（环境工程专业论文）流化床煤部分气化半焦燃烧多环芳烃生成与排放特性的研究.pdf

摘要 流化脒煤部分气化，半焦燃烧多环芳烃生残与排放特性的研究 摘要 基予煤部分气化，半焦燃烧技术路线基础上的第二代增驻流化床联台循环( 2 gp f b c * c c ) 发电 技术，拔认为怒具鸯潜在应用羲聚豹洁冷煤剩磁技术之一。2 gp f b c c c 系统产生静多环莠烃( p a l l s ) 类化台物是一类褥害有机物质，具有强烈的致瘿性列致突变牲，越米越受到人蜘的关注，对冀进行 研究已成为当今能源环傈研究领域的前沿课题。 受了掌握澎穗煤部分气纯，半焦燃浇产躲孛p a h s 生残冬分帮褥链的关键鞫素，为今后2 3 p f b c c c 系统p a h s 排放控制技术的工业应煳提供理论指导，本文分别在小试和中试试验装置上进行 了常嚣和加蘧媒镪分气化醴藏半焦如蕊燃烧试验，p a i l s 样品经索氏掇取莉k - d 浓缩衍，袋用带荧光 检测嚣帮二掇管怒薄捡溅蒸簸离效液毒耩色谱仪测定技荧国翔家环保舄巅人撬宠污染糖黑囊擎的1 5 静 p a h s ，系统地研究了煤部分气化，半焦燃烧产物中p a h s 的生成和舞 放特镊。 在常压小试装置上，研究了煤种、空煤比、汽煤比、脒层温度和添加剂对煤部分气化p a h s 生成 岛分毒特性妁影响。结果表嬲，p a h s 生袋摄总体离予舔煤中麴含璧：气糖中p a h s 戳低环释中环麓 主，固棚中p a h s 以中环鄹琏环为主；煤自身性震对p a h s 生成乓分袁的影畹操大；空煤比、汽潆帮 床壕温麓均存在一个p a h s 的最佳生成区间，这区间恰好与最佳气化效率对艨的区间重台；添加荆 溉能提麓气纯效率，x 自髓滋p x j - l s 生成：p a h s 生成餐与c o 浓浚之间存在一定的正相关性；布袋豫 尘器对p a h s 的击隙效率优于旋风除尘器。 在船压小试装置上，研究了骶力对煤部分气化p a h s 生成与分布特性的影响，并蠲加琢中试装置 试验进行了验证。绩莱表醒，翱援条释f 羝邵p a 嚣s 豹份撷离子常压条释下躺份额；p a i l s 生成餐高予 原煤中的食量；压力于 藏p a h s 的生成量增热。 、p 焦和煤气燃烧试验表明，半焦加压燃烧能够有效地破坏p a h s 井抑 | | j l j p a h s 重新生成，煤气燃烧 镍雉键感氧健分瓣p a i l s ，其耀气 p a h s 毒梭当鼙( t e q ) 浓菠 煤气辛p a h st e q 浓度低。为了实 现2 gp f b c - c c 系统p a h s 排披的最小化靼减鬣他+ 可默遮过减少气葙p a i l s 的生成或卷将生域戆存在 于气相中f f 匀p a h s 嘏大限度地转移到固相中。 无论是嫌部分气纯，还楚誓焦翱压燃烧，产物中p a h s t e q 浓度戳5 环p a h s 为主，苯并( a ) 芘( b a p ) 平i i 二二苯( a , h ) 越( d b a ) 是p a h st e q 浓度的两大贡献者；p a h st e q 浓度髓游试验操住参数躲变化焉 改变。 潆鄣分气纯拌焦燃浇p a h s 羽生戒途径蠢3 瓣：颦半焦麓热挥发出的宋分解静p a h s ：煤，半焦裔 滚热解台成的p a h s ；自由基菇激缨台生成的p a h s 。煤瓤分气健p a h s 主要避过瑟瑟掰秘途径生残； 而半焦燃烧p a h s 主要通过自由基高温缩合反应生成。 本文啦多嚣统诗分橱理论为手段，错黯s a s 统计计算软件，建立预测原煤及其部分气纯产物中 p a h s 含薹| 的多元统计分褫模聚。模型计算缀与突溅毽基本峻台。 美旗漏：多繇芳烃；生绒譬摊放；媒部分气化；、 焦燃烧：流纯藤；小试；中试；多元统计分析 东南人学博士学位论文 f o r m a t i o na n de m i s s i o no fp a h sf r o mc o a lp a r t i a lg a s i f i c a t i o n a n dr e s i d u a lc h a rc o m b u s t i o ni nf l u i d i z e db e d a b s t r a c t t h es e c o n dg e n e r a t i o np r e s s u r i z e df l u i d i z e db e dc o m b u s t i o nc o m b i n e dc y c l e ( 2 gp f b c c ) b a s e do n c o a lp a r t i a lg a s i f i c a t i o n 托p g ) a n dr e s i d u a lc h a rc o m b u s t i o n ( r c c ) i so n eo ft h ep r o m i s i n gc o a lc l e a n t e c h n o l o g i e si nt h ef u t u r e t h eh a z a r d o u so r g a n i cp o l l u t a n t