江蘇省鋼鐵行業(yè)汞排放控制分析

劉 麗胡 玲

（1江蘇省蘇力環(huán)境科技有限責任公司 江蘇南京 210036 2江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心 江蘇南京 210036）

引言

我國燃煤大氣汞排放量總體呈上升趨勢，2005年后我國煤炭消耗量仍然快速上升，但汞的排放趨于穩(wěn)定，燃煤工業(yè)是我國汞排放的重點行業(yè)[1]。隨著2017年江蘇省大機組超低改造基本完成，小機組超低改造陸續(xù)開展，濕法脫硫裝置安裝數(shù)量快速增長，以及“十二五”期間NOx排放總量控制要求帶來的脫硝措施的不斷上馬，除塵、脫硫、脫銷設施的普及，使得汞污染協(xié)同控制初見成效[2]。然而汞治理設施的使用只是汞污染控制的一個環(huán)節(jié)，尚未推廣開來，企業(yè)汞污染的控制需要全過程控制，包括燃料和原料的源頭控制、使用過程控制以及最終煙氣排放的控制。

我國是全球最大的汞排放國。其中燃煤電廠和鍋爐是排放大戶，其次是金屬冶煉行業(yè)，包括鋼鐵工業(yè)[3]。對燃煤電廠和鍋爐汞排放情況的研究國內外都有深入的探討，但是對鋼鐵工業(yè)汞的排放控制對策研究得比較少。

1 燃料控制

鋼鐵工業(yè)的原料和燃料包括鐵礦石和煤。我省煤炭和鐵礦石資源匱乏，大部分的原料和燃料采用進口和外省采購。研究表明我國煤中汞含量一般為0.1-0.3μg/g，平均為0.19μg/g，高于世界平均值0.10μg/g。鐵礦石中汞的含量約為0.010μg/g。

如果對煤和鐵礦石在投入使用前進行預處理，將有利于后期汞脫除。洗煤是最早的一種燃燒前原煤脫汞技術。采用洗煤技術控制汞排放是基于煤粉中有機物與無機物密度不同的一種物理清洗技術。傳統(tǒng)的煤洗方法只能洗去不燃性礦物原料中的一部分汞，而不能洗去與煤中有機碳結構結合的汞，洗煤的實質只是將污染物汞轉移到了煤洗廢物中，但這對于減少排氣中的汞還是有積極意義的。另外一種脫汞方法為浮選法。汞元素主要存在煤的無機物中，當進行浮選時，汞和其他重金屬隨無機物大量富集在浮選廢渣中，起到脫汞的目的。研究表明浮選可以去除原煤中21%-37%的汞。利用磁分離方法、化學法、微生物法也可以將汞從原煤中分離。近些年燃燒前原煤脫汞也有了新的方法，即通過在燃燒前對原煤加熱升溫的方法來對原煤進行脫汞。通過對煙煤或褐煤加熱加壓使煤的熱值升高30-55%，提高單位質量的煤的發(fā)熱量從而相對降低汞排放量，在煤的加熱過程中，煤中的部分汞也會釋放出來，從而進一步加強了脫汞效率。這種技術可以使煤中的汞含量減少70%以上，同時還可以減少SO2、NOX的排放。研究表明在400℃范圍內可以最高達到80%的脫汞率。

2 原料使用過程中的控制

鋼鐵工業(yè)中的燒結、焦化、球團、煉鐵、煉鋼等工序都是汞從原料中釋放的主要過程。通過研究我省鋼鐵行業(yè)汞排放水平，各工藝段汞排放濃度均值為燒結 2.84（μg/m3）、焦化 0.39（μg/m3）、球團 1.24（μg/m3）、電爐 1.09（μg/m3）、轉爐 1（μg/m3）、高爐 0.42（μg/m3）。江蘇省鋼鐵行業(yè)不同工藝段汞的排放濃度整體呈現(xiàn)出：燒結＞球團＞電爐＞轉爐＞高爐＞焦化。對江蘇省鋼鐵行業(yè)汞排放濃度最高的燒結工段進行分析，燒結工序及電爐煙氣中汞排放濃度低于歐盟鋼鐵行業(yè)汞排放標準，及我國相關行業(yè)汞排放標準。通過典型鋼鐵行業(yè)各工藝段汞排放速率可知，江蘇省鋼鐵行業(yè)燒結工段汞排放約占到總排放量64.84%。

