钢铁企业烧结工艺不同净化设施脱汞效率初探

马光军，陆芝伟，叶 兵

（江苏省南京环境监测中心，南京 210013）

汞（Hg）是环境中毒性最强的重金属元素之一。近年来，各国学者在汞污染方面开展了大量研究[1]。联合国环境规划署（UNEP）发布的2005年汞排放清单指出，亚洲对大气汞的贡献持续增长，达到全球人为排汞量的67%（质量分数）。而我国被认为是全球人为排汞量最大的国家，美国和印度跟随其后，但后两者排汞量总和不及我国的1/3[2]。李文俊等认为汞已经成为温室气体和持久性有机物后又一引人关注的全球性化学污染物[3]。

2015年，董灿等人对我国大气中的汞进行定量估算，得到我国汞排放清单，清单显示，钢铁行业每年向大气中排放35.42 t 汞，排放量不容忽视[4]。根据中国钢铁行业的发展现状以及国外前期研究成果，焦化工序和烧结工序是产生汞污染的主要工序，对于部分无焦化工序的钢铁企业而言，烧结工序则是其最主要的汞污染来源[5]。因此，本文对钢铁行业烧结工序不同净化设施进出口汞排放进行了监测，并对不同净化设施脱汞效率进行了初步研究。

1 试验方案及现场监测

1.1 试验方案

本文选取南京市某两家钢铁企业（企业A 和企业B）为研究对象，企业A 现有5 套烧结系统，其中1#、3#烧结机头（2×180 m2）共用一套半干法脱硫系统，2#烧结机头（360 m2）为单独使用一套氨法脱硫系统（湿法脱硫），4#、5#烧结机头（2×220 m2） 共用一套半干法脱硫系统。企业B 现有3 套烧结系统，其中3#烧结为石灰石-石膏湿法脱硫系统，4#和5#烧结为循环流化床半干法脱硫系统。所有烧结工艺前段均采用静电除尘，下面所分析净化设施对汞的脱出效率均指静电除尘后的净化设施，详细的处理设施如表1所示。

表1 两家企业烧结机头净化设施

谢馨等人研究发现，钢铁行业烧结工序烟气主要以气相形态存在，平均比重达到了94.4%[6]。因此，本文采用以EPA 30B 方法为原理的设备，对烟气中气态汞进行了监测。该方法主要包括活性炭吸附管采样系统、吸附管加标系统、样品分析设备三部分。另外，采用3012（H）型烟尘（气）测试仪同步监测烟气风量。

烟气分析采用塞曼效应工作原理，基于塞曼-调制的冷蒸气原子吸收光谱法（CVAAS），当样品气体通过测量池时，根据汞蒸气灯光强的降低情况测定烟气中汞的浓度。汞原子在测量池吸收253.7 nm 的汞的特征波长。由于烟气中的其他组分也会在此波长段产生吸收，干扰汞的测量，因此本研究采用塞曼调制技术消除干扰。

1.2 监测结果

笔者通过对企业A 和企业B 烧结机头净化设施前后（除尘后和烟囱排放口）烟气中汞含量进行监测，并通过相关参数计算出相应的脱汞效率，监测结果如表2所示。

表2 监测结果

2 分析

从上述结果来看，同为烧结工艺，不同净化设施的脱汞效率存在明显差异，为进一步分析脱汞效率差异，笔者依据表2数据，制作出两家钢铁企业烧结工艺脱汞效率对比图，如图1所示。

图1 两家钢铁企业烧结工艺脱汞效率对比

从表2和图1可以清晰地看出，企业A 4#、5#烧结净化设施脱汞效率最低，为73.3%，而相对应的净化设施为半干法脱硫，后续无布袋除尘等工艺。其他5 个排口脱汞效率相近，脱汞效率为84.1%～91.5%，分析发现，存在两种情况，一是企业A 2#烧结和企业B 3#烧结采用湿法脱硫工艺，二是企业A 1#、3#烧结、企业B 4#烧结和企业B 5#烧结采用半干法脱硫工艺+布袋除尘工艺，从中可以看出，第二种情况的脱汞效率基本一致，而且脱汞效率高。

3 结论

研究表明，就脱汞效率而言，两家钢铁企业烧结机头净化设施脱汞效率的范围为73.3%～91.5%，其中，半干法脱硫工艺+布袋除尘工艺＞湿法脱硫工艺＞干法脱硫工艺。鉴于此，笔者建议，新建或技改的钢铁烧结工艺，选择颗粒物、SO2等污染物净化设施时，应充分考虑对其他污染因子的协同处理 效率。