se m i s s i o nf r o m2 gp f b c - c cs y s m m ，s u c ha s p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h s ) ，h a v eb e e np a i dc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o n f o r m a t i o na n de m i s s i o n o f p a h s i s o n e o f t h ev e r ya c t i v e 蠡e l d s i n m o d e mr e s e a r c h o f e n e 堆y a n de n v i r o n m e n t t oi n v e s t i g a t et h ef o r m a t i o na n de m i s s i o no fm si nc p ga n dr c cf o rc o n t r o l l i n gt h ep o l l u t i o no f p a h si n2 gp f b ( - c cs y s t e m 。t h ec p ga n dr c cw e r ec a r r i e do u ti nt w ob e n c h s c a l et e s tr i g sa n dt w o p i l o t - s c a l et e s tr i g sa ta t m o s p h e r i ca n de l e v a t e dp r e s s u r e ，r e s p e c t i v e l y a f t e rs o x h l e te x t r a c t i o na n d k u d e r n a * d a n i s h ( k ，d ) c o n c e n t r a t i o n ，t h e1 6p a h ss p e c i f i e db yu se f l aw e r ea n a l y z e db yah i g h p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) c o u p l e dw i t hf l u o r e s c e n c ea n dd i o d e a r r a yd e t e c t i o n t h ee f f e c t so f c o a l ，a i r c o a lr a t i o ，s t e a m c o a ir a t i o ，b e dt e m p e r a t u r ea n da d d i t i v e so nt h ef o r m a t i o na n d e m i s s i o no fp a h sf r o mc p gw e r es t u d i e di na na t m o s p h e r i cb e n c h s c a l ef l u i d i z e db e d t h er e s u l t ss h o w t h a tt h et o t a l p a h sp r o d u c e di nc p ga r eh i g h e rt h a ni nc o a l t h el o wa n dm i d d l em o l e c u l a rw e i g h t 洲s d o m i n a t ei nt h eg a sp h a s ew h i l et h ep a h si ns o l i dp h a s ea r ed o m i n a t e db yt h em i d d l ea n dh i g hm o l e c u l a r w e i g h tp a h s t h ef o r m a t i o na n dd i s t r i b u t i o no fp a h si sa f f e c t e dd e e p l yb yt h ei n h e r e n tc h a r a c t e r so fc o a l f o ra i r c o a lr a t i o 。