煤焦化生产过程甲烷排放初步研究

煤焦化生产过程甲烷排放初步研究（精选4篇）

篇1：煤焦化生产过程甲烷排放初步研究

煤焦化生产过程甲烷排放初步研究

摘要：本研究选取山西省具有代表性的.焦化厂,通过在废气排放烟囱上采集燃烧室废气和装煤/出焦废气,初步研究了煤焦化过程甲烷排放特征.结果显示燃烧室废气中CH4占∑(CH4+NMHC)的比例远高于装煤和出焦废气.基于EPA AP-42排放因子的计算方法,煤焦化三个工段的CH4排放因子为228.5±56.1g/t.结合中国机械炼焦炉焦炭产量,中国机械炼焦CH4排放为0.03Tg/a,占中国总CH4排放的0.1%,可能是山西省除煤炭开采外的重要甲烷排放源,该值还需再进一步的工作中完善和验证.作 者：何秋生 范晓周 王新明 钱天伟 郭勇义 盛国英 傅家谟 HE Qiu-sheng FAN Xiao-zhou WANG Xin-ming QIAN Tian-wei GUO Yong-yi SHENG Guo-ying FU Jia-mo 作者单位：何秋生,HE Qiu-sheng(中国科学院广州地球化学研究所,有机地球化学国家重点实验室,广东,广州,510640;太原科技大学,采煤安全与煤污染控制研究中心,山西,太原,030024)

范晓周,FAN Xiao-zhou(山西省环境监测中心站,山西,太原,030027)

王新明,盛国英,傅家谟,WANG Xin-ming,SHENG Guo-ying,FU Jia-mo(中国科学院广州地球化学研究所,有机地球化学国家重点实验室,广东,广州,510640)

钱天伟,郭勇义,QIAN Tian-wei,GUO Yong-yi(太原科技大学,采煤安全与煤污染控制研究中心,山西,太原,030024)

期 刊：地球与环境 ISTICPKU Journal：EARTH AND ENVIRONMENT年，卷(期)：,37(3)分类号：X131.1关键词：煤 焦化生产 甲烷 排放估计

篇2：煤焦化生产过程甲烷排放初步研究

关键词：煤焦化,颗粒物,二氧化硫,排放量

我国的焦炭产量居世界第一, 焦炭的生产会伴随大量的污染物产生, 其颗粒物和二氧化硫的排放对周围的环境造成了极大的污染。使得焦碳生产地区的TSP, SO2, Ba P, 远远超过了环境空气质量标准的二级标准值。可见, 积极的进行焦炉污染物排放检测, 对周围环境的治理意义重大。

一、样品采集与分析

1. 炼焦工艺概述

作为我国重要的焦炭产地山西, 经历了传统的土焦炉, 逐步的过渡到清洁型热回收炼焦炉, 最后发展到现在比较先进的水平室式机焦炉。土焦炉的结焦时间一般为八到十五天, 中间的副产品和烟气缺少相应的回收和治理措施;热回收焦炉结焦时间小于十天, 配有了一定的余热回收, 二次风补给也能使炭化产生的苯并芘等有机物质完全燃烧和分解;机焦炉结焦时间一般小于24小时, 采用了自产煤气作为燃料, 由加热室间接加热炭化, 过程中采用了回收副产品 (苯、甲苯、煤气、氨等) 和相关的脱硫措施, 重要的是减少了吨焦耗煤。本文针对这三种焦炉技术在生产过程中产生的颗粒物和二氧化硫进行达标分析。

2. 样品采集与分析

在样品采集上, 土焦炉和热回收焦炉均在出焦炉上方进行采样, 通过集中排气烟囱上方高14米出进行开孔的方式来采集;机焦炉顶选择了炉顶煤塔侧上升管旁第一道四孔进行采样, 包括地面集气出入口、烟囱和废气排放口。

在分析过程中, 将焦炉炉顶空气污染物与烟气监测同时实验分析, 随时对焦炉的生产进行记录, 土焦炉每天两次, 监测时间为一个周期, 每天2次;热回收焦炉和机械焦炉的监测时间为三天, 每天2次, 每次四个小时。采样均在60%以上的孔数的焦炉处于点火和结焦期, 采集烟气的同时进行对烟气状态参数和排放量测定。

