燃煤过程中挥发性有机物的生成及排放特性

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挥发性有机化合物(VOCs)是重要的大气污染物之一,其化学稳定性较差,易在大气环境中转化生成PM2.5、臭氧等二次污染物,进而引发雾霾、光化学污染等大气环境问题。燃煤是VOCs重要的人为排放源,其中煤粉燃烧初期的温度、氧浓度、停留时间等因素会对VOCs的生成造成重要影响。而现有研究由于设备的局限性以及VOCs采样的困难性,较少在燃煤初期对VOCs进行直接的采样测量以及生成机理探究。本文自主搭建了平焰燃烧器反应平台,针对典型褐煤平顶山低硫煤燃烧初期VOCs的生成特性进行了探究,并获得了实际燃煤电厂VOCs的排放特性。首先,基于平焰燃烧器反应平台,开展了燃煤初期VOCs的生成特性研究,利用吸附管采样、离线测量方法对VOCs进行了定性、定量分析,探究了燃烧温度对VOCs生成的影响。结果显示:平顶山低硫煤的燃烧初期有机产物主要有脂肪烃(癸烷、1-十一碳烯等),单环芳烃(甲苯、1,3-二甲基苯、乙苯等),多环芳烃(萘、2-甲基萘、1,6-二甲基萘)和含氮/氧有机物(壬醛、苯甲腈)。燃烧温度的升高会加剧不稳定的化合物如烯烃、含氧/氮化合物中的活性官能团分解,促进化合物向小分子化合物转移,最终导致VOCs的含量及物种的减少。其次,为进一步探究实际燃煤电厂复杂的炉内环境及多种常规污染物控制设备对VOCs生成及排放特性的影响,于武汉某燃煤电厂对VOCs进行烟气沿程采样,获得了其生成、排放特性。结果显示:4个测点中芳香烃类含量均为最高,其浓度占比均超过30%,;其次为卤代烃,4个测点的浓度占比均超过25%。VOCs总浓度略有差别,其中炉膛出口采集的VOCs总浓度为21969.37μg/m~3,烟囱入口,采集的VOCs总浓度为13252.0μg/m~3,总浓度减少39.68%。现有常规污控设备对VOCs的影响存在差异,烟气中的VOCs在经过SCR脱硝系统后,总浓度下降41.60%;经过布袋除尘系统后,总浓度上升27.04%;进过WFGD脱硫系统后,总浓度下降18.69%。表明现有污控系统对VOCs有一定的协同脱除效果,但出口总浓度仍较高,需要进一步针对性的治理。
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