s d r a wac o n c l u s i o n o f n m h c se m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft h ev a r i o u sp r o c e s s e si nc o k i n gp r o d u c t i o nb yt h ec a r b o nn u m b e r d i s t r i b u t i o na n a l y s i s ，b e t xa n a l y s i sa n ds oo n i na d d i t i o n ，w ec o l l e c t e ds a m p l e sn e a rt h ef a c t o r y f o r c o m p a r i s o n t e s tr e s u l t so ft h ea n a l y s i sa r ea sf o l l o w s ： 1 g e n e r a l l ys p e a k i n g ，t s p , b s o ，b a p , n m h c so f6 mc o k eo v e no nt h et o po fc o k eo v e nw e r ef a r b e l o wn a t i o n a ls t a n d a r d s ，i na d d i t i o nt oas a m p l ec o n c e n t r a t i o no fb a pw a s s l i g h t l yl a r g e rt h a nt h en a t i o n a l i i i 西南大学硕十学何论文 a b s t r a c t s t a n d a r d s ，t s pa n db s 0w e r ea l m o s tt h es a m e w i t ht h er e s u l t so fo t e r sr e s e a c h sh a v eb e e ni n s t a l l e dw i t h t h eb a gf i l t e r d u s tr e m o v a le f f i c i e n c y , t h ed u s te m i s s i o nc o n c e n t r a t i o ni n c o a l i n g ，c o k ed i s c h a r g ea n d c o k eq u e n c h i n gp r o c e s sw e r es m a l l e rt h a ni n t e g r a t e de m i s s i o ns t a n d a r do fa i rp o l l u t a n t s 2 t h r o u g hi n d u s t r ya n a l y s i so fc o a l ，a b o u t9 5 o ft h ev o l a t i l em a t t e rr e l e a s e da sar e s u l to fc o k i n g p r o d u c t i o n n m h c sw e r ed e t e c t e dt o pf i f t y - o n ek i n d so fn m h c s ，m a i n l ya l k a n e s ，c y c l o a l k a n e s ， o l e f i n s ，b e n z e n e ，a n da c e t y l e n e c h 4a n dn m h c se m i s s i o n so fc o a l i n gw e r em u c hh i g h e rt h a nt h eo t h e r m e a s u r i n gp o i n t s ，a b o u t1 0 0t i m e sm o r et h a nc o k ed i s c h a r g e sa n dc o k eq u e n c h i n g s ，m a i nn m h c s e m i s s i o n so fc o a l i n gw a sa l k e n e s ，a c c o u n t i n gf o r8 7 ；i t sa l k a n e s ，b e n z e n e sa n da c e t y l e n e se m i