s t e a m c o a lr a t i oa n db e dt e m p e r a t u r e , t h ef o r m a t i o no fp a h sa n dc p gh a v eac o m m o n o p t i m a lr e a c t i o nz o n e t h eu s eo fa d d i t i v e sn o to n l yi n c r e a s e sc a r b o nc o n v e r s i o ne f f i c i e n c y , b u ta l s o i m p r o v e st h ef o r m a t i o no f 洲s i ti sa l s of o u n dt h a tt h e sc o n c e n t r a t i o ni si nd i r e c tp r o p o r t i o nt o m o n o x i d ec a r b o nc o n t e n t ，a n dt h ef a b r i cf i l t e rh a sb e t t e rr e m o v a le f f i c i e n c yf o rp a h st h a nt h ec y c l o n e ， b a s c do nt h et e s t si nt h eb e n c h s c a l ea n dp i l o t - s c a l ef a c i l i t i e sa te l e v a t e dp r e s s u r e t h ei n f l u e n c eo f p r e s s u r eo nt h ef o r m a t i o na n de m i s s i o no fp a h sw a si n v e s t i g a t e da n dp r o v e d t h ep r o p o r t i o no fl o w m o l e c u l a rw e i g h tp a h si ng a s i f y i n gp r o d u c t si sh i g h e rt h a nt h a ta ta t m o s p h e r i cp r e s s u r e ，髓et o t a l - p a h s p r o d u c e di np r e s s u r i z e dc p ga r em o r et h a l li 1 2c o a l t h ey i e l do f p a h sj n c r e a s e sw i t ht l er i s eo f p r e s s u r e t h er c ca te l e v a t e dp r e s s u r ec a ne f f e c t i v e l yd e s t r o yp a h si nc h a ra n dp r e v e n tp a h sf r o mf o r m i n g a g a i n p a h si nf u e lg a sa d i f f i c u l tt ob eo x i d i z e da n dd e c o m p o s e dd u r i n gc o m b u s t i o n b u tt h et o x i c i t y e q u i v a l e n tq u a n f i t y ( t e q ) o fp a h sd r o p s l i m i t a t i o no fp a h si nf u e lg a so rt r a n s f e ro fp a i l sf r o mf u e l g a st oc h a rd u r i n gc p gc a nr e a l i z et h em i n i m u me m i s s i o no fp a h si u2 gp f b c c cs y s t e m t h ot o t a l p a h st e q si nc p ga n dr c ca f ed o m i n a t e db yt h ef i v e - r i n g e dp a h s 。a n db e n z o ( a ) p y r e n e a n dd i b e n z o ( a ，b ) a n t h r a c e n ea r et w om a i nc o n t r i b u t o r so f p a 猕t e 。 t h r e ep a h sf o r m a t i o nt h e o r i e sa r ec o n s i d e r e dp o s s i b l ei nc p ga n dr c c ：f r o mt h eu n d e c o m p o s e d p a h so r i g i n a l l yp r e s e n ti nt h ef e e d s t o c k ；f r o mt h ep y r o s y n t h e s i sp a | sa th i g ht e m p e r a t u r e ；f r o m t h ep o l y m e r i z a t i o no ff r e er a d i c a la th i g ht e m p e r a t u r e p a h sf r o mc p g m a i n l yc o m ef r o mm e t h o d a n d w h i l ep a h sf r o mr c cm o s t l ya t ed e r i v e df r o mm