我国燃煤脱硫技术的应用现状-化工论文发表

摘要：介绍了目前国内外较成熟的几种主要的脱硫方法，提出对不同的燃煤选用不同的方法进行脱硫处理，改进脱硫技术和设备以提高脱硫效率，降低投资和运行成本，同时减少烟尘排放量，分析了脱硫技术的发展、应用前景及对环境的保护的意义。

关键词：燃煤；脱硫；SO₂；方法

引言

我国的能源构成以煤炭为主，其消耗量日益增加，SO₂的排放量也不断增加，我国是世界上大气环境SO₂严重污染的少数国家之一。全国各地的煤炭都不同程度地含有化学成分“硫”，然而绝大部分的煤不经过处理就直接进入工业窑炉、工业锅炉内燃烧，燃烧产生的SO₂等有害物质又直接排放到大气中，我国每年排放到大气的SO₂有1800~2000万t，其中80%来自燃烧过程。世界各国都已注意到大气污染对人类生存的危害，都投入巨额资金对其进行整治。我国也已制定了《中国跨世纪绿色工程计划》对大气污染进行综合治理，削减SO₂的排放量，防止大气SO₂污染，已成为我国当今及未来相当长时期内的主要社会问题之一^[1,2]。

1 煤炭中硫的存在形式

一般根据煤中硫的化学形态而将其泛分为有机硫、硫铁矿硫、硫酸盐硫、元素硫四种形式存在，我国煤中硫以黄铁矿硫为主，有机硫次之，硫酸盐硫最低。

2 燃烧脱硫的途径

煤的脱硫方法不下数十种，按其基本原理则可大致分为以下三种，即物理脱硫法、化学脱硫法和微生物脱硫法。

2.1 物理脱硫法

    物理脱硫法主要基于煤中硫(主要是硫化铁硫)与煤基体的物理性质或物理化学性质，如密度、电性质、磁性质、表面性质等的不同，将其与煤基体分离开来的过程。目前，煤炭物理法脱硫方法主要包括洗选、浮选、重介质分离、水力分离、磁分离、油团聚等，工艺较简单，可脱除50%~80%的黄铁矿 ^[4]，

物理法脱硫的优点是:过程比较简单，设备成本低，已有一定规模的生产应用。其缺点是：不能去除其中大部分的有机硫，而且无机硫的晶体结构、大小及分布影响脱硫效果和产品回收，能耗损失大。

2. 2 化学脱硫法

化学脱硫法是利用强碱、强酸和强氧化剂等化学试剂在一定的条件下与煤发生化学反应，使煤中硫分转化为可溶物，继而从煤中洗脱的一种脱硫技术方法。根据所用的化学试剂的种类和反应原理的不同，化学脱硫法可分为碱处理法，氧化法，溶剂萃取法，热解法，微波处理法^[5]。

化学方法脱硫最大的优点是能脱除大部分无机硫(不受硫的晶体结构、大小和分布的影响)和相当部分的有机硫^[6,7]。其缺点是必须高温，高压并使用腐蚀性沥滤剂，因此过程能耗大，设备复杂。到目前为止，因经济成本高，还没能大规模投入实际应用。

2. 3 微生物脱硫法

煤的生物脱硫技术大体可分为生物浸出法、生物表面法和生物浮选脱硫。

当前微生物煤炭表面改性强化脱硫方面的研究主要集中在以下几个方面：一是选择、发现新菌种，对老菌种进行培养、驯化，使之具有新的功能，扩大其应用；二是探索最适宜的细菌作用、改性、分选的条件，以尽量接近现行的工业生产条件；三是结合以上的研究和试验过程，进行有关煤、黄铁矿或其他矿物颗粒表面性质变化的测定、分析，以掌握其规律，了解其改性和吸附机理。

目前，微生物脱硫还仅停留在实验室阶段，但却是当前国际上脱硫研究开发的热点，我国在这方面也做了许多有益的工作。可以预见，随着微生物技术的发展，微生物在煤炭脱硫中是大有可为的。

