解析山西雾霾天气的成因_段再明

＊第42卷第5期2011年9月太原理工大学学报JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.42No.5Sep.2011文章编号:1007-9432(2011)05-0539-03解析山西雾霾天气的成因段再明(山西省环境监测中心站,太原030027)摘要:为了解析山西境内近年来频发的雾霾天气,针对山西省的工业特点,对焦化工业特别是目前利用焦化废水熄焦的现状进行了综合分析,测量分析了雾霾天气的化学成分,并对雾霾天气的成因进行了分析。结果表明,湿法熄焦是诱发雾霾天气的主要原因之一。关键词:雾霾天气;废水熄焦;化学成分;机理中图分类号:X511文献标识码:A近年来,山西境内雾霾天气时有发生。2006年12月22日开始,山西遭遇连续几天的雾霾天气;2008年11月10日,山西中南部大部分地区,出现大范围的雾霾和轻雾天气;2009年12月10日,太原市区雾霾天气导致能见度不足200m;2010年4月1日,山西中南部大部分地区出现大范围的雾霾和轻雾天气,并持续了3～4d;2010年10月9日,山西中北部大部分地区出现霾天气,能见度较差,局部地区能见度不足200m。雾霾天气不仅影响了人们的日常出行,更重要的是直接导致环境空气质量的下降,严重危害人们的身体健康。为此,关注雾霾天气,解析雾霾的成因,有效减轻雾霾造成的环境污染是本课题的研究重点。1焦化与熄焦技术的现状山西省是全国最重要的焦炭生产基地,目前有270余家焦化企业,总产能接近1.6亿t。到2015年,规划形成炭化室6m以上焦炉(含炭化室高度5.5m以上的捣固式焦炉)产能占到焦炭总产能的60%以上。其中采用国际领先的炭化室高度7.63m焦炉产能达3000万t以上,钢铁联合企业焦炉全部配套干熄焦装置,大型焦化园区配套干熄焦能力达到80%以上。熄焦技术分为湿法和干法两种。干熄焦具有环保、回收热能的效果,但由于投资和运行费用高,短时内还较难推广。湿法熄焦是焦饼成熟后,由推焦车将出炉红焦推入拦焦车,拦焦车再将焦炭导入熄焦车中送往熄焦塔用水冷却熄火,熄焦后焦炭由熄焦车送至凉焦台,局部未熄灭的红焦在此用水补充熄灭,凉放、蒸发焦炭中水分后,焦炭由刮板放焦机刮至胶带机送往筛焦工段。湿法熄焦每吨焦炭需耗水约0.3～0.5t[1]。目前,在全国范围内及我省炼焦企业(除太原钢铁有限公司焦化厂和安泰有限公司焦化厂采用干熄焦外)均采用焦化废水熄焦,虽然解决了焦化废水的排放问题,但是造成了污染转移的后果,即由水污染变成了气态污染。2湿法熄焦诱发雾霾天气的机理2.1雾霾天气的形成雾霾天气,称为“霾”的浓重雾气,形成原因比较复杂,一般在气温持续走高,高温导致气压偏低,加上连续几日的静风天气,在高空形成了逆温层。逆温层就像一个锅盖,将大量工业废气(大量的气溶胶)笼罩在近地面,无法扩散。湿度高时形成大雾,湿度低就形成雾霾天气。霾和轻雾常常同时出现,水汽的凝结可以导致霾演变成为轻雾或雾,雾霾天气的演变见图1所示。雾霾天气常常加重空气污染的程度,对人体健康极为不利。图1雾霾天气的演变2.2雾霾的主要化学成分雾霾的主要成分是气溶胶(aerosol),气溶胶(aerosol)主要成分是细颗粒,细粒子中含有多种化学元素和化合物。气溶胶的化学组分,除一般无机＊收稿日期:2011-01-10作者简介:段再明(1961-),男,山西太原市人,高级工程师,主要从事环境空气质量监测与成因研究,(Tel)13007088442DOI:10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2011.05.001元素外,还有元素碳(EC)、有机碳(OC)、有机化合物(尤其是挥发性有机物(VOC)、多环芳烃(PAR)和有机毒物)、生物物质(细菌、病毒、霉菌等)。目前气溶胶[5](aerosol)中已发现的元素有砷(As)、镉(Cd)、氟(F)、钴(Co)、镍(Ni)、铅(Pb)、硫(S)、氯(Cl)、溴(Br)、铯(Cs)、镧(La)、汞(Hg)、铬(Cr)等。2.3气溶胶(aerosol)的来源大气气溶胶(aerosol)的污染源可分为自然源,人为源与地球化学源,还有二次颗粒物[3-4]。焦化废水中所含的有机碳(OC)、有机化合物(尤其是挥发性有机物(VOC)、多环芳烃(PAR)和有机毒物)含量较高,随熄焦过程附着在气溶胶细颗粒上,在特殊的气象条件下表现为灰霾。2.4焦化废水的来源焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品的精制过程,其中以蒸氨NH3过程中产生的剩余氨水NH3-H2O为主要来源。剩余氨水NH3-H2O是焦化厂最重要的酚氰废水源,是含氨的高浓度酚水。剩余氨水NH3-H2O主要由三部分组成:装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水和添加到吸煤气管道和集气管循环氨水泵内的含油工艺废水