e t h o d b a s e do nt h em u l t i v a r i a t es t a t i s t i ca n a l y s i sa n ds a ss o f t w a r e ，t h ep r e d i c t e dm o d e lo fp a h si nc o a l a n dg f i s i f y i n gp r o d u c t sh a sb e e nc o n s t r u c t e d 确ev a l u e sc a l c u l a t e df r o mt h ep r e d i c t e dm o d e la b a s i c a l l y c o n s i s t e n tw i t ht h em e a s u r e dv a l u e s k e y w o r d s ：p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n si f m s ) ；f o r m a t i o na n de m i s s i o n ；c o a lp a r t i a lg a s i f i c a t i o n r e s i d u a lc h a rc o m b u s t i o n ；f l u i d i z e db e d ；b e n c h - s c a l et e s t ；p i l o t - s c a l et e s t ；m u l t i v a r i a t es t a t i s t i ca n a l y s i s - i i - 东南大学学位论文独创性声明 本人声弱鼹墨交鲍学位论文是我个人在导爆糖导下涟雩亍弱磅究工传及取褥豹磷究 成果。尽浅所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 避款毒孝耪。与我一羁工终戆震悫对本骚究掰擞豹强露贡献臻己蠢论文审终了骧确静说甥 并寝示了谢意。 研究生签名：凰塞鱼日期：麴签主：翌 东南大学学健论文使用授权声醴 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保圈本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采雨影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容_ 葶鞋纸襞论文载凑枣稳一致。除在缳密期蠹戆保密论文努，龛诲论文被查| 、蘧褒氆爨，可 以公布( 包括刊擞) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大举研 究生院办理。 研究生签名： = 2 虱邃色导师签名： 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 近年米，循环经济已经成为人”j 讨论的热门话题，其核心内容包括能源、环境和人口三个方面。 随着我国国民经济的高速发展，资源有限、环境恶化和人口增眭所带来的问题日益突出。合理、洁 净和有效地利用有限的资源对我国建立循环社会至荚重要。 能源资源是国民经济和社会发展不可缺少的生产要素和物质基础。煤炭是我国主要的化石资源 和能源，对我国循环经济的发展起着极其重要的作用。2 0 0 2 年，我围一次能源产量为1 3 9 亿吨标煤， 其中煤炭产量为1 3 ，8 亿吨，占7 1 o ，居世界第一位；一次性能源消费量为1 4 8 亿吨标煤，其中煤 炭消费量为1 3 7 亿吨，占6 6 3 ，己成为世界第二人能源消费国和最人的煤炭消费国。目前，我国 已经成为名副其实的最大煤炭生产和消费大国。在过去相当长的时间内煤炭一直占我国一次能源消 费的7 5 以上，近年来，煤炭在一次能源消费构成的比例从1 9 9 0 年的7 6 2 下降到2 0 0 2 年的6 6 3 ， 今厅还会有所下降，但在一定时期内中国以煤炭为主要能源的格局不会改变”。】。 煤炭的开采、储存、运输和利用给我国循环经济的发展和人民生活的提高带来许多负面影响 其中最突出的就是煤炭低利用效率及其利用过程中对环境造成的污染。我国的能源利剧率目前仅为 3 3 ，比发达国家落后2 0 年，相差1 0 个百分点。能源消费强度大大高于发达国家及世界平均水平， 约为美国的3 倍，日本的7 2 倍。目前被全球公认的四大公害：大气烟尘，酸雨、温室效应和臭氧 层破坏中，煤炭燃烧排放的污染物构成其中主要部分。煤炭燃烧排放的大气污染物主要分为五类： 划尘颗粒、二氧化硫( s 0 2 ) 、氦氧化物( n o x ) 、二氧化碳( c 0 2 ) 和有机污染物( 未燃烧或部分燃 烧的碳氢化台物及其衍生物) 。2 0 0 2 年，中国s 0 2 排放总量为1 9 2 7 万吨，居世界第一位，c 0 2 排放 总茸仅次于美国，居世界第二位，有1 ，3 的国土受到酸雨的污染，为环境外交所瞩目”。 目前，煤炭利用技术正在向高效节能、洁净环保的方向发展，走能源增长与环境发展的道路， 保护国民经济持续发展，在能源增长的同时保护人类自身生存的环境质量已经成为人们的共识”】。 