燃煤过程中挥发性有机物排放特征研究

摘要

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)作为臭氧(O3)和二次有机气溶胶（Secondary Organic Aerosol，SOA）生成的重要前体物，其源成分谱在VOCs和O3来源解析过程中具有不可替代的作用。煤炭消费占中国能源消费总量的66％，由于燃烧装备的更新换代和污染防治工艺的改造提升，现有燃煤过程的VOCs成分谱在时效性和可靠性等方面均难以满足VOCs和O3来源解析的需求。因此本文以VOCs为研究对象，采集不同的燃煤过程（电厂燃煤过程、钢铁烧结过程、煤焦化过程和居民生活燃煤过程）的VOCs源样品，分析不同燃煤源VOCs排放特征，构建不同燃煤过程VOCs成分谱，利用最大增量反应活性系数法估算不同燃煤源排放VOCs的臭氧生成潜势，得出结论如下:
　　(1)不同燃煤过程VOCs的排放特征及源成分谱
　　电厂燃煤过程排放VOCs的组成与锅炉类型和煤质相关。电厂燃煤过程VOCs组分中烯烃占比最大(41.96％)，其次为芳香烃和烷烃化合物，占比分别为30.98％和23.79％;1-丁烯、乙炔和苯乙烯等是电厂燃煤过程排放的主要VOCs特征物种，占比分别为36.71％、3.27％和10.43％。
　　钢铁烧结过程排放的VOCs中烷烃、烯烃和芳香烃化合物占比分别为45.73％、23.67％和22.02％;乙烷、苯和丙烯等是钢铁烧结过程排放的主要VOCs特征物种，占比分别为23.18％、14.07％和9.46％。
　　煤焦化过程VOCs排放特征与炼焦工艺有关。热回收炼焦工艺过程排放的VOCs以烯烃和芳香烃组分为主，占比分别为69.92％和14.57％;乙烯、1-丁烯、苯和乙炔等是热回收炼焦工艺过程排放的主要VOCs特征物种，占比分别为42.25％、26.30％、12.19％和10.30％。宽碳化室炼焦工艺以芳香烃和烯烃组分为主，占比分别为70.62％和15.68％;苯、苯乙烯、乙烯、乙烷和丙烷等是宽碳化室炼焦工艺过程排放的主要VOCs特征物种，占比分别为32.06％、29.44％、11.91％、2.77％和2.61％。
　　居民生活燃煤过程排放的VOCs以烯烃和芳香烃化合物为主，1-丁烯、乙烯、苯乙烯、2，2-二甲基丁烷、丙烯和乙炔是居民生活燃煤过程排放的主要VOCs特征物种，占比分别为41.72％、12.44％、12.16％、5.52％和4.49％。
　　(2)不同燃煤过程源排放VOCs的臭氧生成潜势估算
　　烯烃化合物对电厂燃煤过程、钢铁烧结过程、煤焦化过程和居民生活燃煤过程排放VOCs的臭氧生成潜势贡献分别为73.15％、74.67％、93.45％和87.55％，是贡献最大的VOCs种类，其次为芳香烃化合物，对臭氧生成潜势的贡献分别为22.97％、14.27％、4.26％和9.31％。因此，控制燃煤过程中烯烃和芳香烃化合物的排放，有利于降低环境空气中臭氧污染。

目录

声明

摘要

1．1 引言

1．2 VOCs源成分谱的研究现状

1．2．1 VOCs源成分谱简介及其应用

1．2．2 VOCs源成分谱研究现状

1．3 燃煤消耗现状及VOCs排放特征

1．3．1 煤炭消耗现状

1．3．2 燃煤VOCs排放现状

1．3．3 燃煤VOCs源成分谱存在的问题

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

第2章 燃煤过程VOCs样品采集和分析

2．1 引言

2．2 燃煤过程排放源的选取

2．2．1 燃煤电厂的基本信息

2．2．2 钢铁烧结过程和煤焦化过程的基本信息

2．2．3 居民生活燃煤过程的基本信息

2．3 污染源样品的采集

2．3．1 采样方法

2．3．2 采样流程

2．4 VOCs样品的分析

2．4．1 样品分析方法

2．4．2 质量保证和质量控制

2．5 VOCs源成分谱的构建方法

2．6 本章小结

第3章 燃煤过程VOCs排放特征

3．1 电厂燃煤过程VOCs排放特征

3．1．1 电厂燃煤过程VOCs的浓度水平及物种组成

3．1．2 电厂燃煤过程VOCs优势物种特征研究

3．2 钢铁烧结过程和煤焦化过程VOCs排放特征

3．2．1 钢铁烧结过程和煤焦化过程VOCs的浓度水平及物种组成

3．2．2 钢铁烧结过程和煤焦化过程VOCs优势物种特征研究

3．3 居民生活燃煤过程VOCs排放特征

3．3．1 居民生活燃煤过程VOCs的排放特征

3．3．2 居民生活燃煤过程VOCs优势物种特征研究

3．4 本章小结

第4章 燃煤过程VOCs源成分谱对比研究

4．1 燃煤过程VOCs源成分谱的建立

4．2 燃煤过程VOCs源成分谱的比较

4．3 本章小结

第5章 臭氧生成潜势研究

5．1 臭氧生成潜势的计算方法

5．2 燃煤过程中VOCs排放源臭氧生成潜势

5．2．1 电厂燃煤过程VOCs排放源臭氧生成潜势

5．2．2 钢铁烧结过程和煤焦化过程VOCs排放源臭氧生成潜势

5．2．3 居民生活燃煤过程VOCs排放源臭氧生成潜势

5．3 本章小结

6．1 研究结论

6．2 展望

参考文献

致谢