鋼鐵企業燒結工藝不同凈化設施脫汞效率初探

馬光軍，陸芝偉，葉 兵

（江蘇省南京環境監測中心，南京 210013）

汞（Hg）是環境中毒性最強的重金屬元素之一。近年來，各國學者在汞污染方面開展了大量研究[1]。聯合國環境規劃署（UNEP）發布的2005年汞排放清單指出，亞洲對大氣汞的貢獻持續增長，達到全球人為排汞量的67%（質量分數）。而我國被認為是全球人為排汞量最大的國家，美國和印度跟隨其后，但后兩者排汞量總和不及我國的1/3[2]。李文俊等認為汞已經成為溫室氣體和持久性有機物后又一引人關注的全球性化學污染物[3]。

2015年，董燦等人對我國大氣中的汞進行定量估算，得到我國汞排放清單，清單顯示，鋼鐵行業每年向大氣中排放35.42 t 汞，排放量不容忽視[4]。根據中國鋼鐵行業的發展現狀以及國外前期研究成果，焦化工序和燒結工序是產生汞污染的主要工序，對于部分無焦化工序的鋼鐵企業而言，燒結工序則是其最主要的汞污染來源[5]。因此，本文對鋼鐵行業燒結工序不同凈化設施進出口汞排放進行了監測，并對不同凈化設施脫汞效率進行了初步研究。

1 試驗方案及現場監測

1.1 試驗方案

本文選取南京市某兩家鋼鐵企業（企業A 和企業B）為研究對象，企業A 現有5 套燒結系統，其中1#、3#燒結機頭（2×180 m2）共用一套半干法脫硫系統，2#燒結機頭（360 m2）為單獨使用一套氨法脫硫系統（濕法脫硫），4#、5#燒結機頭（2×220 m2） 共用一套半干法脫硫系統。企業B 現有3 套燒結系統，其中3#燒結為石灰石-石膏濕法脫硫系統，4#和5#燒結為循環流化床半干法脫硫系統。所有燒結工藝前段均采用靜電除塵，下面所分析凈化設施對汞的脫出效率均指靜電除塵后的凈化設施，詳細的處理設施如表1所示。

表1 兩家企業燒結機頭凈化設施

謝馨等人研究發現，鋼鐵行業燒結工序煙氣主要以氣相形態存在，平均比重達到了94.4%[6]。因此，本文采用以EPA 30B 方法為原理的設備，對煙氣中氣態汞進行了監測。該方法主要包括活性炭吸附管采樣系統、吸附管加標系統、樣品分析設備三部分。另外，采用3012（H）型煙塵（氣）測試儀同步監測煙氣風量。

煙氣分析采用塞曼效應工作原理，基于塞曼-調制的冷蒸氣原子吸收光譜法（CVAAS），當樣品氣體通過測量池時，根據汞蒸氣燈光強的降低情況測定煙氣中汞的濃度。汞原子在測量池吸收253.7 nm 的汞的特征波長。由于煙氣中的其他組分也會在此波長段產生吸收，干擾汞的測量，因此本研究采用塞曼調制技術消除干擾。

1.2 監測結果

筆者通過對企業A 和企業B 燒結機頭凈化設施前后（除塵后和煙囪排放口）煙氣中汞含量進行監測，并通過相關參數計算出相應的脫汞效率，監測結果如表2所示。

表2 監測結果

2 分析

從上述結果來看，同為燒結工藝，不同凈化設施的脫汞效率存在明顯差異，為進一步分析脫汞效率差異，筆者依據表2數據，制作出兩家鋼鐵企業燒結工藝脫汞效率對比圖，如圖1所示。

圖1 兩家鋼鐵企業燒結工藝脫汞效率對比

從表2和圖1可以清晰地看出，企業A 4#、5#燒結凈化設施脫汞效率最低，為73.3%，而相對應的凈化設施為半干法脫硫，后續無布袋除塵等工藝。其他5 個排口脫汞效率相近，脫汞效率為84.1%～91.5%，分析發現，存在兩種情況，一是企業A 2#燒結和企業B 3#燒結采用濕法脫硫工藝，二是企業A 1#、3#燒結、企業B 4#燒結和企業B 5#燒結采用半干法脫硫工藝+布袋除塵工藝，從中可以看出，第二種情況的脫汞效率基本一致，而且脫汞效率高。

3 結論

研究表明，就脫汞效率而言，兩家鋼鐵企業燒結機頭凈化設施脫汞效率的范圍為73.3%～91.5%，其中，半干法脫硫工藝+布袋除塵工藝＞濕法脫硫工藝＞干法脫硫工藝。鑒于此，筆者建議，新建或技改的鋼鐵燒結工藝，選擇顆粒物、SO2等污染物凈化設施時，應充分考慮對其他污染因子的協同處理 效率。