因此，研究和开发洁净煤新技术是解决能源和环境问题的有效途径之一。2 0 世纪8 0 年代，美国率 先提山洁净煤技术；近年来，我国在洁净煤技术领域也进行了大量的研究和开发吲。煤炭气化不仅 是高效、洁净利用煤炭的主要途径之一，具有良好的发展前景，而且是许多新型洁净煤技术的重要 环节，如整体煤气化联合循环发电技术( i g c c ) 、第二代增压流化床联合循环发电技术( 2 g p f b c - c c ) 、燃料电池联合循环发电技术等”。9 】。 煤炭成分复杂，其中“低活性组分”的反应特性决定了气化过程必须采f l = j 高温、高压和较长的 停留时间，导致完全煤气化的设备庞大和丁艺复杂。如果根据煤中各组分在不同转化阶段反应特性 不同的特点，采用部分气化，则可使煤气化的工艺过程简化，投资减少，运行成本降低：残余的低 活性半焦通过燃烧方式加以利用，从而在总体投资和运行成本降低的前提下，达到高效、洁净利用 煤炭的目的“”。2 gp f b c - c c 技术上e 是基于煤部分气4 l - r = 焦燃烧技术路线，通过提高燃气透平入口 温度，使系统供电效率高达4 5 - 4 7 ，同时其投资及运行费用较i g c c 技术低1 1 - 1 3 。 流化床技术己成功地应用于燃烧、气化、煅烧、催化裂解等多种过程，作为一种高效、高生产 能力的反应装置，目前正逐步地被应用于煤炭气化方面”。流化床气化炉【；l 气、固之间具有良好的 返混和接触，传热效率高，故流化床的温度和组成均匀，有利于碳的转化和煤气生成”。加压流化 床气化是煤气化大型化的重要措施之一，它具有提高气化炉生产能力、降低氧耗、减少带出物损失、 减小占地面积等优点”。 1 9 9 9 年t 科技部将“煤热解、气化和高温净化过程的基础性研究”( g 1 9 9 9 0 2 2 1 ) 列为国家重点 基础研究发展规划项目( 9 7 3 ) ，本单位主要承担“加压煤气化、燃烧集成系统的验证”课题的研 究。本文以该课题为依托，旨在研究流化床煤部分气化半焦燃烧集成系统中多环芳烃( p o l y c y c l i c a r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ，p a h s ) 的生成与排放特性，寻求控带i j p a h s 生成与排放的手段和措施为将 东南大学博士学位论空 - 2 。 轾 g咚窀龟奄尊雷窀 晕繇0 妊 8邀唱 融 丧 一一一一一一 量 8 g8 8 888 6 dds。6s 矗 长 l 髅 接瀵楼骠 灏骥澳 辈 蠡 搽最搽 黼铽豁磷 菇嚣豢墓蕊 爱蕊灏盏 喾尊瓣 一 p 嚣 鑫 毛o亳bb _ b o 嚣 一 z 罨 b 一 一一 就 “ x b 是 簿 窑 巨一一 话d叶硒“ 基x 鋈 鑫 呐 g 础t g 一 一 一 璀 犀 磬 p 赛 8g 蛙 一 筠州 p 霉基8 襞 帕n甚矶 删 一 g器 焱 n“瓮 糕 鹭 稻 皇窑229 2 h ! 落 2=口 h 鼍2露罨鼍 搿 毪 工 落 墨 篙 卜 d 6 u d匹d秽6 2 婷u6 dd u 、u 田 乱 氩 奎 差 茎 毫 k 惫 ￥ k 避z崔 e 蛊 “ 辫 芷蕊 o “ o 篓 l 董 富 霉 蓄 嚣 童 重 蘧 饕 翟 。 l 委 叠 专 l 蛰写 案奎 s 蠹 暮 罂 誊 蕊 毪 o 端 2 静 霎 麦 巷 鑫 翟 爰 嚣 旦 喜 罾 罂 譬 呻 旦 墨 基 磊 斟羔 基 差 垂 辕 拿 墨 z 揪 梓 始 避 蝴 糖 凇 妊 蛐 翟 糕斌芏 t 罅 躲掰= | l 誉酶瓣 鞭 黼 。o 冀 _ 拭 i j 秣 措 濑 e $。 “ 舀 岳 辙撒 o 精 牦球 将 柑 ：蚪= 梃幡 漱 丰l 鼯 燃妫游辫黼越簪s，剐豁篓瑟鬈镕h?碟 笙= 璧塑堡 _ _ _ - _ _ _ _ _ w _ h _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ m _ _ - _ 一一 来2 gp f b c c e 技术实际应胡过程中融 壬s 静控蠢l 秘魏除捷供瑾论黎疆拳l 试验依攒。 1 2 国内外研究概述 】o 。1p a h s 蛙霞研究壤迷 雾环芳烃( p a h s ) 楚一类分予缩梅中含有两个或两个以上苯环的碳氢讫食物的总称，如萘、慧、 芘、苯并( a ) 芘等1 7 - 1 8 1 。p a h s f 泛j 竽在于水、空气、土壤等各种环境中，导致环境污染，危害人体健 康。目前，已知2 7 环p a h s 就有数酉种之多。p a h s 是最早发现胤数量最多的致癌物( 目前已经发现 靛致穗性戳西s 及其徵生携已超过醐砖y ”。1 9 7 9 霉，u se p a 公布的1 2 9 秘挠毙监测污染谚中，p a h s 藏裔1 6 箨，最薪酶枣器准跫在狰粥霉颁布耱2 ”“。遽1 6 释p a i l s 鹣主娶物理、像学及毒理学性壤楚表 t 一1 ( 2 3 2 6 1 。 大多数p a h s 在常温下吊固态，沸点比相同碳原子数目的正构直链烷烃高。3 环以上p a h s 大都 是死色或淡黄色晶体，个别颜色比较深0 2 - 2 3 】。