s s i o n s w e r em u c hh i g h e rt h a nt h eo t h e rp r o c e s s e s ；c o a l i n ge m i s s i o nc o n c e n t r a t i o no fe t h y l e n ei sm u c hh i g h e rt h a n o t h e rc o m p o n e n t s ；i t sm a i n l yb e n z e n e si nt h ec o k ed i s c h a r g e s ：n m h c se m i s s i o n sf r o mc o k eq u e n c h i n g w a sl o w e r , a l k a n ea n da c e t y l e n em i a n l y ；t o po f c o k eo v e n ，a r o m a r i c s c o n c e n t r a t i o nw e r eh i g h e rt h a nt h e a l k a n e s ，a l k e n e sa n da c e t y l e n e 3 t h r o u g ht h ep r o c e s s e sa n dt h et o po fc o k eo v e nc o m p o n e n t so fn m h c sa n a l y s i s ，m a j o rn m h c s e m i s s i o n sf r o mc o k ep r o d u c t i o nw e r eb e n z e n e ，e t h a n e ，e t h y l e n e ，p r o p y l e n e ，t o l u e n e ，p r o p a n e ，b u t e n e ，e t c n m h c sa n da r o m a r i c se m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fc o k i n gp r o d u c t i o nw e r ed i f f e r e n tf r o mo t h e re m i s s i o n s o u r c e sa n a l y s i so ft h ec a r b o nn u m b e rd i s t r i b u t i o na n db e t x ，m a i n l yd u et oc o k i n gp r o d u c t i o no fh i g h c o n c e n t r a t i o n so fb e n z e n ee m i s s i o n s 4 t h ec o k ep r o d u c t i o np r o c e s se m i s s i o nf a c t o r so fa i rp o l l u t a n t sc a l c u l a t e db yt h em e a s u r e dd a t a ， i n c l u d i n gs 0 2 ，c o ，t s p , c h 4a n dn m h c s ，a sw e l la sc o m p o n e n t so fn m h c s c h 4a n dn m h c s e m i s s i o n so fc o a l i n gw a sm u c hl a r g e rt h a nt h ec o k ed i s c h a r g ea n dc o k eq u e n c h i n g ，t h ee m i s s i o nf a c t o r s w e r e1 5 4 5 0g t - c o k ea n d5 6 8 4 9 t c o k er e s p e c t i v e l y n m h c so fc o a l i n gw e r em a i n l ye t h y l e n e ，a c e t y l e n e ， e t h a n e ，p r o p y l e n e ，b e n z e n e ，t o l u e n e ，s t y r e n ea n ds oo n t h em a i nn m h c sc o m p o n e n t so fc o k ed i s c h