煤炭燃前脫硫方法及其應(yīng)用現(xiàn)狀 自動(dòng)保存的課件

1、煤炭燃前脫硫方法及其應(yīng)用現(xiàn)狀報(bào)告人：李彪指導(dǎo)老師：謝廣元 煤炭作為三大最主要能源之一，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步起著十分重要的作用。它也是我國(guó)最重要的能源之一，2008年我國(guó)煤炭產(chǎn)量已高達(dá)27.16億噸，分別占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量的76%和69%。通過(guò)直接燃燒獲取熱能是煤炭利用的最主要方式，目前，我國(guó)約有70%的原煤未經(jīng)洗選而直接用于燃燒。但有“黑色金子”美譽(yù)的煤炭并非清潔能源，據(jù)2008 年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)統(tǒng)計(jì)，2008 年我國(guó)SO2排放量為2321.2萬(wàn)噸，而其中由原煤直接燃燒產(chǎn)生的SO2量竟高達(dá)90%。我國(guó)的大氣污染特征呈現(xiàn)煙煤型污染，由SO2造成的酸雨危害已經(jīng)覆蓋了我國(guó)國(guó)土面積的

2、40%，目前全國(guó)每年因SO2造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)上千億元人民幣。因此，在當(dāng)前我國(guó)踐行科學(xué)發(fā)展觀的大環(huán)境下，把燃煤脫硫問(wèn)題列入潔凈煤技術(shù)的研究項(xiàng)目，大力開(kāi)展煤炭燃前脫硫研究，推廣脫硫技術(shù)，對(duì)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路具有全局性的深遠(yuǎn)意義。1. 煤中硫的賦存狀態(tài)及我國(guó)煤中硫的分布煤中硫脫除的難易程度主要取決于其在煤中的賦存狀態(tài)。按賦存狀態(tài)的不同，煤中硫劃分為無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫兩種：無(wú)機(jī)硫以硫化物和硫酸鹽形式存在，約占全硫含量的6070%；有機(jī)硫以硫醇、硫醚、噻吩等形式存在，約占全硫含量的3040%。統(tǒng)計(jì)資料表明，在我國(guó)煤中硫的組成成分是以硫鐵礦為主。雖然，我國(guó)煤炭資源從總體上看，含硫不高，煤層平均含硫

3、0.9%，但是煤中硫含量的變化甚大，從最低含硫量0.04%，到最高含硫量9.62%均有，其中約有30%含硫量不小于2%。從地域上看，我國(guó)高硫煤主要集中在湖北、重慶、四川、山東、廣西和陜西等省的部分礦區(qū)。總之，我國(guó)煤中硫分分布特點(diǎn)是：南方煤中硫分較高，尤其以西南地區(qū)煤中硫分最高，北方煤田的下部煤層硫分相對(duì)較高。2. 煤的燃前脫硫方法煤炭燃燒前脫硫是在煤炭燃燒前就脫除煤中硫分，避免燃煤中硫的形態(tài)的改變，減少煙氣中硫的含量，進(jìn)而減輕對(duì)環(huán)境造成的污染。目前，煤的燃前脫硫方法不下數(shù)十種，按脫硫的基本原理可以劃分為三大類:(1)物理脫硫、(2)化學(xué)脫硫(3)微生物脫硫。2.1物理脫硫法考慮到目前我國(guó)的基本

4、國(guó)情、高硫煤的分布特點(diǎn)、煤中硫的組成及其賦存狀態(tài)等因素，對(duì)煤炭進(jìn)行脫硫以解決SO2帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，最有效的途徑就是在煤炭的洗選過(guò)程中，大力推行技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的潔凈煤技術(shù)。物理法是當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的脫硫方法，包括重力分選、浮選、磁選等多種方法，其工藝成熟、成本低，是脫除煤中無(wú)機(jī)硫最經(jīng)濟(jì)、最有效的技術(shù)手段。設(shè) 備粒度（mm）脫硫率（St,d）使用規(guī)模搖床6037.18工業(yè)生產(chǎn)離心搖床13070工業(yè)生產(chǎn)螺旋分選機(jī)205060工業(yè)生產(chǎn)水介旋流器0.5067.07工業(yè)生產(chǎn)重介旋流器45053.7472.12工業(yè)生產(chǎn)表1 重力分選脫硫設(shè)備研究表明，在重力選煤脫硫設(shè)備中某種新研制的小直徑的重介質(zhì)旋流器組