因此，控制燒結工藝過程的汞排放能夠有效削減鋼鐵行業(yè)向大氣中的排放，燒結過程中熱解過程的穩(wěn)定是影響汞釋放的主要因素。通過控制燒結過程，溫度情況會改變汞釋放的形態(tài)、采用大顆粒的煤粉、還原性氣氛和降低燃燒溫度等可以降低汞的排放。同時，通過噴入固體吸附劑可為汞蒸氣冷凝提供表面積，同時吸附劑還能與汞蒸氣發(fā)生化學反應，達到控制汞排放的目的。

3 煙氣脫汞控制

煙氣脫汞控制是最終煙氣汞排放控制的主要手段，鋼鐵行業(yè)常用的煙氣處理設施主要包括除塵、脫硫、脫硝設備，另外還有一些新的脫汞方法，這些方法共同作用，可以起到協(xié)同脫汞的效果。目前對汞的脫除主要是靠現(xiàn)有的煙氣凈化設施的協(xié)同作用，包括除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)等。我省主要鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的環(huán)保設備主要有：布袋除塵器、靜電除塵器、濕法脫硫、半干法脫硫、干法脫硫等措施。

通過江蘇省鋼鐵行業(yè)汞排放濃度最高的燒焦工段汞排放影響因素的分析發(fā)現(xiàn)，對燒結工段汞排放影響最大的因素為鐵礦石中汞的含量。對比分析不同廢氣凈化設施的汞脫除效率發(fā)現(xiàn)，半干法脫硫加布袋除塵的脫汞效率較高，脫汞效率達到了91%左右、單獨的濕法脫硫設施汞脫除效率約為85%左右，而單獨的半干法脫硫的汞脫除效率僅為70%左右，因此采用協(xié)同煙氣凈化措施不僅能提高鋼鐵行業(yè)一般污染物的排放量，也能有效提高煙氣中汞的脫除效率。

因此，建議環(huán)保主管部門繼續(xù)加大對鋼鐵企業(yè)環(huán)保設施運行情況的監(jiān)管，堅決淘汰環(huán)保設施不全面或沒有環(huán)保設施的企業(yè)，能夠實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)汞排放水平的有效控制。

4 區(qū)域控制

通過相關研究可知，江蘇省內沿江的蘇州、無錫、南京、常州4市的產(chǎn)能占全省產(chǎn)能的75%以上；江蘇省各中蘇州鋼鐵行業(yè)汞排放量最高，蘇州、南京、常州和無錫的汞排放量明顯高于全省其它地市，占到江蘇省汞排放量的85.9%，而鎮(zhèn)江、南通、泰州、淮安、連云港和徐州的汞排放量相對較低。可見，鋼鐵行業(yè)的煙氣排放量與鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)能有著密切的關系，由于工業(yè)布局的原因，江蘇省南部地區(qū)鋼鐵行業(yè)汞排放量高，且由于城市的發(fā)展，目前大部分原有大型鋼鐵行業(yè)區(qū)域人口密集，對于區(qū)域環(huán)境存在著一定的風險。

因此，通過調整全省鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能，能夠有效的降低鋼鐵行業(yè)汞排放的總量，同時根據(jù)鋼鐵行業(yè)的所在區(qū)域環(huán)境狀況，合理配置鋼鐵產(chǎn)量，也能有效降低區(qū)域環(huán)境風險。

結語

由于目前大氣中汞排放并沒有采取專門的控制措施，通過控制燃料，對燃煤進行入爐前脫汞處理，能夠從源頭減少汞進入煙氣的量。通過控制燒結過程，溫度情況會改變汞釋放的形態(tài)，通過噴入固體吸附劑可為汞蒸氣冷凝提供表面積，同時吸附劑還能與汞蒸氣發(fā)生化學反應，達到控制汞排放的目的。對鋼鐵企業(yè)環(huán)保設施運行情況的監(jiān)管，淘汰環(huán)保設施不全面或沒有環(huán)保設施的企業(yè)，能夠實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)汞排放水平的有效控制。通過，降低鋼鐵行業(yè)汞排放的總量，合理配置鋼鐵產(chǎn)量，能有效降低區(qū)域環(huán)境風險。

[1]胡一蓉．某地燃煤電廠汞排放與國內外汞脫除技術分析[J]．環(huán)境科技，2011，24(3)：69-72．

[2]王起超，沈文國，麻壯偉．中國燃煤汞排放量估算[J]．中國環(huán)境科學，1999，19(4)：318-321．

[3]董燦.我國人為源大氣汞排放清單的分析研究[D];西安建筑科技大學.