3 脱硫技术分析

理想的脱硫技术是要从根本上降低煤燃烧后烟气向大气排放SO₂的量。目前我们可以采取以下三种方法进行脱硫处理。

3.1 燃烧前脱硫技术

燃烧前脱硫技术主要分为选煤和洁净优化动力配煤。

选煤是指煤炭选洗技术，应用化学或物理方法去除或减少原煤中所含的硫分和灰分等杂质，从而达到脱硫的目的。目前，化学选洗技术尽管有数十种之多，但因普遍存在操作过程复杂、化学添加剂成本高等缺点而仍停留在小试或中试阶段，尚无法与其它脱硫技术竞争。物理选洗因投资少、运行费用低而成为广泛采用的煤炭选洗技术。然而，物理选洗仅能去除煤中无机硫的80%，占煤中硫总含量的15%～30%，无法满足燃煤SO₂污染控制要求，故只能作为燃煤脱硫的一种辅助手段。

洁净优化动力配煤技术是将不同品质的煤经过筛选、破碎，按比例配合等过程，并辅以一定的添加剂，以改变动力煤的化学组成、岩相组成、物理特性和燃煤性能，达到充分利用煤岩资源、优化煤炭产品结构、煤质互补，适应用户燃煤设备对煤质要求，高燃煤效率和减少污染物排放。

3.2 燃烧中脱硫技术

燃烧中脱硫技术主要分为型煤燃烧固硫技术和流化床燃烧固硫技术。

型煤燃烧固硫系将粉煤、固硫剂和粘结剂等混合挤压成形入炉燃烧,燃烧时产生的SO₂部分吸收固定于灰渣中，达到脱硫目的。型煤燃烧固硫工艺简单，投资及运行费用低，不仅可以脱硫还可节煤和减少烟尘排放，但因SO₂与固硫剂接触时间太短而导致脱硫率偏低，固硫率一般在50%左右。我国近十几年来对工业型煤固硫燃烧技术开展了大量的研究工作，相继在重庆、洛阳、贵阳、北京、太原等地建设了工业型煤厂。在集中成形基础上开发的集中配煤炉前成型技术已在兰州、北京、天津等地部分推广。目前, 工业型煤的生产能力达550万吨，多用于中小锅炉燃煤脱硫。

流化床燃煤是把煤和吸附剂加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮进行流化燃烧，流化形成湍流混合条件，从而提高了燃烧效率。固硫剂固硫减少了SO₂排放，较低的燃烧温度使NOx的生成量大幅度减少。近年来，电厂循环流化锅炉有很大发展，目前国外已有大约240台在运行，总容量约10GW，最大单机容量达250MW。我国自20世纪60年代开始研究和开发循环床燃烧锅炉，并成功地研制出以流化床气化和燃烧为基础的燃气-蒸汽联合循环发电技术^[8]。

3.3 燃烧后脱硫技术

燃烧后脱硫技术即烟气脱硫技术，主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的SO₂，并使其转化为稳定的硫化物或硫。

近几十年来，国外工业烟气脱硫装置的应用发展很快。我国近十多年来也开展了烟气脱硫技术的研究。烟气脱硫技术的种类非常多，按脱硫的方式和产物的处理形式可分为干法，半干法和湿法三大类。

(1) 干法烟气脱硫(DFGD)是指加入的脱硫剂为干态，脱硫产物仍为干态的脱硫工艺。干法烟气脱硫技术由于能较好地回避湿法烟气脱硫技术存在的腐蚀和二次污染等问题，近年来得到了迅速的发展和应用。但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题^[9]。

(2) 湿法烟气脱硫(WFGD)是以水溶液或浆液作脱硫剂，生成的脱硫产物存在于水溶液或浆液中，产物为湿态的脱硫工艺。该技术具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

(3) 半干法烟气脱硫(SDFGD)是以水溶液或浆液为脱硫剂，生成的脱硫产物为干态的脱硫工艺。半干法兼有干法与湿法的一些特点，是脱硫剂在干燥状态下脱硫在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程）或者在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术^[10]。特别是后者，既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优点^[11]。

4 结论

(1) 在全球范围内，特别是我国控制燃煤SO₂污染迫在眉睫；

(2) 烟气脱硫是目前控制燃煤SO₂排放最有效的途径，其中湿法脱硫工艺仍占绝对统治地位；半干法由于占地小、投资及运行费用低，将会得到广泛应用；干法脱硫工艺若能在能耗及某些关键技术上有所突破，将会成为新一代烟气脱硫技术；

(3) 根据已有技术的运行情况，我国在开发和引进烟气脱硫技术时需注意的问题：1 系统运行的可靠性，包括设备的防腐、防磨、防结垢、设备利用率和寿命等；2 力求系统投资低，消耗少，不可一味追求高脱硫率；3 因地制宜选用脱硫技术及脱硫剂，注意脱硫副产物的二次污染和回收利用。

参考文献

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