烟气经采样器抽气后由玻璃纤维滤筒来收集, 然后密闭保存送至检测实验室进行分析, 在105℃下烘干一小时, 冷却后使用万分之一天平称量。炉顶空气由超细玻璃纤维滤膜吸收其中的总颗粒物, 采样当场密闭送至实验室, 平衡一段时间后进行称量。二氧化硫的检测中连续使用仪器测量稳定后的5个数据, 计算平均值得到;炉顶空气中的二氧化硫, 首先经含有10ml吸收液的U形多孔板吸收管, 以0.5L/min的速度进行采样, 然后将溶液进行密闭遮光保存, 24小时内送去质检。

二、检测结果

检测的结果如下表所示, 表一为焦炉顶空气中总颗粒物和二氧化浓度的范围和平均值。表二为焦炉烟气中颗粒物和二氧化硫的排放浓度、排放速度和吨焦排放量, 其中土焦炉和热回收焦炉采用了山西某焦化厂数据, 机焦炉的数据是采用了三个机焦炉取得平均值。

从表二上可以看出, 土焦炉顶总颗粒物和二氧化硫平均值浓度差别较小, 分别在0.651~0.824mg/m3和0.239~0.630mg/m3之间。机焦炉和热回收焦炉中总颗粒物和二氧化硫浓度略低于土焦炉顶, 而XG和TG却显著升高。对照《大气污染物综合排放标准》和《炼焦炉大气污染物排放标准》, XG和TG焦炉顶颗粒物浓度均值超过上限1.0mg/m3, 且TG>3.5mg/m3, 超标338%~544%。

从表三可以看出, 土焦炉中除HD烟尘排放浓度小于100mg/m3外, 其余都高于300mg/m3;热回收焦炉和机焦炉除XG略高于100mg/m3外, 别的小于50mg/m3。按照《大气污染物综合排放标准》和《炼焦炉大气污染物排放标准》, 排放速率都小于二级标准;所有焦炉二氧化硫平均值排放浓度都小于排放浓度最高限值, 没有超标。SJ和XG的颗粒物和二氧化硫排放浓度和吨焦排放量都小于新建非机械化焦炉二级标准。

三、实验讨论

焦炉烟气逸散是总颗粒物和二氧化硫的排放主要来源。这主要是由焦炉生产不当造成的, 在生产过程中, 土焦炉没有采取任何的控制措施, 在装煤点火后, 所有焦炉炉顶空气中的二氧化硫浓度也将明显升高。炼焦过程中, 主要集中在引火和熄焦阶段, 颗粒物的浓度较高。机焦炉熄焦过程颗粒物排放浓度明显升高。

随着国家的治理和控制, 近年来的土焦生产过程中颗粒物和二氧化硫排放有减弱的趋势, 而在机焦生产过程任然颗粒物和二氧化硫排放呈增强趋势。

综上所述, 如果严格按照操作条件执行, 和增加相应的治理设施, 就使得颗粒物和二氧化硫的释放量明显减少, 因此, 控制炼焦污染物排放还需要采用新技术, 提高科技水平, 以确保周围地区环境的保护。

参考文献

[1]李绍京.山西炼焦工艺及炉型的发展与选择[J].山西能源与节能.2000.4.

篇3：煤焦化生产过程甲烷排放初步研究

关键词：稻田；秸秆还田；温室效应；甲烷；排放

中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）06-0008-03

农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，含有丰富的氮、磷、钾及微量元素，可作为有机肥还田施入土壤中。秸秆还田后有效提高了土壤固碳量，可增加作物产量，但同时也促进了农田温室气体的排放。为此，研究秸秆还田对稻田甲烷（CH4）排放的影响，以探寻在保证水稻稳产高产的前提下减少稻田CH4排放的施肥方式。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料为超级稻沈农265，由沈阳农业大学水稻研究所育成，2001年通过辽宁省农作物品种审定委员会审定。该品种株高100～105 cm，生育期156 d左右，叶片数15～16片，株型紧凑，分蘖力较强，穗型直立，适宜在开原南部、铁岭、沈阳、辽阳、鞍山、营口等地区种植。

1.2 试验设计

试验在沈阳农业大学水稻研究所试验田进行。试验田为棕壤土，质地偏轻，地力中等，井水浇灌。4月18日育秧，5月27日移栽。

氮肥统一用46%的尿素，分基肥、分蘖肥（6叶龄期）、促花肥（倒4叶期）、保花肥（倒2叶期）4次施用。基蘖肥与穗粒肥比例为6∶4，基蘖肥中60%作基肥、40%作蘖肥，穗粒肥中70%作穗肥、30%作粒肥。所有处理的磷、钾肥均施用17%的过磷酸钙610

kg/hm2和51%的硫酸钾200 kg/hm2，氮、磷、钾比例为N∶P2O5∶K2O=2∶1∶1，其中P，K含量按N2处理计算。过磷酸钙作基肥，一次施用100%；硫酸钾作基肥和穗肥，各施用50%。