a r g e w e r eb e n z e n e ，t o l u e n e ，a c e t y l e n e ，o p x y l e n e c o k eq u e n c h i n gn m h c se m i s s i o nf a c t o r sw e r el o w e r c o m p a r e do fc o a l i n ga n dc o k ed i s c h a r g e ，m a i n l ya c e t y l e n e ，e t h a n e ，i s o - p e n t a n ea n de t h y l e n e 5 p m i oe m i s s i o n sf r o mc o a l i n g ，c o k ed i s c h a r g ea n dc o k eq u e n c h i n gw e r e0 2 4 4 m g m 3 ，0 5 2 2m g m 3 ， 0 2 3 8r a g m 3 ；t h em a j o rc o m p o n e n t so f p m l of r o mc o a l i n gw e r eo c ，s i ，s 0 4 2 t h i ss h o w st h a ti t s m a i n l yp m 2 5i np m l 0 p m i o i nt h ec o k ed i s c h a r g em a i n l yc o n t a i n se c ，o c ，c a ，k ，a i p m i oi nc o k e q u e n c h i n gc o n t a i n so c ，c am a i n l y , k e y w o r d s ：c o k ep r o d u c t i o n ，n m h c s ，e m i s s i o nf a c t o r ，s i z ed i s t r i b u t i o n so fp a r t i c l e s i v 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了标注。 学位论文作者： 历小及 签字日期： 年月3 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅。本人授权西南大学研究生部可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：拆保密，口保密 期限至年月止) 。 学位论文作者签名：鸯肚礼导师签名： 签字魄1 年f 月多日 签字日期 西南大学硕十学位论文第1 章文献综述 ! i ii 曼鼍鼍曼! ! 曼! 曼! 曼! ! 曼曼! ! 曼曼皇曼曼曼曼曼皇! ! 皇皇曼皇苎皇鼍曼曼! ! 曼曼皇曼曼曼曼! ! 曼! 曼! 曼! 曼曼曼! ! 曼曼曼曼! ! 曼曼! ! ! ! 曼! 曼! ! 曼! 曼苎曼 第1 章文献综述 1 1 炼焦生产污染物排放研究现状 炼焦生产释放污染物是焦化厂区污染和周围大气污染的重要来源，国内外对焦化生产大气污染 物排放也已做了很多研究。据r o m u n d s t a n d 等( 1 9 9 8 ) 报道，1 9 6 4 - 1 9 8 8 年在挪威炼焦厂生产运转期 间，焦炉顶空气中多环芳香烃( p a h s ) 、碳颗粒和石英颗粒浓度均值分别为3 0 0 + 2 5 4 p g m 3 、 1 6 2 士1 8 2 m g m 3 、2 4 0 m g m 3 ，另外还含有大晕的c o 、砷、苯及苯并【a 】芘等。 炼焦大气污染物通过扩散对周围地区环境造成了严重危害。据测定焦碳生产地区t s p ，s 0 2 ， b a p 日均最大值超过了g b 3 0 9 5 1 9 9 6 二级标准值的1 0 ，2 5 和1 1 1 倍：焦化厂周围土壤中苯、甲苯、 二甲苯等苯系物总含量在1 4 6 - - 2 4 2 1 6m g k g ：植物叶片覆盖物中苯系物含量高达8 8 3 3 0 m g k g ( 杨 国栋，2 0 0 0 ) 。 据估算生产每n 屯土焦排放3 0 0 5 0 0 m 3 废气，其中烟尘5 k g 、c o0 3 3 k g 、s 0 2o 0 2 k g 、h 2 so 5 4 k g 、 苯系物o 1 6 k g 、挥发酚0 2 k g 、氰化物0 0 7 k g ( 杨国栋，1 9 9 8 ) 。