山東省煤炭使用造成的汞污染情況匡算與簡析

郭玉紅

（山東省煤田地質局第五勘探隊，山東 泰安 271000）

國內外的許多研究認為，近年來全球大氣汞濃度的增加，主要是工業(yè)用煤和民用煤的消費大量增長所造成的。由于人類工業(yè)生產(chǎn)中的排放，全球大氣汞含量已經(jīng)高于工業(yè)革命前的3 倍。隨著我國經(jīng)濟增長的需要，電力需求激增，因此造成煤中汞的污染持續(xù)增加。據(jù)2010 年統(tǒng)計資料，我國燃煤汞污染已占到向大氣中排放汞的總量的三成。山東作為一個能源大省、產(chǎn)煤大省、用煤大省，用煤過程中釋放的汞總量非常高，了解摸清實際用煤造成的汞污染對環(huán)境的輸入量及排放量，具有重要意義。許多用煤大省都有關于此方面的研究，我省目前還是空白。

從已有的有關研究燃煤所引起的環(huán)境汞污染成果可以看出，要能夠比較準確地計算一個地區(qū)的燃煤向大氣中釋放的總汞量，必須通過研究弄清該地區(qū)不同用途的煤的消費量和其中的汞含量，和評估采取的降汞措施的效果，才可能得出合理的排放量。本文就本單位開展的山東汞污染的現(xiàn)狀調查數(shù)據(jù)和山東省統(tǒng)計局公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（最新為2017 年）入手，試著匡算山東用煤汞的年排放量，提出初步改進措施。

1 山東省煤炭生產(chǎn)和消費情況

山東省統(tǒng)計局最新公布的煤炭生產(chǎn)和消費平衡表如表1 所示。根據(jù)表1 的相關數(shù)據(jù)可知，2017 年山東省煤炭生產(chǎn)量13 159.6 萬t，外省調入25 622.7萬t，進口量1 412.9 萬t?？傁M量為39 164.7 萬t，其中一般工業(yè)用煤6 253.1 萬t，火力發(fā)電18 702 萬t，供熱5 328.9 萬t，煉焦5 463.3 萬t。

2 煤炭使用情況綜合分析

山東煤炭的使用依次主要可分為火力發(fā)電、一般工業(yè)、煉焦、供熱等。一般工業(yè)用煤又主要包括工業(yè)燃煤鍋爐、水泥行業(yè)。

劉曉星等人[1]在《中國典型省份汞排放研究-燃煤電廠和PVC 生產(chǎn)是重點行業(yè)》里認為燃煤電廠和PVC 生產(chǎn)是限制汞排放的重點行業(yè)。

圖1 2010 年燃煤電廠中汞的輸入（t）

圖2 2010 年各省燃煤電廠向環(huán)境中排放的汞

在這份正式提交的報告中肯定了環(huán)保措施對減少汞排放的良好作用，并以2010 年和2014 年的數(shù)據(jù)做了一個對比分析。2010 年全國電力用煤累計15.9 億t，占全國煤炭產(chǎn)量（35.12 億t）的45.27%，比2005 年增長了57.6%，以煤中汞濃度為0.170 g/t 計算，汞的輸入量為270.3 t。2014 年我國電力用煤的消費量為19.3 億t，同樣以煤中汞濃度0.170 g/t 計算，汞的輸入量為328.0 t。由于煤炭消費量的增長，汞的輸入量比2010 年提高了21%。與2010 年相比，雖然2014 年的汞輸入量增加了58.3 t，但是據(jù)測算，向大氣排放的汞卻降低了6.0 t。作者以為這主要得益于布袋除塵器、濕法脫硫和催化脫硝設備安裝比例的大幅提高。依據(jù)布袋除塵器、濕法脫硫和催化脫硝設備的脫除汞效率60%以上的技術數(shù)據(jù)，排放量按輸入量的30%計算，使得更多的汞進入到了水體和固體廢物中。本文中電力用煤的排放系數(shù)采用了該文的調查數(shù)據(jù)，設定為0.3。

