煤焦化过程VOCs排放特征

焦炭是工业领域的重要原材料，而在焦炭的生产过程中，煤焦化过程是不可或缺的一部分。由于煤炭材料自身理化性质的复杂性，加之煤焦化过程通常涉及到干燥、高温裂解干馏和固化等一系列复杂步骤，因此在煤焦化过程中，将不可避免地产生VOCs排放及逸散，如不及时处理容易造成严重的环境污染问题。研究聚焦四家典型的煤化工企业（均以炼焦为主营业务），对炼焦、化产和污水处理等典型环节进行采样、检测与数据分析，掌握其VOCs排放特征。四家企业分别简称为TG、PF、SJ和JD。

一、炼焦区域VOCs排放特征

在炼焦区域中，VOCs组分相对较为复杂，其中体积分数占比居前十位的化合物分别为乙烯、苯、乙烷、正丁烷、甲苯、乙炔、正己烷、异丁烷、1-丁烯和丙烯。在此基础上，对四个炼焦厂的VOCs浓度水平与组成特征做进一步分析，分析结果如图1所示。

由图1可知，各个炼焦厂在焦炉烟气VOCs的浓度水平和组成比例上存在着一定的差异。其中TG和SJ的焦炉烟气VOCs中芳香烃占比相对更高，在JD企业中烷烃的浓度水平则明显偏高且与其他成分差距悬殊，而在PF企业中，则以烯烃含量为最高。

焦炉烟气VOCs与燃料的不完全燃烧有关，在高温环境下，一些小分子烃类物质将发生复杂化学反应而转变为芳香烃，由此可推断出，炼焦过程中VOCs的组成与各个企业炼焦工艺参数和环境参数的差异有着直接的关联。

研究进一步分析了焦烟气中的VOCs浓度水平，结果显示，TG、PF、SJ和JD四家企业的指标分别为7.7%、16.0%、14.8%和8.5%，相对而言，TG企业的排放量较低，就此对其煤质进行研究后发现，该企业的配煤中焦煤占比较高，煤质较优，排放的VOCs也处于较低水平。

二、化产区域VOCs排放特征

基于数据可获得性，研究选取TG企业的实际情况进行分析，结果显示，化产区域废气中以烯烃组分比例最高，为58.25%；其次是芳香烃和烷烃，分别为19.78%和14.10%，炔烃占比最低，仅为7.87%。对该企业化产区域不同工段的废气VOCs浓度与组成特征分析，分析结果如图2所示。

根据图2可见，化产区域的不同工段VOCs浓度与组成特征存在一定差异，在冷鼓工段和脱硫工段中，芳香烃（主要为苯）是主要的特征污染物，占比相对较高；在粗苯工段中，烯烃（主要为乙烯）的浓度相对更高。

三、污水处理区域VOCs排放特征

对四家焦化厂该区域的VOCs浓度整体测试及分析后发现，四家焦化厂的VOCs质量浓度不同，以SJ为最高，达到137.25 mg/m3；其次是TG和PF，分别为18.84 mg/m3和10.86 mg/m3；JD最低，为6.01 mg/m3。根据实际调查得知，SJ的VOCs浓度偏高的主要原因是缺乏VOCs处理装置。对各个焦化厂的污水处理区域VOCs组分测试分析，结果如图3所示。

由图3可知，TG、PF和SJ三个焦化厂在污水处理区域的废气组成比例基本保持一致，均为芳香烃占比最高，而JD则与之存在显著差异，以烷烃为占比最高。根据实地调研，JD炼焦各工段中的烷烃浓度均较高，JD炼焦厂烷烃释放较多的主要原因是炼焦工艺、炼焦煤种和煤质参数的影响。

根据分析的煤焦化过程VOCs的排放特征分析结果可知，煤焦化过程中产生的VOCs组分相对较为复杂，且具体的成分及比例也通常受到各种因素的影响而出现显著差异，给后续的VOCs治理带来较高难度。针对此类问题，建议采取如下措施：

1.加强对煤炭材料的质量检测，优先选择焦煤占比较高的材料进行焦化生产作业；

2.加强对焦化过程中的环境参数控制，避免环境参数出现较为明显的波动；

3.进一步研究VOCs处理技术，以期降低煤焦化过程产生的环境污染问题。