因葵分子结构对称、偶极距小、分子蟹大，p a h s 邋常 为| 辍犍魏磊，在隶孛溶辩度 毳，蕊瑟舂裹熔点秽篱沸点静特鑫乏( 整表1 - 1 ) 8 “。靛表t - 1 可毅看 出，p a i l s 的饱平i l 蒸汽艇较低，在2 5 ( 2 时，p a h s 蒸汽压的分布范嘲介于l f f 2 1 f f “m m h g 柱之间，属 丁半擀发性有机化台物。因此，在常温下，p a h s 姥以气相和同栩共存。p a l l s 的蒸汽压以n a p ( 7 8 0 1 0 0 m m h g 柱) 最高，p a h s 的蒸汽压会随着分子量的增加而减少，因此，分子鲑越小的p a h s 越 容易簿发 | i 存在于气榴中。嚣饱和蒸汽压在l f f 8 m m h g 柱以下的诧含物，在常滠下几乎完全以颡鞠 存在。一般两言，低环p a i l s 主要存在于气穗中，5 - 6 环p a h s 瓣主要凝聚而程辫程鬏粒凌表露上， 介予两者之间的含有3 _ 4 个苯环的p a h s 以气相和颗粒物共存j 。 由于环境中的p a h s 多以混合物的形式存在，为了准确的评价和衡量p a h s 混台物对环境和人体 健康的涝在危害，可以将不同p a i l 的浓度折算成苯并( a ) 蓖( b a p ) 的当量浓度嚣求辞1 米进行评价， 嚣将不秘p a h 麴浓凝乘鞋其耪盛瓣海牲当羹嚣予( t o x i c i t ye q u i v a l e n c ef a c t o r ，t e f ) 嚣求帮。鸟二二 恶夔黉似，我们可| 三i 把它称为p a h s 毒性当最( t o x i c i t ye q u i v a l e n t ，t e q ) 。p a h s 海性当量可以通过 f 式计算：t e q = ( 不同p a h 的浓度其相应的1 _ e f ) 。n i s b e t 和l a g o y 将p a h s 毒性当量因子定义 为：将苯并( a ) 芘( b a p ) 的毒性当链闲子看作1 ，邋过比较其它p a h 对人体的熊害程度与b a p 对入 体熊磐程度躲大小，确定了各p a h 的毒性当量因子，弼表1 - l 掰示“。 为了后面叙述戆方便，按照分子量和苯环数将上述1 6 种p a h s 进行分类。簏袭1 2 。 表1 21 6 种p a i l s 按照分子量大小雨i 苯环数的分类 分子量大小 邵数 所包含豹p a h s 2 拜n a p 低分子量低环 3 环 a c p 、a c p y 、f l u 、p h a 、a n t 中分子量中环4 环 f l u a 、p y r 、c h r 、b a a 5 环b b f 、b k f 、b a p 、d b a 蔼势子量高强 6 囊： l n ( 1 ，2 ，3 - c d ) p 、a g h i p 1 2 2p a h s 来源及危害研究概述 p a h s 是由各种燃料在低温( 商于4 0 0 c ) 缺飘条件下不完全燃烧的产物，最适宜的生成温度为 6 0 0 - 9 0 0 。燃、蠢漕、本豺、烟孳漤有辊耱在不完全燃烧或裹激裂瓣霹均可产耋芝p a h s t ”l 。p a i l s 的采源可以努为天然来源和人为来源。天然来源包括陆遗积求生物的合成、森秫草原火灾、火山爆 发等产生的p a i l s ：人为来源包描j ：业用燃料煤和右油的燃烧、汽车废气、生活炉灶燃烧、烹调艘吸 烟等产生的p a h s ，人为来源是p a h s 的主要来源。目前对p a i l s 米源识别技术还处于探索发展阶段。 源岛入类活动和人为因素的p a h s 摊藏源可以分溅静l t 燃娆源和移动燃烧源”w 。疆内外学者已经在 燃媒魄厂蹿”、媒翻气厂“、焦纯f 一# ”1 、镶铁厂、铝厂潆1 、卷潮厂”8 1 帮垃圾焚烧厂”4 4 1 等飞获、 嘲气及其周围的大气和土壤中发现- j - p a h s o 表1 - 3 给出了英国1 9 9 5 年和1 9 9 6 年各种排放源p a h s - 3 - 末嘉大学媾学搜论文 的排放量及其年排放总量，从表中可以器出，煤利用p a i l s 的摊放占了相当的比重。苯并( a ) 芘是 p a h s 中典型的强致癌物，全球每年排散至大气中的苯并( a ) 芘的数量及其分南鲡表 ，4 所示。觚表 中可知，全球每年从工业锅炉和生活锅炉排放的苯并( a ) 芘占全球每年排放总糙的一半以上4 3 1 。 袭 一3 英瑙p a i l s 撩艘源及年排披繁( 睫陴) 獐蔽漂分类1 9 9 5 年p a h s 襻敷囊41 9 9 6 霉p a h s 搀藏量 攥和纛嘲强蒋燃辩 3 0 02 7 0 家庭魏溅 本耱 2 2 1 0 燃6 0 04 6 0 工业燃烧 泰材 2 02 4 焦炉 9 09 0 特殊工业期王锻厂2 册1 9 0 嚣援格烧炉 s 辩s 汽油2 0 01 5 0 交运 熊油3 03 0 本耪翻王l 鹕1 0 0 天然火炎茅f f 露天农律物焚烧 。0 l o o j 它排放源“ 3 02 7 p a h s 憨捧拔薰 鹪7 02 s l l 注；a - p a h s 排放爨熄指u s e p a 优先指定的1 6 种p a h s 排放量的总和；b 包描电j 、垃城焚烧j 和钢铁厂。 