池春月( 2 0 0 4 ) 估算了机焦主要大气 污染物排放量：分未治理，部分治理和治理情况下，烟尘：8 0 ，4 6 2 ，1 5 9 k g t ；s 0 2 ：4 6 1 ，4 5 9 4 ， 4 5 7 7 k g t ：b a p ：8 2 x 1 0 5 ，4 9 2 1 0 - 5 ，1 6 4 x 1 0 5 k ：g t 。何秋生( 2 0 0 6 ) 对一些焦化的实测显示：土焦 炉烟尘排放为1 2 1 3 8 5 k g t 一焦，明显高于机焦炉和热回收焦炉( o 1 4 - 3 8 5 k g t 一焦) 。 1 2 炼焦p a h s 扫 e 放 炼焦生产过程中排放大量苯系物、多环芳烃( p a h ：) 、挥发性有机物。对人体健康带来不利影 响，v o c s 参与光化学烟雾。焦化行业是职业病的高发行业，我国是世界最大的焦炭生产国，焦化 产业从业人数已超过4 0 万人，其中约2 3 集中于9 4 , 型焦化企业( 李国瑞，2 0 0 7 ) 。 多环芳烃( p a h s ) 是最早被发现和研究的致癌类化合物之一，其中的苯并 a 芘( b a p ) 、苯并( 1 ( ) 荧 葸、苯并( g ，h ，i ) 、二苯并( a ，h ) 葸、苯并( b ) 荧葸、荧葸等都有不同程度的致癌性。( 段小丽等，2 0 0 8 ) 多环芳烃( 即p a h s ) 来源于有机物热解或不完全燃烧。因此，焦化厂是多环芳烃的重要人为源之一， 生成的多环芳烃常以非点源排放的形式进入环境空气中。而多环芳烃中的b a p 是已发现的2 0 0 多种 多环芳烃中最主要的环境和食品污染物，而且污染广泛，致癌性强。朱先磊( 2 0 0 1 ) 等对比了炼焦 与煤烟型污染及机动车型污染多环芳烃排放特征，认为焦化厂的污染水平基本高于这两者，作者得 出的焦化厂多环芳烃成分谱所对应的轮廓图和燃煤污染成分谱类似。 杨洪彪等( 2 0 0 4 ) 的研究表明焦炉工人受多环芳烃中b a p 空气日均暴露浓度为0 5 1 7 9 9 m 3 ， 且日均暴露浓度有近9 9 来自p m l o o 王静( 2 0 0 3 ) 等对不同生产工序环境空气中1 2 种p a h s 的分 析得出其浓度大小依次为：山焦处 焦炉顶 大门口 熄焦处，浓度最高达到1 0 5 4 9 9 m 3 ，焦炉顶和 出焦处空气中b a p 浓度远高于煤烟和交通干线。其研究中还对焦化空气中p a i l s 的健康风险进行了 评价，焦化厂区p a h s 污染十分严重，对周边环境造成恶劣影响；根据毒性矫正后的工人日p a h 。暴 露率为3 1 0 0 1 3 。7 1 3 9 9 m 3 ，在下风向l k m 处的1 2 种p a h s 浓度仍达到9 7 4 1 p g m 3 。 两南大学硕士学位论文 第1 章文献综述 1 3n m h c s 相关研究 炼焦煤在热解或不完全燃烧过程中，释放大量挥发性有机物( v o c s ) 。v o c s 的种类很多，如 芳香烃( 苯、甲苯、二甲苯等) 、脂肪烃( 丁烷，乙烷等) 、卤代烃( 四氯化碳、氟里昂等) 、醇( 甲醇、乙 醇等) 、醛( 甲醛、乙醛等) ，酮( 丙酮等) 、醚( 乙醚等) 、酯( 乙酸乙酯等) 等都属于v o c s 的范畴。目前 所关注的挥发性有机物主要包括c 2 - - c 1 0 的非甲烷碳氢化合物( n m h c s ) 、挥发性的卤代烃和其它一 些含杂原子( 氧、硫等) 的挥发性有机物( 何秋生，2 0 0 6 ) 。b a i l e y 等( 1 9 9 0 ) 对机动车尾气中的v o c s 分析结果表明，其主要成分是单环芳烃和低碳数链烃。以苯系物为代表的v o c s 广泛分布在空气中， 有的本身以气态形式逸散在空气中，有的则吸附在颗粒物上以气溶胶的形式飘浮在空气中。 非甲烷烃( n m h c s ) 是人气中重要的一类挥发性有机物，通常是指除甲烷以外的所有可挥发的 碳氢化合物，主要是由一些c 2 - - c 1 0 的直链烃类( 烷烃、烯烃和炔烃) 、单环芳烃( 如苯、甲苯) 、环烷 烃和萜烯类( 如异戊二烯和单萜烯) 等组成。不同非甲烷烃类化合物大气化学反应活性差异较大，它 们的大气寿命从几个月到数小时甚至数分钟不等。大气中n m h c s 的含量虽微( 一般为1 0 母级或更 低) ，但它是现代工业城市中的一种主要大气污染物，是产生光化学烟雾的要素之一，对大气化学 过程以及人体健康均有着重要影响。大气中可挥发性烃类占v o c s 的8 0 ( 李龙风，2 0 0 8 ) 。 非甲烷烃种类很多，因米源各异。其中排放量最大的是由自然界植物释放的萜烯类化合物，约占 总量的6 5 。