《煤焦化過程碳顆粒物形成及釋放機制研究》是依託太原理工大學，由牟玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：煤焦化過程碳顆粒物形成及釋放機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：牟玲
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煉焦過程排放大量有毒有害污染物，對我國環境空氣品質及人體健康構成極大危害。明確煉焦排放污染物組成特徵及源成分譜，是有效識別及控制煉焦污染的關鍵。目前針對我國焦炭生產過程碳顆粒物形成及釋放特徵尚不清楚，缺少相應排放因子數據。本項目以山西省典型機焦爐為研究對象，通過焦化廠實地採樣—實驗室測試分析（掃描電鏡、碳分析儀等物理化學手段及碳同位素測試技術），首次針對不同類型焦爐深入分析煉焦原煤—生產全過程—產物焦炭中有機碳和元素碳的理化及同位素組成特徵，揭示煤焦化過程碳顆粒物的釋放與焦爐類型、原煤及不同生產工序的內在聯繫；建立煉焦污染源排放碳顆粒物的化學及同位素組成譜；系統計算不同類型機焦爐有組織排放、無組織排放及除塵器收集飛灰中碳顆粒物的排放因子。研究結果對於定量解析環境空氣中碳顆粒物來源及準確評價煉焦排放對我國環境空氣品質的影響提供重要的數據支撐，同時也為焦化行業有效控制碳顆粒物排放提供科學依據。
結題摘要
我國是世界主要的焦炭生產和出口國，焦炭產量和出口量分別占世界的40%和60%。由於技術設備較落後，煉焦過程對焦炭產地造成了嚴重的健康與環境危害。本研究選擇我國目前典型焦爐進行生產全過程及廠區環境空氣採樣，對比分析各階段含碳顆粒物化學及同位素分布特徵、計算不同工序排放大氣污染物排放因子，探討區域焦化生產的碳顆粒物排放量。同時，選擇典型焦化廠初步分析了煉焦過程多環芳烴（PAHs）和水溶性無機離子的分布特徵。研究結果對焦爐工人的健康防護和煉焦大氣污染物排放控制提供重要數據支撐，同時對大氣中有機污染物的來源解析和評價焦化有機物污染的環境危害提供重要依據。主要結論如下： (1) 焦爐頂無組織排放EC和OC排放因子EFEC和EFOC平均值分別為7.43和 9.54 g/t，遠高於煉焦煙氣（1.67 和 3.71 g/t）。不同焦爐工藝EFEC和EFOC排放因子差異較大，表現為隨著焦爐體積的增大污染物排放呈減小趨勢。採用不同裝煤方式的焦爐大氣污染物排放也存在較大差異，搗固裝煤方式釋放含碳顆粒物高於頂裝裝煤。 (2) 煉焦過程排放EC/OC比值（平均值0.52）高於工業燃煤，而EC和OC同位素值無顯著差異，表明在進行含碳顆粒物來源解析時，應綜合考慮化學及同位素分析方法。根據本研究確定的排放因子，估算2015年我國焦化生成過程排放EC和OC約為4.08和5.94 Gg，其中山西、河北和山東是最大貢獻者。 (3) 煉焦煙氣中細顆粒上及全部顆粒態PAHs總排放因子（裝煤和出焦煙氣之和）分別為19.18和20.69μg/kg。採用搗固煉焦方式焦化廠，裝煤煙氣中PAHs排放因子大於頂裝裝煤。煉焦煙氣中顆粒態PAHs主要存在於PM1.4上，平均占煙氣中顆粒態PAHs總和的85.15%。 (4) 焦化廠區內不用採樣點PAHs濃度水平存在較大差異，焦爐的機側和焦側，受煉焦無組織排放污染較大，PAHs污染程度最高。有機質吸收是支配焦化廠區環境空氣中PAHs氣固分配的重要機制，且各單一 PAH氣固分配機制不同。 (5) 煉焦過程排放主要離子為SO42-和NH4+，二者濃度之和平均占顆粒物中水溶性無機離子總濃度的87.44%。
