我國燃煤脫硫技術的應用現狀-化工論文發表

摘要：介紹了目前國內外較成熟的幾種主要的脫硫方法，提出對不同的燃煤選用不同的方法進行脫硫處理，改進脫硫技術和設備以提高脫硫效率，降低投資和運行成本，同時減少煙塵排放量，分析了脫硫技術的發展、應用前景及對環境的保護的意義。

關鍵詞：燃煤；脫硫；SO₂；方法

引言

我國的能源構成以煤炭為主，其消耗量日益增加，SO₂的排放量也不斷增加，我國是世界上大氣環境SO₂嚴重污染的少數國家之一。全國各地的煤炭都不同程度地含有化學成分“硫”，然而絕大部分的煤不經過處理就直接進入工業窯爐、工業鍋爐內燃燒，燃燒產生的SO₂等有害物質又直接排放到大氣中，我國每年排放到大氣的SO₂有1800~2000萬t，其中80%來自燃燒過程。世界各國都已注意到大氣污染對人類生存的危害，都投入巨額資金對其進行整治。我國也已制定了《中國跨世紀綠色工程計劃》對大氣污染進行綜合治理，削減SO₂的排放量，防止大氣SO₂污染，已成為我國當今及未來相當長時期內的主要社會問題之一^[1,2]。

1 煤炭中硫的存在形式

一般根據煤中硫的化學形態而將其泛分為有機硫、硫鐵礦硫、硫酸鹽硫、元素硫四種形式存在，我國煤中硫以黃鐵礦硫為主，有機硫次之，硫酸鹽硫最低。

2 燃燒脫硫的途徑

煤的脫硫方法不下數十種，按其基本原理則可大致分為以下三種，即物理脫硫法、化學脫硫法和微生物脫硫法。

2.1 物理脫硫法

    物理脫硫法主要基于煤中硫(主要是硫化鐵硫)與煤基體的物理性質或物理化學性質，如密度、電性質、磁性質、表面性質等的不同，將其與煤基體分離開來的過程。目前，煤炭物理法脫硫方法主要包括洗選、浮選、重介質分離、水力分離、磁分離、油團聚等，工藝較簡單，可脫除50%~80%的黃鐵礦 ^[4]，

物理法脫硫的優點是:過程比較簡單，設備成本低，已有一定規模的生產應用。其缺點是：不能去除其中大部分的有機硫，而且無機硫的晶體結構、大小及分布影響脫硫效果和產品回收，能耗損失大。

2. 2 化學脫硫法

化學脫硫法是利用強堿、強酸和強氧化劑等化學試劑在一定的條件下與煤發生化學反應，使煤中硫分轉化為可溶物，繼而從煤中洗脫的一種脫硫技術方法。根據所用的化學試劑的種類和反應原理的不同，化學脫硫法可分為堿處理法，氧化法，溶劑萃取法，熱解法，微波處理法^[5]。

化學方法脫硫最大的優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^[6,7]。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，因經濟成本高，還沒能大規模投入實際應用。

2. 3 微生物脫硫法

煤的生物脫硫技術大體可分為生物浸出法、生物表面法和生物浮選脫硫。

當前微生物煤炭表面改性強化脫硫方面的研究主要集中在以下幾個方面：一是選擇、發現新菌種，對老菌種進行培養、馴化，使之具有新的功能，擴大其應用；二是探索最適宜的細菌作用、改性、分選的條件，以盡量接近現行的工業生產條件；三是結合以上的研究和試驗過程，進行有關煤、黃鐵礦或其他礦物顆粒表面性質變化的測定、分析，以掌握其規律，了解其改性和吸附機理。

目前，微生物脫硫還僅停留在實驗室階段，但卻是當前國際上脫硫研究開發的熱點，我國在這方面也做了許多有益的工作。可以預見，隨著微生物技術的發展，微生物在煤炭脫硫中是大有可為的。

3 脫硫技術分析

理想的脫硫技術是要從根本上降低煤燃燒后煙氣向大氣排放SO₂的量。目前我們可以采取以下三種方法進行脫硫處理。

3.1 燃燒前脫硫技術

燃燒前脫硫技術主要分為選煤和潔凈優化動力配煤。

選煤是指煤炭選洗技術，應用化學或物理方法去除或減少原煤中所含的硫分和灰分等雜質，從而達到脫硫的目的。目前，化學選洗技術盡管有數十種之多，但因普遍存在操作過程復雜、化學添加劑成本高等缺點而仍停留在小試或中試階段，尚無法與其它脫硫技術競爭。物理選洗因投資少、運行費用低而成為廣泛采用的煤炭選洗技術。然而，物理選洗僅能去除煤中無機硫的80%，占煤中硫總含量的15%～30%，無法滿足燃煤SO₂污染控制要求，故只能作為燃煤脫硫的一種輔助手段。

