摘要:文章就煤炭燃前脫硫技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,分析和展望該技術(shù)前景,開(kāi)發(fā)煤炭品種,以適應(yīng)煤炭用戶的不同需求。

關(guān)鍵詞:煤炭,燃前脫硫,現(xiàn)狀,展望

目前,煤炭市場(chǎng)形勢(shì)較好,煤炭生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入一個(gè)黃金時(shí)期。但從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)看,環(huán)保壓力將是制約煤炭工業(yè)發(fā)展的主要原因之一。燃煤造成 SO2 排放量占總量的85 % ,一些大中城市已限制或禁止采用原煤作為燃料。國(guó)家大力開(kāi)發(fā)潔凈能源, 水力發(fā)電、油、氣等資源得到迅速發(fā)展。作為煤炭生產(chǎn)企業(yè),應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略觀點(diǎn)出發(fā),將煤炭轉(zhuǎn)化為潔凈能源,是煤炭生產(chǎn)企業(yè)長(zhǎng)期健康發(fā)展的重要途徑。

煤炭燃前脫硫技術(shù)是國(guó)內(nèi)外研究潔凈煤技術(shù)的主要項(xiàng)目,總體上分為煤炭燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫三種。煤炭燃前脫硫技術(shù)主要包括通過(guò)在高硫煤中配入低硫煤的配煤技術(shù)和通過(guò)洗選減少硫分、灰分以降低SO2 的排放的選煤技術(shù)。下面就煤炭燃前脫硫技術(shù)作一簡(jiǎn)單介紹。

1 　煤中硫的儲(chǔ)存狀態(tài)

煤中硫大體上分為有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫兩大類(lèi)。通過(guò)各種分析方法可以確定無(wú)機(jī)硫的含量,并且采用各種方法可以除去煤中大部分無(wú)機(jī)硫。有機(jī)硫的組成很復(fù)雜,是煤大分子結(jié)構(gòu)的一部分,在不破壞大分子結(jié)構(gòu)的情況下,難以分離出來(lái)而分析測(cè)量。有機(jī)硫分為烷基硫、芳基硫和噻基硫。烷基化合物與非常強(qiáng)的堿反應(yīng)。硫雜化合物可選擇性地與單電子轉(zhuǎn)移試劑選擇性反應(yīng),某些微生物可除去或轉(zhuǎn)化煤中的硫化物。煤中各種硫的平均含量,見(jiàn)表1 。

2 　燃前脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

煤的燃前脫硫按原理可分為物理法、化學(xué)法和生物法。

2.1 　物理脫硫法

物理脫硫法是依據(jù)煤炭顆粒與含硫化合物的密度、磁性、導(dǎo)電性及其懸浮性差異而除去煤中無(wú)機(jī)硫的方法,目前已有成熟的工藝和設(shè)備。物理法工藝簡(jiǎn)單,投資少操作成本低,但不能脫除煤中有機(jī)硫, 對(duì)黃鐵礦硫的脫除率一般在50 %左右。常用的物理脫硫法有重力法、浮選法、油團(tuán)聚法、磁選法等。其中磁選和浮選可作為煤泥脫硫的優(yōu)先選擇。

盡管物理脫硫法工藝成熟,成本低,易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),但分選設(shè)備在單獨(dú)使用時(shí),往往達(dá)不到理想的脫灰、脫硫效果。為此,研究人員正在探索采用成熟的分選設(shè)備以及適當(dāng)組合,選擇合理的工藝流程。

2.2 　化學(xué)脫硫法

化學(xué)脫硫法可以脫去幾乎所有的無(wú)機(jī)硫和大部分有機(jī)硫,但其工藝較為復(fù)雜,一般需要在一定的酸堿條件下進(jìn)行,有的需要較高的溫度,并且對(duì)煤的性質(zhì)影響較大,如引起煤的粘結(jié)性變差、發(fā)熱量降低等。在眾多的化學(xué)脫硫方法中,目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果較好的,頗具應(yīng)用前景的主要是堿法脫硫和溶劑萃取脫硫工藝。新開(kāi)發(fā)的有溫和的化學(xué)脫硫法,主要有輻射法、電化學(xué)法等。輻射法與其它方法結(jié)合能改善脫硫效率,具有巨大潛力。對(duì)堿酸兩步溫和脫硫法(常壓、100 ℃) 進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)研究。

目前,電化學(xué)法仍然還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,研究?jī)?nèi)容主要在于脫硫率的影響因素。但基于經(jīng)濟(jì)原因,化學(xué)脫硫技術(shù)仍然具有誘人的前景。

2.3 　微生物法

煤的生物脫硫是利用微生物菌種產(chǎn)生生物氧化 —還原反應(yīng)使煤中硫得以脫除的一種低能耗方法。不僅生產(chǎn)成本低,而且不會(huì)降低煤的熱值。可脫去 93 %的黃鐵礦以及15 %～50 %的有機(jī)硫,而且是燃前脫硫方法中費(fèi)用較低的。主要有生物浸出法和表面處理法。

生物浸出法缺點(diǎn)是處理時(shí)間長(zhǎng),易造成二次污染;表面處理法相對(duì)浸出法煤炭回收率較低。為了使生物法工業(yè)化,意大利等國(guó)家提出了一些工藝流程。

3 　脫硫、脫灰新工藝

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有工藝流程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的組合優(yōu)化,形成了很多能最大限度脫硫、脫灰的新工藝。目前生產(chǎn)中已應(yīng)用的有:螺旋分選—浮選聯(lián)合流程;搖床—浮選聯(lián)合流程;小型水介質(zhì)旋流器組—浮選聯(lián)合流程;小型重介質(zhì)旋流器組—浮選聯(lián)合流程;搖床 —小型重介質(zhì)旋流器組高梯度磁選聯(lián)合流程等等。這些優(yōu)選新工藝,在實(shí)際應(yīng)用中不能完全照搬,尚需根據(jù)具體煤質(zhì)特性和用戶對(duì)產(chǎn)品的要求進(jìn)行工藝調(diào)整,甚至創(chuàng)新、組合新的優(yōu)化聯(lián)合流程。

4 　發(fā)展方向

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)煤中脫硫進(jìn)行了大量的研究工作,但實(shí)際費(fèi)用均較高,且難以達(dá)到生產(chǎn)規(guī)模。就我國(guó)實(shí)際狀況而言,短期內(nèi)燃前脫硫會(huì)以物理脫硫?yàn)橹?而對(duì)于小于015 mm 的細(xì)粒煤脫硫降灰仍是煤炭脫硫的難點(diǎn)�，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)和正在開(kāi)發(fā)的先進(jìn)粉煤脫硫工藝主要有:強(qiáng)化重力選,即讓顆粒在離心力場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生分離,如離心跳汰、離心搖床;微泡浮選,如離心浮選、微細(xì)介質(zhì)選流器、選擇性油團(tuán)選等。為降低煤中有機(jī)硫,開(kāi)發(fā)溫和的化學(xué)脫硫和生物脫硫方法的力度將會(huì)加大。

此外,會(huì)在現(xiàn)有工藝流程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化,以最大限度脫硫、脫灰,適應(yīng)煤炭用戶的不同需求。

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