1、燃煤脫硫技術研究進展摘要：本文通過對燃煤三種脫硫途徑進行分析，重點對燃燒前對煤 進行生物、電化學、化學、物理、微波輻射脫硫等脫硫途徑原理和工藝進 行了分析比較，指出了每種脫硫技術存在的優缺點，并對今后脫硫技術的 發展提供指導，最后認為脫硫工藝的發展前景為現有各脫硫工藝的聯合使 用。關鍵詞：物理脫硫生物脫硫化學脫硫電化學脫硫微波輻射research progress of desulfurization forburning coalzhao sulei(coal chemical industry subsidiary of tyhi, taiyuan030024, china)abstrac

2、t: in this paper, three kinds of desulfurization of coal are analysed desulfurization technology, including physical, biological, chemiscal, electrochemical methods , and microwave radiation method were compared, andtheirrespectiveadvantages and disadvantages were discussed to provide guidance for t

3、he development of desulfurizati on technology. the prospect of desulfurizationprocess is a combination of the above desulfurization processes.biologicalkeywords:physicaldesulfurizationdesulfuri zation 、 chemiseal desulfuri nation 、 electrochemi cal desulfurization 、 microwave radiation中圖分類號：tw546. 5

4、文獻標識碼：a文章編號:人類的生存和發展離不開能源，煤炭等礦物燃料的燃燒是人類獲取 能源的重要途徑之一。但是煤炭燃燒時由于硫的存在產生s02和煙塵等大 氣污染物，對壞境污染很大，嚴重制約著世界經濟的可持續發展和人類身 體健康。因此，燃煤脫硫勢在必行，根據s02控制工藝在煤炭燃燒過程中 的位置，可將燃煤脫硫途經可分為燃前脫硫、燃中脫硫及燃后脫硫，三種 途徑互補,應同時發展。1. 煤燃前脫硫1. 1煤的物理法脫硫1(1) 按密度的差界脫硫。根據煤巖與含硫無機化合物的密度不同而將 其分離的方法。(2) 利用顆粒表面性質的差異脫硫。據煤中的礦物雜質顆粒與精煤顆 粒的表面性質不同，常用泡沫浮選法進行脫硫

5、。(3) 按磁性差異脫硫，即根據煤中各組分的磁性差異采用磁選法脫硫。(4) 電選法(干法)，利用煤顆粒與雜質顆粒導電性的差別進行分選 的。1.2生物脫硫生物脫硫又稱生物催化脫硫，通過煤炭的生物浸礦、生物浮選、生物 磁選和生物電化學調控2脫去煤中的有機和無機硫。微生物以硫為能源 將硫化物氧化成颯或亞磯，進一步氧化為硫的氧化物，最終以硫酸鹽形式 將脫除煤屮的硫鐵礦及冇機硫，而不破壞煤。該法投資少、消耗低、污染 小、反應條件溫和、脫硫效果好，具有廣闊的發展前景。但該方法所需時 間較長，微生物或酶催化劑容易失活。常用生物浸出法、表面處理浮選法 和生物選擇性絮凝法3等方法實現脫硫。1.2. 1生物浸出脫

6、硫微生物作催化劑，使可燃硫（主要是黃鐵礦等還原價態的硫）轉變為 不可燃硫（主要是硫酸鹽等高價態的硫），同時微生物用硫在這個過程中 發生氧化反應所釋放出能量完成新陳代謝。該法優點是裝置簡單、操作簡 便，只需在煤堆上均勻的噴灑含有微生物的水，通過水的浸透，在煤中實現 微生物脫硫，生成的硫酸鹽在煤堆底部收集,從而達到脫硫fi的。缺點是 處理時間較長，浸出廢液不能及時處理，容易造成二次污染。1.2.2表面處理浮選法采用微生物處理技術與浮選t藝相結合，利用微生物對含硫礦物進行 選擇性吸附。微生物附著在黃鐵礦顆粒表面，或使其表面氧化，或改變黃 鐵礦的表面活性（疏水性變成親水性），使其易溶于浮選液，從而進入