试验采用二因素随机区组设计，分别设置3个秸秆还田量处理：S0秸秆还田量为0 t/hm2，S1秸秆还田量为1.68 t/hm2（留茬20 cm），S3秸秆还田量为5.02 t/hm2（留茬60 cm）；3个N肥处理：N0为不施氮，N1为纯氮168 kg/hm2，N3为纯氮252 kg/hm2。试验9个处理，3次重复，共计27个小区。小区面积11.56 m2（长3.4 m×宽3.4 m），插秧行穴距为30.0 cm×13.3 cm（9寸×4寸），每穴3苗。还田用稻草秸秆晒干后打碎成5 cm左右的小段，均匀翻埋到各小区20 cm左右深度的土层。小区间采用聚四氟乙烯（PVC）板隔离。除草、病虫害防治等栽培措施同一般生产田。

1.3 分析方法

6月5日—9月30日进行气体样品采集，采用静态箱—气相色谱法测定稻田CH4排放量。水稻整个生育期内每隔10 d左右采集1次气体，时间为上午9∶00—11∶00，每次采样时间间隔为10 min，分别为0，10，20，30 min，用注射器抽取60 mL箱内混合均匀的气体于预先抽真空的采气袋内，每次采样前用箱内气体洗气3次。采集到的气体用Agilent 7890A气相色谱仪分析测定。

CH4排放通量计算公式为：F=ρh×。

式中：F为排放通量，mg/m2·h；ρ为CH4在标准状态下密度，kg/m3；h为采样箱高度，m；dc/dt为采样过程中采样箱内CH4的浓度变化率；T为采样箱内的平均温度，℃。

1.4 统计方法

利用Excel进行数据处理，DPS 3.0进行统计分析，Excel进行图表绘制。各处理的比较采用最小显著差法（LSD），凡超过LSD 0.05水平的视为显著。

2 结果与分析

2.1 稻田CH4排放通量的季节变化

稻田CH4排放通量季节变化情况如图1所示。

由图1可知：各处理生长季CH4排放量总体呈双峰型，分别出现在水稻生长的分蘖盛期和灌浆中后期。CH4排放主要集中在水稻生长前期，第一个峰值较大，集中出现在水稻移栽后第4周左右，此时期为水稻分蘖盛期。虽然7月6日开始晒田，但是之后持续降雨，小区渗水缓慢，导致田间始终存在薄水层，因此CH4排放峰之后并无骤减现象产生，而是呈现缓慢下降的趋势，稻田CH4在水稻生长中期的排放量较低；第二个峰值集中在水稻灌浆中后期，此后由于田间土壤逐渐落干，土壤含氧量增高，产生的CH4大部分被氧化，导致CH4排放量维持在较低水平，排放通量已接近于零或呈负值，即土壤表现为 CH4的净吸收汇。

不同施氮量与秸秆还田量处理的水稻生长季CH4平均排放通量的大小顺序表现为N3S3>N0S3>N1S3>N0S1>N3S1>N1S1>N1S0>N0S0>N3S0，各处理平均CH4排放通量依次为17.45，16.59，15.70，7.58，

6.79，6.31，4.28，4.22，4.12 mg/（m2·h）。

2.2 稻田CH4累积排放量

秸秆还田后向土壤中输入了大量的有机碳，为CH4的产生提供了更多的前体基质，使得CH4排放量增加。不同施肥处理CH4累积排放通量如图2所示。

由图2可知：秸秆还田对稻田CH4累积排放有明显的促进作用，而氮肥用量对CH4累积排放的影响则不明显。在同一施氮量下，CH4排放量均随着秸秆还田量的增加而增加，N0水平下各秸秆还田量处理间CH4排放量差异显著（P<0.05），N1和N3水平下S3处理与S0，S1处理差异显著，S0，S1处理差异不显著。N0，N1，N3水平下S3处理CH4排放量分别是对照处理（无秸秆还田）的2.9，2.7，3.2倍。不同施氮量与秸秆还田量处理水稻生长季CH4累积排放通量的大小顺序表现为N3S3>N0S3>N1S3>N0S1>N3S1>N1S1>N1S0>N0S0>N3S0，各处理稻田生长季CH4累积排放通量依次为565.24，537.51，508.65，245.72，