但人为排放的n m h c s 主要是活性较强的烯烃、炔烃、低级芳香烃等化合物，对生态 系统的影响远远大于天然植物放出的萜烯化合物。非甲烷烃的人为源主要来自汽油燃烧( 3 8 5 ) ， 焚烧( 2 8 3 ) ，溶剂蒸发( 1 1 3 ) ，石油蒸发与运输损耗( 8 8 ) 和废物提炼( 7 1 ) 。( 孙东晓，1 9 9 6 ) n m h c s 大都具有较强的化学活性，受大气紫外线照射会很快被大气中氢氧基 o h 氧化，产生成 分复杂的过氧化碳氢化物( o x h c s ) ，造成光化学污染。o x h c s 可进一步将n o 氧化为n 0 2 ，使白天大 气边界层0 3 浓度增加。由于n m h c s 消耗了大气中的【o h 】，会使大气c h 4 浓度增加。研究表明， n m h c s 不仅仅是大气o ，的重要前体物之一，还是大气含碳气溶胶的重要来源。王木林等对北京地 区大气v h c ( 可挥发性烃类化合物) 的观测，t v h c s 的平均浓度为3 6 4 3 + 9 9 3 p g ，n 1 3 ：1 1 月份浓度最 高，为5 4 6 9 土3 5 3 5 9 9 m 3 ，8 月份浓度最低，为2 5 1 8 士1 5 2 4 1 t g m 3 ；采暖季比非采暖季高3 0 ，城区比郊 区高1 0 ；有明显的日变化。初步分析发现。机动车尾气排放和气象条件是造成北京地区大气v h c s 污染的两个最主要因素( 王木林，2 0 0 5 ) 。 王伯光等( 2 0 0 4 ) 从1 9 9 8 年9 月至2 0 0 1 年4 月期间对珠江三角洲大气中的v o c s 进行了比较 全面的研究，其结果表明：珠江三角洲大气v o c s 总体浓度水平较高，n m h c s 的浓度( c ) 变化范围在 0 0 2 - 4 3 9 1 m u m 3 之间，n m h c s 的平均值最低值在5 月份为o 1 1m l m 3 ，最高值在7 月份为o 6 7 m l m l m 3 ，变化幅度将近7 倍。全年的平均浓度依次为饱和烷烃2 5 2 x1 0 一，烯烃7 8 3 1 0 一，炔烃( 乙 炔) 1 0 一，单环芳香烃1 7 5 1 0 9 ，卤代烷4 7 l o 一，卤代烯烃5 7 1 0 一，卤代芳香烃3 7 x 1 0 9 和含氧 有机化合物2 5 7 1 0 一，所占的百分比依次为：1 5 6 ，4 8 7 ，1 0 9 、2 9 、3 6 、2 3 和1 6 o 。 张靖等对北京市大气中挥发性有机物的组成特征研究中，其中主要成分是饱和烷烃( 3 3 ) 、芳 2 两南大学硕士学位论文第1 章文献综述 香烃( 2 1 ) 、烯烃( 1 6 ) 、卤代烷烃( 2 0 ) 、卤代烯烃( 9 ) 和卤代芳香烃( 1 ) ，总v o c s 平均 质量浓度为( 1 6 3 1 7 士3 9 1 0 ) 峙m 3 。检出物中有5 4 种有毒有害的物质，主要成分是苯系物和卤代烃， 其中苯。甲苯，丙烯，1 ，3 丁二烯，氯乙烯和1 ，2 二氯乙烷是含量最高的组分( 张靖，2 0 0 4 ) 。 炼焦烟气相比汽车尾气、l p g 、天然气和油漆等污染源，v o c s 排放中苯含量相对较高。机焦 炼焦过程甲烷排放因子为2 2 8 5 + 5 6 1 趴一焦：n m h c s 排放在地面站和烟囱烟气中分别为5 5 8 3 和 4 8 7 1 6g t 一焦( 何秋生，2 0 0 6 ) 。 1 4 颗粒物粒径分布及其元素、离子等分析相关研究 对颗粒物的研究主要集中在对环境空气中p m l o 和p m 2 5 的研究上。p m l o 是指空气动力学直径 小于l o g m 的颗粒。这种颗粒可以通过呼吸道进入人肺部，不易被排除体外，对人体健康产生极大 危害。大多数国家已规定了空气中p m l o 的质量标准。而p m 2 5 则比表面积更大，易于富集空气中的 有毒有害物质。颗粒物降低了大气能见度，据研究p m 2 5 污染导致美国能见度降低3 0 ( t o o n b ， 2 0 0 0 ) 。美国在1 9 9 7 年颁布了p m 2 5 的空气质量标准，规定年均值为o 0 1 5 i _ t g m 3 ，日均值为o 0 6 5 嵋m 3 ， 中国还没有对p m ：5 的标准。我国对p m 2 5 的监测是零散的、间断的，得到的结果也是局域性的，只 有进行系统的、大规模的研究，才能对我国p m 2 5 的污染状况有清楚的认识( 郝明途等，2 0 0 6 ) 。 王淑兰等( 2 0 0 2 ) 通过采集2 个典型季节不同尺度的颗粒物分析其中2 2 种无机元素的含量， 研究了北京市不同尺度大气颗粒物元素组成的特征。