5、的有效分選下限可達(dá)0.044mm，0.50.044mm粒級(jí)分選精度Ep值達(dá)0.0450.06，黃鐵礦理論脫硫率可達(dá)8595%。2.1.2浮選法脫硫?qū)τ谟弥亓x礦方法難以處理的呈細(xì)粒和微細(xì)粒嵌布于煤中的黃鐵礦，浮選法通常被優(yōu)先考慮。常用浮選脫硫有3種方法：多段浮選、抑制黃鐵礦浮煤、在抑煤的同時(shí)浮選黃鐵礦。但常規(guī)浮選的選擇性不高，黃鐵礦硫的脫除效果差，這主要是由于黃鐵礦的疏水性及煤與黃鐵礦的連生體的機(jī)械夾帶，使得黃鐵礦微粒被水帶入精煤中而引起的。針對(duì)該問(wèn)題，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程研究中心積十多年經(jīng)驗(yàn)，成功研究開(kāi)發(fā)了浮選高效脫硫的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備旋流微泡浮選柱，并在中梁山選煤廠得到實(shí)際應(yīng)用，取得了良好

6、的經(jīng)濟(jì)效益。而Ayhan emirbas通過(guò)柱浮選與傳統(tǒng)浮選脫硫?qū)嶒?yàn)效果的比較，進(jìn)一步指出柱浮選是最有效的煤炭脫硫方法之一。2.1.4微波脫硫作為一種新興技術(shù)，微波技術(shù)的作用領(lǐng)域不再只局限于軍事方面，目前其應(yīng)用已涵蓋至工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家電、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，同時(shí)它也逐步進(jìn)入了煤炭行業(yè)，并有著廣闊的應(yīng)用前景。微波脫硫的原理是將含黃鐵礦的煤置于微波下進(jìn)行照射，微波被煤中黃鐵礦有選擇性地吸收，其能量被轉(zhuǎn)化為熱量，又由于黃鐵礦的受熱速度是煤的1.62.9倍，黃鐵礦溫度迅速升高，進(jìn)而在高溫作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榇判愿鼜?qiáng)的磁性黃鐵礦，硫則變成硫化氫而釋放出來(lái)，然后再分別對(duì)這兩種易處理形態(tài)的硫化物采取相應(yīng)的措施即可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的

7、有效脫硫。有關(guān)試驗(yàn)表明，微波脫硫的效果比較顯著，無(wú)機(jī)硫的脫除率為31.98%，有機(jī)硫的脫除率為6.96%。因此，有理由相信，隨著技術(shù)及相關(guān)工藝的成熟發(fā)展，微波脫硫技術(shù)若得到工業(yè)應(yīng)用，必將對(duì)煤炭利用同時(shí)取得良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生巨大作用。2.2化學(xué)脫硫法 對(duì)于煤炭中物理脫硫法不能脫除的有機(jī)硫，通過(guò)化學(xué)脫硫法能獲得較好的脫除效果，其有機(jī)硫脫除率一般為2570% 。目前，煤的化學(xué)脫硫在世界范圍內(nèi)已經(jīng)取得了大量的實(shí)驗(yàn)研究成果，據(jù)已報(bào)道的眾多的化學(xué)脫硫技術(shù)資料，化學(xué)脫硫法大體可分為堿處理法、氧化法、溶劑萃取法、熱解法等幾大類。雖然這些化學(xué)脫硫方法是脫除煤中幾乎全部無(wú)機(jī)硫和部分有機(jī)硫的有效途徑，但大都需

8、在強(qiáng)堿、強(qiáng)酸或強(qiáng)氧化劑和高溫高壓的條件下進(jìn)行操作，工藝費(fèi)用高昂，且還會(huì)在一定程度上對(duì)煤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)特性產(chǎn)生破壞。E.Jorjani等以伊朗Tabas礦所采煤樣為研究對(duì)象，通過(guò)不斷探究提出了一種經(jīng)濟(jì)高效且反應(yīng)條件溫和的化學(xué)脫硫方案：先以“PAA+空氣”對(duì)煤樣進(jìn)行氧化預(yù)處理，后用丁醇鈉作最終脫硫處理。其試驗(yàn)表明，破碎至300微米以下的煤樣經(jīng)此法處理后硫鐵礦的脫除率高達(dá)81%、有機(jī)硫脫除率為49%、全硫脫除率高達(dá)65%。2.3 微生物脫硫法微生物煤炭脫硫是在創(chuàng)造出適宜的含微生物流體湍流流動(dòng)狀態(tài)的條件下，利用微生物氧化和表面改性原理將煤炭中的硫脫除的技術(shù)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和，能專一地脫除煤中