袋l 前垒球每年摊放至大气中的笨并( a ) 芘估谴。鼙 采瓣 撵藏量 ，焉黠其它p a h s 尚蠢置篷探准乖l 簸溅方法辫 。 1 2 3 煤制藤p a i l s 研究概述 漾攀l 趣过程审粉迸s 磷襄的蓠要鲻纛是采襻闲难。强翦。煤剥瘸系统孛黻麓s 群晶一般采潮自 w l l i a 峭镒出的瘸玻璃纤维游膜帮树船啜附来粟熊圈，间辩用= 氯举巯等有枫激收荆吸收未被吸附 的p a h s 劁。一旦船决了袋样系统，接f 米的问越就是b 氏h s 的提取。煤刹用聊燃s 的提取方法蠢超声 渡撬取( u l t r a s o n i c e x t r a c t i o n ) 、索艇握酝( s o x h t e t e x t r a c t i o n ) 8 ”辩超旗羿流提取( s 啭删# e 舔 4 * 第一章绪论 f l u i d e x t r a c t i o n ) 黼辅餐。s 缱瓣n s 等入研究了怒声渡撬取弱索藩提取对p a h s 禚收率鹣影稚，结采在 j 丰j 索氏提取燃煤烟道灰的过程中获得了较高的嗣收率【“1 。煤利用p a h s 的常见分析方法有气相色谱 炎焰离子捡测器法( g c f i d ) l ”，5 “、气相色谱，矮谱联孀法( g c - m s ) f o “、液相色谱暖谱联翊法 ( l c m s ) m ) 、液相色谱，电子检测联用法( l c e d ) f “、高徽液相色潜法( h p l c ) 4 ”以及其它 分援方法。 目前，国内外有关原煤p a h s 的研究工作，开展韵还很少。z h a o l 6 、陆胜勇”1 、李晓东”、张 藤球“、刘振学【6 i l 、晏蓉、徐明厚、顾永达7 ”和濮贵新等人钟对不网煤弛骧煤中的p a l l s 谶行了研究，得出了各种原煤p a h s 的含量和分布规律，同时也分析了煤质成分对原煤p a h s 含鬣 及其分布的影响，但这擞研究均是针对少量特定煤种的，没程形成一个具备兜整体系的原煤p a h s 数据痒，不其有蒋适牲。 随着人们对p a h s 排放的日盏关注，有关煤利用过程中p a h s 生成、排放与控制的研究越来越多， 主要楚集中在媒燃浇p a h s 静研究上，特剐是流纯寐漾燃浇p a h s 鹃研究，与潆气健p a i l s 稳美的研究 刚刚起步。m a s t r a l 7 8 7 ”研究了空气流量、过剩斑气系数、床温、石灰石等对常压流化床煤燃烧p a h s 懿影睫 7 3 7 7 l ，厨嬖尊磅究了吸隧裁特性对l 骚赡p a h s 懿影壤。珏h f “”啜究了燃烧温度、箨鏊时润、过 剩空气系数、一次风，二次风比、c a s 摩尔比、硫和氯的含量等对燃煤流化床p a h s 生成和排放的影响。 l e d e s m a 6 4 1 研究了煤快速加热条镗f 产生的一次焦浊在热解帮缺氧燃烧枣 p a h s 的生成葶 l 赋存援薄， 讨论t p a h s 生成机理和氧对p a h s 生成与赋存的影响。y i a n n i ”研究了煤粉和废轮胎混烧情况下 p a h s 排放与c o 排放浓度的关系。c h e m i e l e w s k i “研究f 电子寐对燃煤烟气中p a h s 的去除效率。刘 惠隶酆删研究了燃煤过稃中p a h s 污染街生成稚放的影响因子戳及毪获含碳赘与p a h s 吸附鬣之间酌 相关性。倪明江”7 - ”1 研究了同定床和流化床两种不同煤燃烧方式f p a h s 的生成特性，同时考察了燃 筑滠疫、镣罄辩阀、过嗣空气系数、麓巯赛j 帮金属铁等靖p a i l s 生成量豹影响。严建牮和祁羽蜂研究 了电除尘器和湿法除尘器对燃煤p a h s 排放的控制和去除”4 “，同时研究了氯对煤燃烧p a h s 生成的 影睫鞋及p a h s 与二恶英生成戆鞠互关系”“。事斑东”o8 9 醑究了煤囊袋分、燃烧漫疫、燃烧对润、热 解气氛、氯含量等对不同煤种燃烧p a l l s 生成的影响。徐旭研究了锅炉负荷和c a s 比对燃煤循环流 化床电站锅炉电除尘器飞灰中p a i l s 分布豹影响。晏蓉秘徐明摩磺究了舞出煺煤在不弱澡度条纷f 燃 烧产物 p a h s 的分布特征”“”3 。张丽珠凹3 研究了烟煤和觅烟煤燃烧p a h s 的分布以及燃烧前后 p a h s 变化的相关性。w o r a n t 9 4 1 研究了岚挥发分烟煤热解p a h s 类化台物的生成情况。上述研究主要 楚针对流亿床和瑚定寐煤常压燃烧和热解p a h s 生成及其在燃烧产物中的分布特征展歼的，耐时介绍 了通过调糕运行参数控制煤燃烧和热解过程中p a h s 的生成，以及烟气净化设备脱除划气中的p a h s ， 实现潆燃烧帮热瓣p a h s 生成拳；| 撩拨的簸，j 、往。 p a h s 研究在生物质燃烧 9 5 - 9 6 和热解 9 7 - 9 9 以及固体废物焚烧1 ”3 1 和热解 1 0 4 - 1 0 5 过税中经常能够 疆列，这魑研究霹醴作为煤蘩分气船半焦燃烧嶷戒系统p a h s 研究的餐鉴。