潔凈優化動力配煤技術是將不同品質的煤經過篩選、破碎，按比例配合等過程，并輔以一定的添加劑，以改變動力煤的化學組成、巖相組成、物理特性和燃煤性能，達到充分利用煤巖資源、優化煤炭產品結構、煤質互補，適應用戶燃煤設備對煤質要求，高燃煤效率和減少污染物排放。

3.2 燃燒中脫硫技術

燃燒中脫硫技術主要分為型煤燃燒固硫技術和流化床燃燒固硫技術。

型煤燃燒固硫系將粉煤、固硫劑和粘結劑等混合擠壓成形入爐燃燒,燃燒時產生的SO₂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，不僅可以脫硫還可節煤和減少煙塵排放，但因SO₂與固硫劑接觸時間太短而導致脫硫率偏低，固硫率一般在50%左右。我國近十幾年來對工業型煤固硫燃燒技術開展了大量的研究工作，相繼在重慶、洛陽、貴陽、北京、太原等地建設了工業型煤廠。在集中成形基礎上開發的集中配煤爐前成型技術已在蘭州、北京、天津等地部分推廣。目前, 工業型煤的生產能力達550萬噸，多用于中小鍋爐燃煤脫硫。

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。固硫劑固硫減少了SO₂排放，較低的燃燒溫度使NOx的生成量大幅度減少。近年來，電廠循環流化鍋爐有很大發展，目前國外已有大約240臺在運行，總容量約10GW，最大單機容量達250MW。我國自20世紀60年代開始研究和開發循環床燃燒鍋爐，并成功地研制出以流化床氣化和燃燒為基礎的燃氣-蒸汽聯合循環發電技術^[8]。

3.3 燃燒后脫硫技術

燃燒后脫硫技術即煙氣脫硫技術，主要是利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的SO₂，并使其轉化為穩定的硫化物或硫。

近幾十年來，國外工業煙氣脫硫裝置的應用發展很快。我國近十多年來也開展了煙氣脫硫技術的研究。煙氣脫硫技術的種類非常多，按脫硫的方式和產物的處理形式可分為干法，半干法和濕法三大類。

(1) 干法煙氣脫硫(DFGD)是指加入的脫硫劑為干態，脫硫產物仍為干態的脫硫工藝。干法煙氣脫硫技術由于能較好地回避濕法煙氣脫硫技術存在的腐蝕和二次污染等問題，近年來得到了迅速的發展和應用。但存在脫硫效率低，反應速度較慢、設備龐大等問題^[9]。

(2) 濕法煙氣脫硫(WFGD)是以水溶液或漿液作脫硫劑，生成的脫硫產物存在于水溶液或漿液中，產物為濕態的脫硫工藝。該技術具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但存在腐蝕嚴重、運行維護費用高及易造成二次污染等問題。

(3) 半干法煙氣脫硫(SDFGD)是以水溶液或漿液為脫硫劑，生成的脫硫產物為干態的脫硫工藝。半干法兼有干法與濕法的一些特點，是脫硫劑在干燥狀態下脫硫在濕狀態下再生（如水洗活性炭再生流程）或者在濕狀態下脫硫在干狀態下處理脫硫產物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術^[10]。特別是后者，既有濕法脫硫反應速度快、脫硫效率高的優點，又有干法無污水廢酸排出、脫硫后產物易于處理的優點^[11]。

4 結論

(1) 在全球范圍內，特別是我國控制燃煤SO₂污染迫在眉睫；

(2) 煙氣脫硫是目前控制燃煤SO₂排放最有效的途徑，其中濕法脫硫工藝仍占絕對統治地位；半干法由于占地小、投資及運行費用低，將會得到廣泛應用；干法脫硫工藝若能在能耗及某些關鍵技術上有所突破，將會成為新一代煙氣脫硫技術；

(3) 根據已有技術的運行情況，我國在開發和引進煙氣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

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