说明北京市大气颗粒物中的元素主要分为地壳 元素、污染元素和双重元素三大类。利用不同污染元素在各种尺度颗粒物中的富集因子，确定了北 京市大气颗粒物具有复合型污染的特征。而广州类似研究说明广州市市区颗粒物元素污染相当严重， 并以p m 2 5 中更明显；与人类活动污染有关的元素更易在细颗粒物中富集，并在远离市中心区更明显； 市中心区和远离市中心区的p m l o 、p m 2 5 污染最严重的元素均是s ，c l ，z n 和p b ，显示了广州市的大 气污染具有煤烟型硫氧化物污染的特点，同时又具有汽车尾气排放污染的特点( 陈呖，1 9 9 9 ) 。而对 上海大气p m 2 5 中c u 、z n 、p b 、a s 等元素的研究( 沈秩等，2 0 0 2 ) ，发现在上海市不同代表城区大 气p m 2 5 中的元素浓度呈现一定的分布特征，存在一定的季节变化规律，其元素的富集因子与国内外 城市颗粒物中元素的富集因子比较，表明c u 、z n 、p b 、a s 等元素在上海市大气p m ：5 中的富集程度 与它们在其他城市大气p m 2 5 中的寓集程度基本处于同一水平。吴国平等( 2 0 0 7 ) 对在1 9 9 5 、1 9 9 6 武汉城区污染点和郊区清洁对照点采集的p m 2 ，( 细颗粒物) 、p m 2 p l o ( 粗颗粒物) 的部分样品作x 荧 光光谱分析，结果表明污染元素等均有明显的富集，且在细颗粒物中的富集更加明显；而地壳元素或 惰性元素则没有富集，相反却在细颗粒物中相对土壤背景值或地壳丰度值有所减少。姬亚芹等 ( 2 0 0 6 ) 对p m l o 中元素的浓度特征和富集特征的研究结果表明：n i 、p b 、c u 、c r 是p m i o 中的主 要超标污染元素；k 、c a 、n a 、m g 、a 1 、s i 、f e 、t i 等8 种元素是p m l o 浓度的主要贡献率元素( 9 2 ) ； 1 9 个元素的富集系数风沙季明显低于非采暖季；c o 、c u 、z n 、b r 、p b 五个元素各季和各站的富集 系数均大于1 0 ，人为源贡献大于自然源，是环境治理的重点元素。 王波等( 2 0 0 8 ) 利用e l p i 对柴油发动机微粒排放测试，说明柴油机微粒排放的粒径分布发现 3 西南大学硕十学位论文 第1 章文献综述 柴油机排放的微粒粒径主要集中在1 9 m 以下，控制小微粒排放将成为控制柴油机微粒排放的主要 方向：刘双喜等( 2 0 0 7 ) 把e l p i 用于重型柴油车车载试验中的p m 测量，发现e l p i 在车载试验的 数据具有较好的重复性，根据颗粒物排放的数量浓度峰值，认为控制l l x m 以下的颗粒物排放是降低 颗粒物排放的研究方向。丛俊等( 2 0 0 6 ) 利用e l p i 对南京城区大气可吸入颗粒物的研究，南京地 区可吸入颗粒物的主要分成是细颗粒( p m 2 5 ) ，粒径主要在0 0 2 8 - 2 3 l g m 的颗粒物质量浓度占可吸 入颗粒物( p m l o ) 的9 8 - 9 9 。 在环境空气研究中也经常对颗粒物中o c 、e c 开展分析，e c 又被称为碳黑或石墨碳，由化石燃 料或木材等生物质的不完全燃烧产生并由污染源直接排放，故e c 只存在于由污染源直接排放的一 次气溶胶中。o c 则包括污染源直接排放的一次有机碳和碳氢化合物通过光化学反应等途径生成盼 二次有机碳( 刘新民，2 0 0 2 ) 。o c ( 有机碳) 与e c ( 元素碳) 并不是严格定义的实体，他们分别代表 极其复杂的种类，o c 代表大量的有机物，包括脂肪簇化合物、芳香簇化合物和酸等，e c 则包含许 多功能基团。包括醇式、酚式、碳酰基和羧基等，它们只具有实验室分析上的意义( 李兴华，2 0 0 6 ) 。 唐小玲等( 2 0 0 6 ) 对广州市荔湾区冬季的大气颗粒物不同粒径中有机碳( o c ) 和元素碳( e c ) 的研究显 示：o c 和e c 主要存在于细粒子中，与o c 相比，e c 则相对更集中于 炼焦生产t s p ，b a p 、b s o 、c h 4 、n m h c s 及其分物种无组织排放浓度水平。 炼焦生产装煤、出焦和熄焦等不同工序排放的气态污染物、烟尘、n m h c s 及其分物种排 放水平和排放因子。 8 两南大学硕+ 学位论文 第2 章引言 炼焦生产装煤、出焦和熄焦等不同工序排放的颗粒物粒径分布及其o c 、e c 、元素和离子 成分。 园i j 技术路线如下： 焦 t s p 、b a p 、b s o ， 炉 - 炼焦生产无! 