9、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、嵌布粒度極細(xì)的無(wú)機(jī)硫，同時(shí)又能脫除部分有機(jī)硫，研究顯示，黃鐵礦脫除率高達(dá)90%，有機(jī)硫可脫除40%；另外，通過(guò)微生物的處理，還可更大限度的獲得煤炭的潛在熱值及降低煤炭中的灰分含量。3 煤炭燃前脫硫應(yīng)用現(xiàn)狀物理法是煤炭燃前脫硫三種方法中最成熟的一種，其工藝簡(jiǎn)單、成本低，也是目前唯一得到了普遍工業(yè)應(yīng)用的脫硫法。但是該法只能用于嵌布粒度不太細(xì)的無(wú)機(jī)硫的部分脫除，對(duì)有機(jī)硫更是束手無(wú)策的，而且當(dāng)分選設(shè)備在單獨(dú)使用時(shí)往往得不到理想的脫硫效果。為此，研究人員通過(guò)大量試驗(yàn)采用成熟的分選設(shè)備以及適當(dāng)組合，確定出了系列合理的工藝流程。其中，微細(xì)介質(zhì)重介質(zhì)旋流器分選工藝是目前已工業(yè)應(yīng)用、效果最佳的脫硫方法

10、，且在各國(guó)廣泛采用，均收到了極好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)也提出高硫煤洗選脫硫的最佳工藝是圓筒重介質(zhì)旋流器和微泡浮選的合理配合的方案，該工藝在中梁山礦務(wù)局選煤廠得到了推廣，結(jié)束了該廠不能生產(chǎn)冶煉精煤的歷史。同時(shí)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的摩擦電選脫硫工藝和設(shè)備現(xiàn)已通過(guò)了省級(jí)科委組織鑒定，正處于工業(yè)試驗(yàn)階段?；瘜W(xué)法和微生物法雖然目前還無(wú)法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，但因其具有物理法脫硫無(wú)法比擬的多種獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，相信在實(shí)驗(yàn)室階段已獲得的多種優(yōu)質(zhì)方法的研究基礎(chǔ)上，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展及在相關(guān)技術(shù)、外部條件更加完善的情況下，這兩種脫硫法的研究必定會(huì)取得突破性成果，得到廣泛應(yīng)用，給人類和環(huán)境帶來(lái)巨大效益。4 結(jié)語(yǔ) 為建設(shè)

11、“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”生態(tài)文明的和諧社會(huì)，作為世界產(chǎn)煤和用煤大國(guó)，我國(guó)必須積極發(fā)展以煤炭燃前脫硫?yàn)橹?、燃中固硫和燃后煙道氣脫硫?yàn)檠a(bǔ)充的脫硫技術(shù)。目前，就我國(guó)實(shí)際情況而言，短期內(nèi)燃前脫硫會(huì)以物理脫硫?yàn)橹鳎鴮?duì)于小于0.5 mm 的細(xì)粒煤脫硫降灰仍是煤炭脫硫的難點(diǎn)，為此進(jìn)一步開(kāi)展和完善物理脫硫是十分必要的。與此同時(shí)，在化學(xué)和微生物脫硫研究方面，應(yīng)加強(qiáng)國(guó)際交流與合作，為尋找出經(jīng)濟(jì)、有效的工業(yè)運(yùn)用方法而努力?？傊?，采取可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，開(kāi)發(fā)廉價(jià)的、操作簡(jiǎn)便的煤脫硫技術(shù)，將具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。12王建龍現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)M北京：清華大學(xué)出版社，2001，(I)：3l832813 李學(xué)亮國(guó)外煤炭脫

12、硫降灰技術(shù)的發(fā)展趨向J中國(guó)煤炭，2000，26(7)：616314 孫麗梅，單忠健國(guó)內(nèi)外煤炭燃前脫硫工藝的研究進(jìn)展J潔凈煤技術(shù)，2005，l1(1)：555815陳建啟,胡軍,謝廣元等.超聲波處理對(duì)高硫煤浮選脫硫的影響J.煤炭科學(xué)技術(shù),1998,26(5):20-2216趙愛(ài)武超導(dǎo)磁選機(jī)在選煤中的應(yīng)朋前景J中國(guó)煤炭，1997，2(2)：242517趙慶玲，鄭晉梅，段滋華煤的微波脫硫J煤炭轉(zhuǎn)化，1996，19(3)：91218海香，劉雙雙微波輔助脫硫應(yīng)用淺談J中圓煤炭，2005，31(11)：596o19成峰任建助，杜美利煤脫硫技術(shù)研究進(jìn)展J煤炭技術(shù)，2004，23(3)：838420趙愛(ài)武 煤