nlc202309021005

220.15，204.35，138.69，136.89，133.40 kg/hm2。

3 结论

试验结果显示：稻田CH4排放整体呈双峰型，两个排放高峰分别出现在水稻的分蘖盛期与灌浆中后期。第一个排放峰在水稻移栽后第四周左右出现，此排放峰值较大。可能由于移栽前的耕翻和移栽等活动扰动加速了土壤中有机质、肥料的分解转化，为CH4的产生提供了充足的反应底物；进入分蘖盛期后气温较高，水稻植株的通气组织比较发达，传输CH4的净效应比较大；移栽后的淹水环境使土壤氧化还原电位逐渐降低，为CH4的产生提供了有利条件。随着水稻生育期的推进，土壤中易于利用的有机质被逐渐分解，产CH4菌可利用的底物减少，因此稻田CH4在水稻生长中期排放量较低。第二个峰值集中在水稻灌浆中后期，此峰值的出现可能由于此时期水稻根系的脱落分泌物腐解彻底，为产CH4菌提供了较多的底物。水稻生长后期气温下降，导致产CH4菌的活性受到抑制，且田间土壤逐渐落干，土壤含氧量增高，产生的CH4大部分被氧化，导致后期稻田CH4排放量维持在较低水平（已接近于零或呈负值），即土壤表现为CH4的净吸收汇。

Research on the Influence of Straw Returning on the Emission

of Methane in the North

CHEN Jiaguang

（Yi County Plant Protection Station， Jinzhou Liaoning 121100， China）

Abstract： Straw returning can promote the yield increasing of crops； meanwhile it can cause the growth of greenhouse gas emission in farmlands. In the article， it studied the emission rule of CH4 in different amount of returning straw and nitrogen fertilizer in rice field， and on the basis of assuring rice yield， it discussed the way of fertilizer application which can effectively reduce the emission of CH4， provided related data for the research of greenhouse gas emission reduction in farmland in China.

Key words： rice field； straw returning； greenhouse effect； methane； emission

参考文献

[1] 毕于运，王亚静，高春雨.中国主要秸秆资源数量及其区域分布[J].农机化研究，2010（3）：1-7.

[2] 蒋静艳，黄耀，宗良纲.水分管理与秸秆施用对稻田CH4和N2O排放的影响[J].中国环境学，2003，23（5）：552-556.

[3] 劳秀荣，吴子一，高燕春.长期秸秆还田改土培肥效应的研究[J].农业工程学报，2002，18（2）：49-52.

篇4：开滦炼焦煤焦化特性研究

关键词：炼焦煤,焦化特性

1 概述

近年来, 我国每年用于炼焦的精煤在4亿吨以上, 炼出的焦炭主要供炼铁、铸造和化工等部门使用。由于不同用途的焦炭质量要求是不同的, 因此, 对于炼焦精煤的质量要求也就有所不同。对炼焦用煤而言, 结焦性和粘结性是最为重要的指标, 也就是炼焦用煤首先要有较好的结焦性和粘结性。在我国新的煤炭分类GB5751-86《中国煤炭分类》中, 1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤均属炼焦煤范畴, 可作为炼焦 (配) 煤来使用。

开滦矿区是我国大型煤炭生产基地, 唐山矿区年产原煤20Mt以上, 其中冶炼精煤超过6Mt, 目前有7座炼焦煤选煤厂, 煤种齐全, 享誉中外。在已探明的储量中, 肥煤占43%, 焦煤占16%, 1/3焦煤占12%, 气煤占29%。开滦煤历来是我国冶炼、化工用优良煤种, 具备独有的特性。通过科学的手段, 研究总结开滦炼焦煤的特性, 对于提高开滦精煤的市场占有率具有重要意义。

2 焦化特性研究的主要指标

焦炭质量来源于炼焦精煤或者配煤的质量, 影响焦炭质量的主要因素有:

2.1 炼焦煤以及焦炭的化学组成

化学组成包括水分、灰分、挥发分、硫分、磷分等。根据我国冶金焦炭质量标准, 对于焦炭来说, 焦炭的灰分、挥发份、硫含量以及灰成分对于焦炭的利用具有重要影响, 也需要分析测试。