7、尾 礦。煤粒表面仍然保持良好的疏水性，隨氣泡浮上水面，從而把煤和黃鐵 礦分開。這種方法克服了浸出法脫硫時間長的缺點，但其適用范圍較窄， 僅用于末煤的處理；且其浮選柱需增加必要的輔助設備，還有微生物正常 生長所必需的溫度和ph值，確保浮選過程中脫硫的高效性，這在一定的 程度上增加了管理的復雜性和運行成本。1.2.3微生物-絮凝法它是采用疏水的細菌吸附于煤表面，通過細菌的吸附，使煤粒形成穩 泄的絮團，但該細菌很少吸附到黃鐵礦表面，從而實現煤與黃鐵礦的分離, 此法較新穎，但是研究和應用比較少,有待于進一步研究和推廣。煤炭微生物脫硫的影響因素4：煤炭粒度、菌種類型、菌體生長環 境。從而使得微生物脫硫的

8、存在以下問題：傳統的微生物脫硫菌種存在著 生長慢、生長繁殖時間長、菌量低、嗜酸等問題；微生物對生長條件的要 求相當苛刻，過高過低都會抑制其生長，因而脫硫效率不高，不利于大規 模工業化，同時菌種復雜，制約了工業應用，而且微生物脫除有機硫菌種 單一，需要對菌種進行改性和分選，尋找高效低能耗菌。1. 3化學法脫硫化學法脫硫有分為氧化法脫硫5、光催化氧化脫硫6、氨法脫硫、 離子體技術等1.3. 1氧化法脫硫工藝氧化法脫硫是利用焦爐煤氣a身的氨為堿源，三核臥氧酩磺酸鹽為催 化劑，脫除其中的ii2s和iicn脫硫工藝。整個反應過程為吸收反應、催化 化學反應、催化再生反應和部分副反應。吸收h2s、hcn的脫

9、硫液用循環 泵經混合裝置與壓縮空氣預先混合后，進入再住塔底，脫硫液沿再牛塔上 升的過程中，在催化劑的作用下氧化再生。再生液在再生塔內的氣液分離 器中分離出氣泡后，用循環泵將一部分送經循環液冷卻器冷卻，冷卻后的 循環液與未被冷卻的循環液一起進入吸收塔頂噴嘴用于循環洗滌煤氣。冷 卻一部分再生液的h的是除去吸收和再生過程中放出的熱量，降低再生液 的溫度，使脫硫系統穩定運行。1.3.2光催化氧化脫硫光催化法是目前研究較多的一項高級氧化技術，以太陽能化學轉化和 儲存為主要背景的半導體光催化特性在tio2上進行了氣相h2s光催化氧 化消除的實驗，同時發現h2s的光催化消除過程中氧的存在至關重要，該 方法有

10、一個很大的優勢就是單質硫的產生雖使ti()2失活，但經過光照后 的硫會轉化為s024,反應過程中s024的生成對催化劑的中毒有抑制作用, 從而使tio2活性恢復。1.3.3離子體法脫硫利用高能電子使煙氣中的n2 , 02和水蒸氣等發生輻射反應，生成大 量離子、自由基、原子、電子和各種激發態原子等活性物質，將煙氣中的 s02, nox等氧化為s03和n02,并與水蒸氣反應生成霧狀硫酸和硝酸，在 注入氨的情況下牛成硫鞍和硝鞍化肥。1.3.4氨法脫硫本法以循環的(nh4)2s03、nh4hs03水溶液吸收s02的過程，從而生成 亞硫酸氫錢。本過程包括預洗滌、s02吸收、亞硫酸錢氧化和結晶工序。 熱煙

