选煤对中国汞流向影响探究

作者：欧阳代为 环境学院

指导老师：吴清茹 环境学院

关键词：选煤 汞排放 汞流向

摘要

       选煤被认为是一种降低燃煤行业汞排放的有效方法。然而，大多数关于中国燃煤行业汞排放的研究只考虑了选煤过程后主产品汞含量的降低，没有考虑汞含量较高的选煤副产品的利用过程造成的汞排放。本研究采用了物质流分析方法，首次系统地考察了中国大陆煤炭消费引起的汞流动，并在此基础上通过设置了不同选煤情景探究选煤对中国汞流向和汞排放的影响。结果表明，2017年我国煤炭消费导致的汞输入总量为625 t，流入大气、废物、产品和稳定化的总汞量分别为175 t、389 t、60 t、1 t。选煤改变了汞的行业流向，使得流入燃煤电厂、燃煤工业锅炉和供热等行业的汞减少（-82.52 t）。选煤还改变了汞的区域流向，使得流入浙江、河北、江苏等省份的汞减少，流入内蒙古、山西、陕西等省份的汞增加。从最终汞的环境介质流向看，选煤使得流入大气和废物的汞减少，流入产品和稳定化的汞增加。本研究精准识别了煤炭使用行业的汞排放环节，可以为十四五规划构建跨行业、跨区域、跨介质汞物质流向管理系统提供科学支撑。

方法学

图1 研究方法学

    本研究的方法学可以分为三个部分：汞输入、汞在不同选煤产品的分配以及分省分行业流向和不同环境介质的汞流向。本研究还设置了不同选煤情景，通过结果对比探究选煤对于中国汞流向的影响。

基准情景煤炭利用造成的汞流向和汞排放

基准情景下2017年中国煤炭利用造成的汞流向和汞排放结果分别展示于图2和图3。从行业看，汞的主要流入行业有燃煤发电、燃煤工业锅炉等。从环境介质看，有61.88%的汞最终流入了废物。2017年中国煤炭利用造成的汞排放总量为175.60 t。主要的排放行业为燃煤电厂和燃煤工业锅炉。排放主要集中在山西、陕西、内蒙古、山东等省份。

图2 2017年中国煤炭利用造成的汞流向

图3 2017年中国煤炭利用造成的汞排放

选煤对中国汞流向和汞排放影响

不同选煤情景下中国汞流向结果展示于图4和图5中。结果表明，选煤可以减少流入大气和废物的汞（分别为-2.97%和7.33%），但远低于先前研究认为的30%。图6和图7展示了各省份在不同选煤情景下的汞排放差别。在未来中国原煤入选率特别是动力煤入选率增加的情景下，可以预计内蒙古、广东、陕西、山西等省份的汞排放量将会增加。

图4 仅有炼焦煤选煤情景煤炭利用造成的中国汞流向

图5 无选煤情景煤炭利用造成的中国汞流向

图6 分省基准情景-仅有炼焦煤选煤情景汞排放

图7 仅有炼焦煤选煤情景-无选煤情景汞排放