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(zé)任公司 江蘇南京 210036 2江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 江蘇南京 210036）

引言

我國(guó)燃煤大氣汞排放量總體呈上升趨勢(shì)，2005年后我國(guó)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(guó)汞排放的重點(diǎn)行業(yè)[1]。隨著2017年江蘇省大機(jī)組超低改造基本完成，小機(jī)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(zhǎng)，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(shè)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(shè)施的使用只是汞污染控制的一個(gè)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(guó)是全球最大的汞排放國(guó)。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(duì)燃煤電廠和鍋爐汞排放情況的研究國(guó)內(nèi)外都有深入的探討，但是對(duì)鋼鐵工業(yè)汞的排放控制對(duì)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(jìn)口和外省采購。研究表明我國(guó)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(duì)煤和鐵礦石在投入使用前進(jìn)行預(yù)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(shù)。采用洗煤技術(shù)控制汞排放是基于煤粉中有機(jī)物與無機(jī)物密度不同的一種物理清洗技術(shù)。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(jī)碳結(jié)構(gòu)結(jié)合的汞，洗煤的實(shí)質(zhì)只是將污染物汞轉(zhuǎn)移到了煤洗廢物中，但這對(duì)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(jī)物中，當(dāng)進(jìn)行浮選時(shí)，汞和其他重金屬隨無機(jī)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(xué)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(duì)原煤加熱升溫的方法來對(duì)原煤進(jìn)行脫汞。通過對(duì)煙煤或褐煤加熱加壓使煤的熱值升高30-55%，提高單位質(zhì)量的煤的發(fā)熱量從而相對(duì)降低汞排放量，在煤的加熱過程中，煤中的部分汞也會(huì)釋放出來，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了脫汞效率。這種技術(shù)可以使煤中的汞含量減少70%以上，同時(shí)還可以減少SO2、NOX的排放。研究表明在400℃范圍內(nèi)可以最高達(dá)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(jié)、焦化、球團(tuán)、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(jié) 2.84（μg/m3）、焦化 0.39（μg/m3）、球團(tuán) 1.24（μg/m3）、電爐 1.09（μg/m3）、轉(zhuǎn)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(jié)＞球團(tuán)＞電爐＞轉(zhuǎn)爐＞高爐＞焦化。對(duì)江蘇省鋼鐵行業(yè)汞排放濃度最高的燒結(jié)工段進(jìn)行分析，燒結(jié)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(biāo)準(zhǔn)，及我國(guó)相關(guān)行業(yè)汞排放標(biāo)準(zhǔn)。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(jié)工段汞排放約占到總排放量64.84%。

因此，控制燒結(jié)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(jié)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(jié)過程，溫度情況會(huì)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(shí)，通過噴入固體吸附劑可為汞蒸氣冷凝提供表面積，同時(shí)吸附劑還能與汞蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)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(shè)施主要包括除塵、脫硫、脫硝設(shè)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(duì)汞的脫除主要是靠現(xiàn)有的煙氣凈化設(shè)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(shè)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(duì)燒結(jié)工段汞排放影響最大的因素為鐵礦石中汞的含量。對(duì)比分析不同廢氣凈化設(shè)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(dá)到了91%左右、單獨(dú)的濕法脫硫設(shè)施汞脫除效率約為85%左右，而單獨(dú)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(duì)鋼鐵企業(yè)環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況的監(jiān)管，堅(jiān)決淘汰環(huán)保設(shè)施不全面或沒有環(huán)保設(shè)施的企業(yè)，能夠?qū)崿F(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(guān)研究可知，江蘇省內(nèi)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(duì)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(guān)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(duì)于區(qū)域環(huán)境存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，通過調(diào)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(shí)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(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)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(duì)燃煤進(jìn)行入爐前脫汞處理，能夠從源頭減少汞進(jìn)入煙氣的量。通過控制燒結(jié)過程，溫度情況會(huì)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(shí)吸附劑還能與汞蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到控制汞排放的目的。對(duì)鋼鐵企業(yè)環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況的監(jiān)管，淘汰環(huán)保設(shè)施不全面或沒有環(huán)保設(shè)施的企業(yè)，能夠?qū)崿F(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(fēng)險(xiǎn)。

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

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

[3]董燦.我國(guó)人為源大氣汞排放清單的分析研究[D];西安建筑科技大學(xué).