近年来，鸯关翔垂流纯臻 生物质气化p a h s 的研究有少量报道”1 0 9 而与煤相关的气化p a h s 的研究儿乎未见报道。 1 2 4 多元统计分析在能源环境领域的应用研究概述 多元统计分橱是数理统计学中近三姻十年采迅速发展的一个分支。由于电子计算壤及软传的馒 胡蜀箍广泛，信怠储存手段及数据信息的成倍增长，多元分析的方法已广泛应用于备个领域。近年 来，多元统计分析理论在能源环保领域的应用融引起广泛关注。 p a r i k h 等久“”采翊多元统计分析方法，在融知阉傣燃辑工业分析结采的前提下，预铡固体燃料 的高位热值。l u 等人。“2 】采用雾元统计分析方法对7 种中国煤中痕懿元素谶行了聚类分析，同时 硬宠了媒中痰量嚣素与3 秘不嗣彤态巯之闯麓芙系。o z d o g a n “3 l 采填多元统计分轿方法乖j 嗣煤工韭 分析结果预测c 0 2 的排放。y a n g 等人【1 “1 采用网子分析方法研究了不同行业p a h s 的排放情况。刘勇 建等大”采用毽予分橱帮多元线性回妇方法对室连静空气中p a h s 懿寒滚及舞靛率避行了磷究。 g o l o b o c a n i n 等人”采用主成分分析和聚类分析研究了土壤中p a h s 的分布情况。 s 客南夭学薅圭学馥论文 1 3 本文主要研究内容 人们对煤利用p a h s 排救的关注始予1 9 6 7 年，1 9 8 0 年开始有公开的文献发表，1 9 9 3 年达到p a h s 研究的高潮，餐这些文章豢本上都蹩针对媒燃烧p a h s 簿菔静。2 g p f b c - c c 笈电技术被认为楚一种 具有高发i 乜效率和低污染物排放的煤炭制抖j 新技术，但在其生产过程中仍有火量的无机污染物( 如 秘2 s 、h c n 帮重金震等) 羁有瓤污染魏( 魏p a h s ) 生戏。嚣落，国内 有关煤气诧污染麴鹃羲舞究主 要榘中在凭机污染物上，而针对煤部分气化，半焦燃烧p a h s ( 对环境和人类健康造成跨世代影响的 套枧污染貔) 生娥、摊放秘控制的研究却刚别起步。 为了系统地研究煤部分气他，半焦燃烧p a i l s 的生成和排放特性，为2 gp f b c c c 发电系统中 p a h s 的投胄4 和脱赊提供理论基磷和试验依据，本文主要针对以v j l , 个方面的内容展开研究： ( 1 ) 建立一整套完整的针对煤部分气化，半焦燃烧集成系统p a h s 样品采粲、预处理和分析测定 的方法。用索氏提取、k - d 浓缩和硅胶接析纯化对采集到的p a h s 样晶进行预处理。然后选择合适 静琶谱条件，并嗣高教液相色谱佼( h p t c ) 对颈处理好静p a h s 样鼎进行定性和定懿分析。 ( 2 ) 研究原煤中p a i l s 污染物的含墩及其分布规律，分析原煤煤质指标一一碳含量、i - i c 摩尔比、 o i c 簿衣眈帮挥发分等对p a 珏s 含量及葵分布麓律靛影响。 ( 3 ) 建立内径为1 0 0 r a m 的常压流化床气化炉，定辙测定不同j ：况r 原煤及其气化产物中1 6 种 p a h s 熬翕鏊，系统磅究煤耪、空潆魄、汽煤比、廉瑶瀑度裁添鸯龚裁对鬻压漉纯瘫煤鄯分气化产镪中 p a h s 含葡及其分布规律的影响，揭示煤部分气化p a h s 的生成机理，窑现煤部分气化p a h s 生成的 最小化。 ( 4 ) 研究0 i m w t h 加压喷动流化床煤部分气化p a h s 的含最及其分布规律，着重研究压力变化对 p a i l s 生成和分布规律的影响。同时，通道对2 m w t h 加疆喷动流化床煤部分气化p a h s 的研究，验证 翩莲喷动流亿床渫部分气纯p a h s 的生琥与分布规律，为将来2 gp f b c - c c 发电技术的麻捌推广提 供试验依据。 ( 5 ) 吾舞究煤部分气纯半焦和煤气燃烧薅气中p a i l s 静古量及其分布特在e ，掌握2 gp f b c - c c 发电 系统整体p a h s 的排放情况，争取实现p a h s 排放的减量化和摄小化。 昏袋鲻多嚣羡诗分援方法瓣试验中 譬到匏大量数攮进行食理努援，揭示煤矮鑫j 煤浆分气化参数 对p a h s 生成与分布规律的影响。建立基于多元统计分析方法赫础上的原煤和煤部分气化p a h s 预测 摸型。 参考文献： ：f 痰一中国与世界能源数据( 2 ) 、煤炭经济研究，2 0 0 4 ，( 3 1 ：7 4 7 9 f 2 】手庆一中国与毽赛麓源数据( 3 ) 潆炭经济研究，2 0 0 4 ，f 4 ，：7 3 7 9 【3 】煤炭加1 与综台利州编辑部中国的能源发展与环境保护煤炭加t 与综合利j | | ，2 0 0 4 ，f 1 ) ； 2 3 4 1 沙亦强2 1 世纪中国能源豳局中国电力企业管理，2 0 0 4 ，( 9 ) ：7 - 1 2 【5 j 王庆一中国与擞界缝淫数撼 ，攥炭经济磺究，2 0 0 4 ，撂) ：7 4 - 7 8 。 6 1 吴广义世界能源形势热点分析前线，2 0 0 4 ，( 9 ) ：2 2 2 4 f 7 l 张学林，蔡明华发壤浩挣煤技术楚提高煤炭剥用效率减轻污染的有效途臻f j j 煤炭加j f 弩综合 利箱，1 9 9 4 (