13、的微波輔助脫硫試驗(yàn)研究J煤炭科學(xué)技術(shù)，2002，30(3)：454621I伊爾德里姆，等利用煤的半焦化和干式磁選技術(shù)對(duì)低等級(jí)褐煤脫硫J國(guó)外金屬礦選礦，1991，(1)：232622朱復(fù)海，孟娟，朱申紅，等磁選技術(shù)在煤炭脫硫中的應(yīng)用J煤炭加工與綜合利用，2004，(1)：535523張威，李文軍煤的化學(xué)氧化脫硫技術(shù)及其研究J煤化工，2006，(3)：373924曹晏，張尚武，李斌，等陽(yáng)泉高硫無(wú)煙煤熱化學(xué)法預(yù)脫硫的試驗(yàn)考察J燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2001，29(4)：32933325王娜，李文，李保慶，等煤多段加氫熱解過(guò)程的脫硫脫氮效應(yīng)研究J.燃料化學(xué)學(xué)報(bào)2001，29(1)：293226陳雪莉，馬喜軍煤

14、的生物浮選脫硫技術(shù)研究及發(fā)展J煤質(zhì)技術(shù)， 999，(5)：242627王蘭，陳佩寒，李敏霞，等煤的微生物脫硫技術(shù)J煤氣與熱力，(26)7：485028Van Afferden M ，Tappe D，Beyer M ，et a1Biochemieahnechanismsf0r ihe desulfurization of coalrelevantJ JOrganic Sulfur Compounds Fuel，1993，72(12)：1635164328周長(zhǎng)春，周志堅(jiān)，劉炯天等微生物在煤炭脫硫中的應(yīng)用J選煤技術(shù)2003，2：6-929林永波，于玉澤，趙新字微生物技術(shù)用于紅陽(yáng)三礦煤脫硫的研究J.北

15、方環(huán)境，2000，4：47-5030任雁秋，鄭坤燦，張捷宇等煤的微生物脫硫的實(shí)驗(yàn)研究J. 包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，19(2)：167-17031郭俊紅談潔凈煤技術(shù)在煤炭工業(yè)發(fā)展中的意義和作用J. 山西能源與節(jié)能，2003，1：29-3132周志付，王中謙，崔振揚(yáng)等燃煤微生物法脫硫研究及應(yīng)用前景J. 中國(guó)電力，2000，33(1 1)：90-9233張鴻波，邊炳鑫，康華當(dāng)前我國(guó)煤炭脫硫方法的應(yīng)用J. 國(guó)外金屬礦選礦，2002，8：20-22 34那世平，煤炭的微生物脫硫法J. 當(dāng)代礦工，2000，(4)：1135張東晨綠色化的煤炭生物脫硫技術(shù)及其應(yīng)用J. 中國(guó)礦業(yè),2002，11(6)：63

16、6436周志付，魏德洲，王英敏等燃煤微生物預(yù)處理浮選脫硫的研究進(jìn)展J.工業(yè)安全與環(huán)保，2002，28(2)：3-737李學(xué)俊我國(guó)的脫硫和選硫技術(shù)J煤炭加工與綜合利用，1993，(3)38李瑞中國(guó)煤中硫分布J潔凈煤技術(shù)，1998，(4)39趙躍民我國(guó)選煤技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J國(guó)外金屬礦選礦，1998，(6)：46-4840謝廣元煤炭洗選脫硫的研究J中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，(5)41傅曉恒一種煤炭深度脫灰脫硫新工藝J煤炭科學(xué)技術(shù)，1997，(4)42朱紅,楊玉芬,趙煒等.電解還原法強(qiáng)化高硫煤浮選脫硫機(jī)理研究J.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,32(6):650-65443秦建華.選煤是當(dāng)前我國(guó)煤炭脫硫的首選方法J.選煤技術(shù),2000(1)10-1244徐強(qiáng),錢(qián)駿.我國(guó)潔凈煤技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用調(diào)查J.粉煤灰,2003(4):35-4045張英杰,鞏冠群,王興涌.我國(guó)煤炭資源的潔凈利用分析J.煤炭經(jīng)濟(jì)研究,2006(11):28-2946白木,子蔭.煤微生物脫硫凈化技術(shù)J.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2004(3):66-6747單曉云,高