燃前脫硫技術概述
我國是世界上最大的產煤國和煤消耗國,煤炭占我國一次能源的3 /4,高硫煤儲量約占總儲量的1 /3, 并且高硫煤開采比例也逐年上升。燃煤和燃油產生的SO2、NOx 和CO2 等隨煙氣排入大氣,導致了嚴重的環(huán)境污染,是大氣污染的元兇,又是產生酸雨的主要原因,造成的經濟損失每年達數百億元。而且根據我國的資源構成和經濟基礎,未來50 a里,中國一次能源消耗以煤為主的格局難以改變。如何采取可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略,開發(fā)廉價的、操作簡便的煤脫硫技術,將具有深遠的經濟和環(huán)境保護意義。
對煤中硫的存在狀態(tài)分析可知,煤中全硫包括無機硫和有機硫。無機硫分為硫化物硫、元素硫和硫酸鹽硫,其中,硫化物硫細化為黃鐵礦硫、白鐵礦硫和砷黃鐵礦硫,硫酸鹽硫包括石膏、綠礬及其它類;有機硫包括硫醚、硫醇、硫醌、二硫醚、雜環(huán)硫和噻吩硫類等。含硫化合物與煤的大分子活性有機官能團反應經過各種物理、化學、生物和地質等作用后構成有機硫;而無機硫多為物理作用,以孤粒附著或夾雜、包裹和嵌布形式與煤結合在一起。
我國煤中硫的分布有一定的規(guī)律,一般全硫量在 0. 5%以下的低硫煤,硫的形態(tài)以有機硫為主,硫鐵礦含量較少,硫酸鹽含量甚少;全硫量大于2%的高硫煤,硫的形態(tài)則以硫鐵礦較多,有機硫較少,硫酸鹽甚少。但西南、中南地區(qū)某些高硫煤有機硫含量很高,如合山煤中,有機硫占全硫量的比例高達80% ,對于這一類高硫煤,洗煤脫硫基本無效。
在眾多的煤潔凈、脫硫技術中,煤的燃燒前脫硫技術,其脫硫成本僅相當于洗滌煙氣脫硫的1 /10,同時燃燒前脫硫便于大規(guī)模、全面地控制燃煤的SO2、粉塵排放,因而受到高度重視。
煤炭的脫硫技術總體上分為煤燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫3種。燃前脫硫技術主要包括通過在高硫煤中配入低硫煤的配煤技術和通過洗選減少硫分、灰分以降低SO2的排放的選為技術。但配煤技術還有待于進一步完善。燃燒中脫硫技術主要指添加固硫劑的型煤技術和爐內噴入鈣系脫硫劑的粉煤燃燒技術，這類辦法可脫硫50％～60％，但效率不高，有易結渣、磨損和堵塞的問題。燃燒后脫硫技術又稱煙氣脫硫技術，發(fā)達國家研究的比較多，效率較高，但成本也比較高。對于我國這樣的發(fā)展中國家來說，煤的燃前脫硫，尤其是通過選煤來降低煤的硫含量具有非常重要的意義。選煤是潔凈煤技術的源頭技術，既能脫硫又能脫灰，同時還可以提高熱能利用效率，并且選煤的費用又遠遠低于燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。
煤的燃前脫硫又分物理法、化學法和生物法3 種。物理法脫硫是依據煤炭顆粒與含硫化合物的比重、磁性、導電性及其懸浮性而發(fā)展的去除煤中無機硫的方法，其優(yōu)點是過程比較簡單，已經有大規(guī)模的生產應用。缺點是不能同時去除煤中有機硫，而且無機硫的晶體結構、大小及分布影響脫硫效果和煤炭回收率；瘜W法的原理或者是通過氧化劑把硫氧化，或者是把硫置換而達到脫硫的目的。它最大的優(yōu)點是能脫除大部分無機硫(不受硫的晶體結構、大小和分布的影響)和相當部分的有機硫。其缺點是必須高溫、高壓并使用腐蝕性瀝濾劑，因此過程能耗大，設備復雜，到目前為止，因經濟成本太高不能投入實際應用。生物法的原理是利用微生物能夠選擇性地氧化有機或無機硫的特點，去除煤炭中的硫元素。它的優(yōu)點是既能除去煤中有機硫又能除去無機硫，且反應條件溫和，設備簡單，成本低。目前常采用的是浸出法和表面氧化法，是當前國內外煤炭脫硫研究開發(fā)的熱點。
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