表1 山東省統(tǒng)計局最新公布的煤炭生產(chǎn)和消費平衡表

中國水泥協(xié)會副會長孔祥忠在其專題報告《中國水泥工業(yè)的汞污染控制》中指出，根據(jù)統(tǒng)計，水泥行業(yè)已成為汞排放的第三大排放源，并提出了一個可供參考的0.02 mg/Nm3的平均排放值。這比水泥行業(yè)國家限定的0.05 mg/Nm3的標準雖然低很多，大概相當于約生產(chǎn)1 t 水泥會產(chǎn)生0.035 g 汞的排放，但換算成煤炭汞含量為0.269 ug/g，仍然高于燃煤電廠用煤的汞平均值。從我單位對山東省商品煤10多年的檢測積累數(shù)據(jù)看，這個主要應當是水泥行業(yè)使用無煙煤比例高的原因，數(shù)據(jù)基本可信。

3 山東省汞排放量計算

3.1 2017 年省內水泥行業(yè)的煤炭用量計算

由于山東省水泥行業(yè)的煤炭用量無法直接查詢到，所以本文采取水泥生產(chǎn)量來推算：例如已知2015 年山東省水泥熟料的產(chǎn)量為15 300 萬t，而水泥行業(yè)的一般水平為每噸熟料用煤130 kg，則求得全年水泥行業(yè)用煤量為1989 萬t。

3.2 省內各行業(yè)排放系數(shù)

劉曉星[1]在文中測算出2010 年山東省的燃煤電廠汞輸入量為20 t，實際排放量為6 t，以當年火力發(fā)電量14 295.2 萬t 計算，其所采用的煤的平均汞含量為0.140 ug/g?？紤]到各燃煤電廠的煤炭來源相對固定，因此近年來應該相差不大，故本文以此作為計算依據(jù)。

根據(jù)目前水泥行業(yè)采取的措施現(xiàn)狀來看，基本是無措施排放，因此排放系數(shù)為1.0。

按照國家政策和生產(chǎn)技術要求，供熱企業(yè)和煉焦行業(yè)應該與燃煤電廠情況類同。故其行業(yè)平均汞含量和排放系數(shù)同燃煤火力發(fā)電。

由于一般工業(yè)用煤主要采購自我省生產(chǎn)煤炭，其汞含量的設定根據(jù)了我單位在全省采樣檢測的967 個煤樣的汞含量測定值，經(jīng)計算平均值得出結果為0.115 ug/g。因其行業(yè)一般不采取措施，排放系數(shù)設定為1.0。

3.3 汞排放計算

由于山東省統(tǒng)計局最新2019 年的煤炭消費數(shù)據(jù)為2017 年統(tǒng)計值，故以此作為計算依據(jù)。

通過表2 計算得出，2017 年山東省汞的總輸入量為49.89 t，大氣排放量為21 t，比2015 年25.7 t減少4.7 t，但火力發(fā)電中汞的排放量比2010 年增加1.9 t。

由累計輸入量和實際煤炭消費總量求得，全省煤炭平均汞含量為0.135 ug/g。

表2 山東省最新（2017 年）汞污染情況計算表

4 結論

“綠水青山就是金山銀山”，國家已經(jīng)把改變我國能源結構，減少一次能源中的煤炭所占比例當成促進環(huán)保、提高能效的重要措施。隨著新能源比重的逐年提高，今后山東省煤炭消費量會逐漸減少，汞的輸入量和排放量也會逐漸降低。但由于汞的不可消除和遷移性，累積的損害其實是逐年遞增的，計算2010 年至2020 年山東省累計汞的排放量，就可達到210 t。

因此，建議政府加強監(jiān)管，鼓勵和強力推行煤炭使用過程中的脫汞、吸收汞，減少汞的排放量。如果能把工業(yè)用煤中的脫汞率再提高20%，就可以每年減少汞排放量10 t 左右；同時一定要注意灰渣處理處置，避免二次污染問題。燃煤中的汞有60%以上進入燃煤副產(chǎn)物（粉煤灰和脫硫石膏）當中，因為這些副產(chǎn)物有很高的再利用率，在高溫二次利用過程中，極有可能帶來向大氣的二次汞排放。同時，未被再利用的灰渣在堆存處置過程中因為處理不當也可能對土壤或地下水環(huán)境造成二次污染，所以必須引起重視?？刹扇　翱蒲袨橄?，政府推動，企業(yè)為主”的原則，由政府通過政策扶持和調節(jié)，引導企業(yè)利用最新科技手段，主動投身環(huán)保預防和治理，建立和打造汞的回收利用的良性循環(huán)產(chǎn)業(yè)，才是一種可持續(xù)、符合經(jīng)濟規(guī)律的市場運作方式。