11、氣經電除塵后進入預洗滌器，與硫酸錢飽和溶液并流接觸，生成亞 硫酸氨，從洗滌系統排出，從而實現脫硫。1.3.5電化學脫硫煤的電化學脫硫7 是在水、煤粉和添加劑的水煤漿環境下進行的, 原煤經破碎、磨粉制成水煤漿，水煤漿在在電解杷陽極發生的電化學反 應，將煤中的黃鐵礦及有機硫化物氧化成可溶性的硫化物，經過濾、洗滌 除塵并回收硫化物。從而達到凈化煤的目的。該法脫除煤中硫，可在常壓、常溫下操作,工藝運行成本低工藝簡便, 操作靈活，能量效率高，在煤炭凈化的過程屮環境負荷小。但是，該技術 還在探索階段對有機硫的脫除機理需要進一步研究，同時對溫度、電解電 位、介質、添加劑、溶劑、電極材料及煤漿濃度等諸多制約著

12、煤的電解脫 硫率的因素進行研究，進一步提高脫硫效率的措施，從而提高煤炭電化學 脫硫的效率。1. 4微波輻射強化脫硫微波加熱脫硫8實際上是一個相對溫度較低的低溫熱解過程。煤 炭有機組分在惰性氣氛和573623k溫度下會熱解變成粘性液體，低于 400k溫度范圍的熱解脫除煤中有機硫比較困難，所以采用微波低溫加熱 可以脫除無機硫。與外部加熱方式的熱解脫硫相比，微波加熱可直透物質 內部，其熱解脫硫速度快，對被熱解的煤的揮發分造成的損失少。高能輻 射處理脫硫。在酸性介質中對煤進行輻射，能脫除煤中部分礦物質及有機硫。其工 藝方法簡便，在水煤漿管道輸煤過程中，該法有著工業應用前景。國內外 許多研究表明，在微波

13、輻射條件下，可強化堿脫硫、熱解脫硫等化學脫硫 過程，從而提高煤的脫硫率。但是，關于微波輻射脫硫機理尚存在某些不 同認識，有關微波強化脫硫的研究有待進一步深入。2. 燃中脫硫燃中脫硫是指在燃燒過程中，加入堿性氧化物(cao),使硫以硫酸鹽或亞硫酸鹽的形式留在灰渣中，以降低煙氣的污染。采用該方法只能將部 分硫轉化成硫酸鹽,一定程度上降低煙氣中的硫含量，不能從根木上解決 煙氣的污染問題。通常采用以下方法進行燃中脫硫2. 1型煤燃燒脫硫技術型煤燃燒脫硫體系將粉煤、固硫劑和粘結劑等混合擠壓成形入爐燃燒, 燃燒時產生的s02部分吸收固定于灰渣中，達到脫硫目的。型煤燃燒固硫 工藝簡單，投資及運行費用低，不僅

14、可以脫硫，還可節煤和減少煙塵排放， 但因s02與固硫劑接觸時間太短而導致脫硫率偏低。2. 2流化床燃燒脫硫技術流化床燃煤是把煤和吸附劑加入燃燒室的床層中，從爐底鼓風使床層 懸浮進行流化燃燒，流化形成湍流混合條件，從而提高了燃燒效率。隨著 固硫劑添加從而大大減少了 s02排放，較低的燃燒溫度使nox的生成量大 幅度減少。2. 3 02/c02燃燒技術脫硫技術此技術能降低c02和s02,對污染進行綜合治理，同時02/c02氣氛 使脫硫劑石灰石的燒結程度大為降低有利于高溫脫硫。s02脫除存在均相 脫硫和多相脫硫的協同作用；2. 3. 1均相脫硫機理02/c02燃燒方使得燃燒氣氛屮含冇高濃度c02 ,