2.2 炼焦煤的岩相学特性

2.2.1 显微组分分析

煤的显微组分是体现炼焦特性的微观结构表现, 一般通过显微镜分析煤岩中的镜质组, 半镜质组, 丝质组, 壳质组和矿物类。

2.2.2 镜质组平均最大反射率

目前镜质组反射率在焦化工业中已得到较为广泛的应用并日趋受到重视, 要进行混煤鉴别、配煤炼焦等工作, 离不开煤岩学参数。采用配煤的方法很容易造成挥发份达到炼焦要求, 但是通过镜质组反射率测试很容易实现对煤种, 特别是中变质程度混煤的鉴别。

2.3 炼焦煤的粘结性

煤的粘结性就是烟煤在干馏时粘结其本身或外加惰性物的能力。它是煤干馏时所形成的胶质体显示的一种塑性, 是煤结焦的必要条件, 与煤的结焦性密切相关。炼焦煤中以肥煤的粘结性最好。

2.4 焦炭的机械性能

2.4.1 焦炭的机械强度。

用焦炭的抗碎强度和耐磨强度两项指标说明焦炭的机械强度。焦炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的抗碎强度。

2.4.2 焦炭抵抗摩擦力破坏的能力, 称为焦炭的耐磨强度。

焦炭的机械强度是在冷态下试验的结果, 不能准确地反映焦炭在高炉内二次加热下的热强度。

3 开滦炼焦煤焦化特性试验

研究样品以开滦吕家坨、钱家营、范各庄、赵各庄、唐山矿生产的煤为主。各种分析结果见表1。

4 开滦炼焦煤焦化特性评价

4.1 根据煤炭分类图可以看出:钱家营、范各庄、赵各庄煤种挥发份在32%左右, G大于85, Y大于25, 属于中等变质程度的36号肥煤。唐山矿虽然挥发份在32%左右, G大于85, 但是值小于25, 属于1/3焦煤。吕家坨矿煤属于典型中等变质程度的焦煤, 但是其性能接近26号肥煤, 所有煤种属于10级或者11级精煤, 属于中硫低磷煤。

4.2 根据GB/T 397-1998《冶金焦用煤技术条件》, 开滦精煤 (包括焦煤、肥煤、1/3焦煤) 灰分为10～12级, 硫分为3级, 水分为2～3级, 完全符合冶金焦用煤技术要求。

4.3 从煤岩分析可以看出:钱家营、范各庄的镜质组组含量为64%左右, 高于赵各庄、唐山矿, 但是其丝质组含量明显比赵各庄、唐山矿低, 前者为18%左右, 后者达到29%。钱家营矿煤半镜质组含量最高。所有煤种的壳质组含量都不高。吕家坨焦煤的平均镜质组反射率最高, 钱家营煤的反射率最低, 为0.90, 这与通过挥发份以及粘结指数判断的煤变质程度一致。

4.4 从焦炭的硫分来看:钱家营、范各庄、赵各庄煤炼焦后具有良好的降硫性。

4.5 对于粘结性来说:吕家坨焦煤G值分别为86, Y值为18, 是中等变质程度、粘结性很好的焦煤。唐山矿煤的粘结指数G为96, Y值为19, 奥亚膨胀度b值为96%, 属粘结性很好的1/3焦煤。钱家营, 范各庄, 赵各庄三个煤种粘结性相似, 属于粘结指数较高的肥煤

4.6 从焦炭强度和反应性来看:吕家坨的焦炭机械强度最高, M40>80, 是优质的焦煤。钱家营的焦炭机械强度最低, M40<70。范各庄, 赵各庄和唐山矿焦炭机械强度也超过73, 分别为焦炭强度较高的肥煤和1/3焦煤。

4.7 开滦煤的焦炭灰成分中, (K2O+Na2O) 碱金属含量较低, 一般0.8-1.0%间, 属于低碱金属含量焦炭, 有利于高炉操作和降低高炉冶炼的碱金属总含量。

5 结语

从上述分析数据可以看出, 开滦炼焦煤属肥煤和1/3焦煤, 煤种的壳质组含量都不高, 且具有良好的降硫性, 粘结指数较高, 焦炭机械强度较高, 是优质的焦煤。

基于开滦精煤具有低磷、高灰熔点、粘结性好、挥发分适中、有害成分少等诸多特点, 在炼焦过程中既可以获得高强度的焦炭, 又可以回收较多的焦油等化工副产品, 是理想的炼焦化工原料。因此, 不论是单独炼焦还是配煤炼焦, “开滦煤”都是优质炼焦用煤, 一直是中国煤炭市场的知名品牌。