钢铁工业挥发性有机物VOCs排放特性研究

2.4 烧结工序VOCs的反应活性

挥发性有机物(VOCs)与羟基自由基的反应是其在大气环境中最重要的降解途径。VOCs的羟基自由基反应速率常数(KOH)是进行生态风险评价的基础数据，具有重要的环境意义。

VOCs 的臭氧生成潜势与其浓度和反应活性有关。目前对VOCs 臭氧生成潜势的研究方法主要有OH自由基反应速率法(LOH)、等效丙烯浓度法、光化学臭氧生成潜势法(POCP)和最大增量反应活性法(MIR)。

VOCs与OH自由基的反应速率( LOH) 可用来表示VOCs 各物种的反应活性，某物种的LOH越高说明该物种的反应活性越强，其O3生成潜势越大。

LOHi = VOCsi × KOHi

式中：

LOHi为i 物种与OH自由基的反应速率( s-1 ) ;

VOCsi为组分i的浓度( mol /cm3 ) ;

KOHi为组分i与OH自由基的反应速率常数( cm3 / mol˙s) 。

本研究使用LOH法分析烧结工序中VOCs浓度排于前10位的VOCs的臭氧生成潜势。

这10种VOCs的浓度为1.179mg/m3，占总浓度1.295 mg/m3的91.04%。

计算结果见表6。

从上表可以看出，臭氧生成潜势最强的化合物依次为萘、二硫化碳、苯乙烯、间二甲苯、苯，占到VOCs与OH自由基的反应速率(LOHi)的96.3%。

2.5 烧结工序与炼焦工序VOCs的区别

2.5.1 成分区别

(1)李国昊等[1]研究了顶装干熄焦焦炉和侧装捣固湿熄焦焦炉的焦炉炉顶无组织烟气、装煤和出焦烟气、焦炉干熄焦烟气VOCs 排放情况，从样品中定量检出55 种VOCs，其中烷烃29 种，烯烃9种，苯系物16 种，其他1 种( 乙炔) ，碳数分布范围在C2～C12，未检测出样品中的醛酮类物质、卤代烃和多环芳烃。

(2)贾记红等[2]研究了58Ⅱ型、JN43-80型焦炉炉顶和装煤时刻VOCs的排放特性，共检出58种VOCs，包含烯烃、烷烃、芳香烃、卤代烃以及少量的醛和酮，其中乙烯、乙烷 、丙烯、苯、甲苯等为主要成分，卤代烃仅有6种(氯苯、氯仿、氯乙烯、四氯化碳、四氯乙烯)，占总数的10.34%，酮类仅有丙酮，甲乙酮2種，占总数的3.45%。

(3)何秋生等[3]研究了不同类型焦炉的VOCs排放特性，指出炼焦过程释放的Cl～Cl0烃类主要由甲烷、烷烃、烯烃、环烷烃和苯系物组成，在地面站分别占15.7%、47.8%、9.5%、3.2%、2.27%，在烟囱烟气中分别为41.4%、1.85%、2.07%、1.3%、1.26%。甲烷浓度远高于其它烃类，乙炔和乙烷是C2烃类的主要成分，它们的浓度低于甲烷而高于其它化合物，C3的烃类主要是丙烯和丙烷。

(4)李从庆[4]研究了型号JN60-6型6m焦炉的VOCs排放特性。炉顶样品共检测出51种VOCs，主要为烷烃、环烷烃、烯烃和苯系物及乙炔，通过对各工序及焦炉顶VOCs组分的分析，得出炼焦生产VOCs主要排放组分为乙烯、苯、乙烷、丙烯、甲苯、丙烷、丁烯等。

从上述文献对比可以看出，在焦炉乏氧的炭化室里，煤焦油的降解产物主要是不含氧和卤离子的烃类化合物，而烧结机高温燃烧(氧化)后排放的VOCs则含有超过半数的卤代烃和含氧化合物。

2.5.2 臭氧生成潜势的区别

李国昊等[1]研究显示炼焦过程中焦炉炉顶无组织烟气、装煤和出焦烟气中的烯烃类物质(乙烯和丙烯)、干熄焦烟气中的烷烃类物质(癸烷)，是焦化行业排放VOCs中臭氧生成潜势最大的物种，同时也是对光化学污染贡献最为突出的污染物质。

贾记红等[2]研究显示烯烃类物质是焦化行业挥发性有机物反应活性最大的一类物质，同时也是对光化学污染贡献最为突出的污染物质。

在烧结工序中，臭氧生成潜势最强的化合物依次为萘、二硫化碳、苯乙烯、间二甲苯、苯，占到VOCs与OH自由基的反应速率(LOHi)的96.3%。

3 结论

(1)烧结机排放的烟气中共检出65种VOCs，其中单环芳烃(10种)、含氧化合物(13种)、卤代脂肪族化合物(21种)、卤代芳香族化合物(6种)共50种，占所有65种VOCs的77%

(2)单环芳烃、含氧化合物、含硫化合物、卤代脂肪族化合物浓度占总浓度的87.44%，其中单环芳烃和含氧化合物的浓度分布与种类分布基本吻合。

(3)本台烧结机在监测工况下有机污染物的排放因子为2.26 g/t(烧结矿)。

(4)烧结工序臭氧生成潜势最强的化合物依次为萘、二硫化碳、苯乙烯、间二甲苯、苯，占到VOCs与OH自由基的反应速率(LOHi)的96.3%。

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