15、從而燃燒氣氛屮存 在一些不同于空氣氣氛下的組分，如co等，燃燒生成的s02繼續與之反 應，生成不同形態的硫的產物，如cos、s02、單質s等，引起煙氣中s02 的排放量下降.2. 3. 2多相脫硫機理燃煤在燃燒時，其燃燒過程涉及多相反應；同樣，s02的生成和脫除 也涉及氣固相反應。s02與其中的co發生化學反應，生成cos等其他硫 的形態，這種轉化使一部分s02作為反應物而消耗，因而引起s02的排放 量下降。3. 燃后脫硫燃后脫硫是指煤燃燒后產生的氣體進行脫硫。煤經過完全燃燒所得氣 體為“煙氣”，經過不完全燃燒所得氣體為“煤氣”。3. 1煙氣脫硫煙氣中硫主耍以s02及少量的s03形式存在。通常

16、采用還原法和吸收 法兩種方法進行脫硫9。還原法脫硫是在煙氣中混入少量一氧化碳等還 原性氣體（煤氣），將s02還原成硫單質，生成的硫磺在煙氣的除塵過程 中一起被除去。吸收法脫硫是用堿性物質（如：naoh> nac03等堿性溶液 或石灰）吸收s02。采用石灰脫除煙氣屮的硫的方法稱為“石灰-石膏濕法” 脫硫，該法的脫硫效率可達95%以上。3. 2煤氣脫硫煤氣脫硫10可以采用濕法、半干法和干法三種途徑。3. 2. 1濕法脫硫工藝此工藝絕大多數采用堿性漿液或溶液作為吸收劑，是目前使用最廣泛 的脫硫技術，占脫硫總裝機容量的81. l%o其中占絕對統治地位的石灰/石 灰石石膏法是目前最成熟的脫硫技術。

17、此外還有利用碳酸鈉、鎂和氯等作 為吸收劑的其它工藝，但是存在基建投資大、運行費用高、生成的副產物 易造成二次污染等缺點。3. 2. 2半干法脫硫工藝半干法的工藝特點是：反應在氣、液、固三相中進行，利用煙氣的顯 熱蒸發吸收劑屮的水分，使最終產物為干粉。典型工藝冇噴霧干燥法和吸 著劑噴射法。3. 2. 3干法脫硫工藝干法脫硫工藝利用粉狀或顆粒狀吸收劑，通過吸附、催化反應或高能 電子電解等作用除去煙氣中的s02o相對于濕法脫硫技術，干法脫硫技術 具冇耗水量少、不造成二次污染、硫便于回收等優點；但由于氣固反應速 率較低，致使脫硫過程空速低、設備龐大，脫硫率不及濕法。目前高溫煤 氣干法脫硫劑存在一個明顯

18、不足，就是機械強度不高，硫化再生循環后, 出現粉化。4. 結論(1) 在全球范圍內，特別是我國控制燃煤s02污染迫在眉睫。從經濟角 度考慮，以燃燒前脫硫成木最低，燃燒后煙道氣脫硫成木最高。我國煤炭 脫硫的主攻方向將以燃前脫硫為主，燃中脫硫與燃后并舉。(2) 研究開發溫和的化學脫硫和生物脫硫方法，以降低煤中的有機硫 含量。(3) 根據已冇技術的運行情況，我國在開發和引進脫硫技術時需注意 的問題：1、系統運行的可靠性，包括設備的防腐、防磨、防結垢、設備 利用率和壽命等；2、力求系統投資低,消耗少，不可一味追求高脫硫率；3、因地制宜選用脫硫技術及脫硫劑，注意脫硫副產物的二次污染和回收利用。參考文獻：1王力，硫澤常.煤的燃前脫硫工藝m北京：煤炭工業出版 社，199&2李國輝，胡杰南.煤的微生物法脫硫研究進展j 化學進展，1997,9 (1) :79-89.3. 強鵬翔，蔣富歌，李永改等煤炭微生物脫硫技術j,山西煤炭,30 (5) :76-78.4. 趙新華，張光華，楊黎燕煤有機硫賦存形態模擬與微生物脫硫研 究進展j煤炭轉化,2003, 26(3):16-17.5張威，李文軍.煤的化學氧化脫硫技