煤焦化过程汞的动态析出及行为模拟

作为一种全球性污染物，汞的排放及防治受到国内外学者的极大关注。煤炭利用中汞的排放是主要的排放形式，占总排量的70%。2010年中国煤炭消耗超过30亿吨，占能源消耗比例的70%，是全球重要的汞排放区域。国内外学者对煤中汞的赋存状态、燃煤汞排放及实验模拟下汞的析出等进行了详实的研究。焦炭生产耗煤占中国总耗煤近1/5，准确估计煤焦化过程中汞的排放具有重要意义，然而焦化过程汞的排放方式和排放因子的报道还比较少见。本研究选择我国焦化行业典型焦炉进行生产全过程烟气采样和全部化工产品采样，对比分析各阶段汞的形态特征和浓度、分担量和焦化过程汞的排放因子，并探讨区域焦化生产的汞的排放通量。项目对正确估计煤焦化汞的排放具有重要科学意义，对焦炉工人的防护和污染物排放控制有直接的指导意义，焦化模拟实验从根本上探讨煤焦化过程汞排放的规律和特征，为焦化过程污染物排放控制提供重要依据。

作为一种全球性污染物，汞的排放及防治受到国内外学者的极大关注。煤炭利用中汞的排放是主要的排放形式，占总排量的70%。2010 年中国煤炭消耗超过30 亿吨，占能源消耗比例的70%，是全球重要的汞排放区域。国内外学者对煤中汞的赋存状态、燃煤汞排放及实验模拟下汞的析出等进行了详实的研究。焦炭生产耗煤占中国总耗煤近1/5，准确估计煤焦化过程中汞的排放具有重要意义，然而焦化过程汞的排放方式和排放因子的报道还比较少见。本研究选择我国焦化行业典型焦炉进行生产全过程烟气采样和全部化工产品采样，对比分析各阶段汞的形态特征和浓度、分担量和焦化过程汞的排放因子，并探讨区域焦化生产的汞的排放通量。. 在焦化过程中，焦炭中 Hg 含量平均值达到 0.08 μg/g，残余量约为煤中汞含量的 27% 。焦油和氨水中 Hg 含量平均值分别为 0.38 μg/g 和0.07 μg/ml。焦化烟气包括装煤和出焦过程废气，燃烧室废气，燃烧室和装煤烟气中Hg排放浓度高于出焦过程。焦化烟气中汞的排放因子在燃烧室、装煤和出焦过程分别为9.11、4.21和0.91 ug/吨焦炭。汞的形态分析显示燃烧室烟气中Hg0和Hg2+分别为32.2%和67.8%，而在装煤和出焦烟气中则主要以Hg0为主，百分含量超过95%。该结果不同于燃煤烟气中Hg2+为主的化学组成。仅以烟气汞排放因子估算的焦化汞排放量为0.7吨，但焦炉煤气是焦化过程汞含量较高的化工产品和民用燃料，以焦炉煤气消耗估计的汞排放超过7吨。已有研究表明，燃煤是中国最大的汞排放源，其排放占总汞排放的63.2%，焦化汞的排放亦是重要的来源，值得关注。焦炭产区大气的颗粒物PM2.5、干湿沉降及其中的重金属和水溶性离子存在极高的水平，农田土壤的生态负荷较高。年度的观测结果看，干沉降是水溶性离子等的主要去除方式，占总去除量的比例在60-80%。有关焦化汞等污染物在地区间的迁移方式还需要在今后的工作中继续关注。