顶 n m h c s ( 罐，袋，管) 排放浓度水s 环 境 n m h c s ( 罐，袋，管) 一 - - ， ，一烟一基本、数 陡煤i ii 气体污染物、烟尘 烟 囱l 山焦i 颗粒物粒径分布，元素， i 随焦i 离子，o c ，e c i 、t j it ，、，蜊；干靶盘笛、o i n m h o sl 雌，杖，。日， 主要原料、产l 煤，焦炭，除尘器底灰：工业、元素分析 品碡灰样分析i 一外1 ”l 9 两南大学硕+ 学何论文 第3 章实验方案 第3 章实验方案 3 1 测试对象基本信息 所选焦化厂为典型的机械化炼焦厂，设计原料煤消耗量为1 6 0 万吨年，加热用燃料为自产焦炉 煤气和炼铁用高炉煤气总9 7 万吨年，产品产量包括焦炭为1 1 0 万吨年，焦油4 5 万n 屯年，粗苯1 2 万吨年，硫氨1 5 万吨年等。焦炉为双联火道，废气循环，焦炉煤气下喷，高炉煤气侧入的复热式 焦炉，高6 m ，型号：j n 6 0 6 。炼焦周转时间为1 9 h ，成焦率7 5 。2 x5 5 孔炭化室，全长：1 5 9 8 0 m m ， 平均宽4 5 0 m m ，每孔容积3 8 5 m 3 。装煤、出焦、熄焦都配有布袋除尘器，干熄焦除尘前安装干熄焦 多管冷却室，出焦除尘前安装预热冷却室，能沉降粒度比较大的颗粒，使烟气降温，并处理部分有 机物；熄焦为干熄焦；双曲线型煤塔，并配自动称量装置，煤筒一次装煤量：2 8 5 t ；焦罐设计一次 装焦量：2 2 t ，实际一次山焦量为2 1 6 5 t 。 综上该焦化厂配备了较为完整的大气污染物控制措施，并运用干熄焦技术。大气污染物排放量 远低于土焦和小型机焦。从规模和环境防治措施上讲，是目前产业政策中鼓励发展的工艺。 3 2 测试项目 本次测试主要包括以下项目： a 烟气基本参数：烟气温度、烟气湿度、烟气流量、压力、含氧量等； b 主要大气污染物、n m h c s 以及焦炉顶t s p 、b a p 、b s o ； c n m h c s 排放水平及组分分析； d 颗粒物粒径分布及其组分分析。 3 3 采样位置 a 焦炉顶空气采样：按照炼焦炉大气污染物排放标准( g b l 6 1 7 1 1 9 9 6 ) 规定，机械化炼焦炉 无组织排放的采样点位于焦炉炉顶煤塔侧第l 至第4 孔炭化室上升管旁。焦炉顶采样同时记录焦炉 的生产活动。 b 炼焦生产各工序烟囱采样：该机械炼焦厂装煤、出焦和熄焦都有配套的废气收集装置，所以 机械炼焦的烟气包括经高烟囱排放的燃烧室废气和装煤、出焦、熄焦废气，但由于燃烧室废气排放 烟囱未建检测口，这次未测试该烟囱。采样的同时测定了烟气排放量及烟气状态参数。 3 4 采样方法和测试技术 本次测试使用的采样及主要分析方法如表2 1 所示： l o 两南大学硕十学位论文第3 章实验方案 曼皇曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼! 曼曼曼基曼曼曼! 曼曼曼曼曼曼! 曼曼皇曼曼曼! ! 曼! 曼皇! 鼍曼曼曼曼曼! 曼! ! ! 曼曼皇皇曼曼! ! 皇i i i ! 表3 1 炼焦生产采样及分析 t a b l e3 1 s a m p l i n ga n da n a l y s i so fc o k i n gp r o d u c t i o n 3 4 1 常规大气污染物测试及分析 焦炉顶总颗粒物( t s p ) 采样采用武汉t h l 5 0 c 大气采样仪，其流量为默认为1 0 0 l m i n ，仪器 采样前经过校准，实际流量校准为9 9 5 3l m i n 。根据g b l 6 1 7 1 1 9 9 6 总颗粒物( t s p ) 采样频率： 在正常生产状况下，采用中流量采样器，在焦炉炉顶连续监测3 天，每天2 次，共采样6 次，每次 4h 。 t s p 采样膜采用超细玻璃纤维滤膜，直径为8 9 m m ，t s p 采样用重量法分析：膜采样前处理及 称量均按照g b l 6 1 7 1 1 9 9 6 执行，滤膜首先在3 0 0 c 温度下灼烧2 h ，冷却后放入干燥器。平衡2 4 h 后称重，放入洁净的密封袋中。采样后，用镊子小心取下滤膜，使采样面向内，对折后放回原密封 袋保存。平衡室平衡2 4 h ，迅速称重。 t s p 采样膜进一步用于b s o 和b a p 的分析。b s o ：g b t1 6 1 7 1 1 9 9 6 附录a 苯可溶物的测定重 量法：b a p ：根据h j t 4 0 1 9 9 9 ，固定污染源排气中苯并( a ) 芘测定高效液相色谱法测定。 烟囱烟尘、烟气及烟气基本参数都采用青岛崂应烟尘3