煤的脱硫技术综述Word文件下载.docx

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燃煤和燃油产生的SO2、NOx、CO等随着烟气排入大气后会导致严重的环境污染，它们是大气污染的罪魁祸首，也是酸雨产生的重要原因，每年带来的经济损失高达数百亿元之多。

可见，如果不采取技术处理煤中硫，随着高硫煤开采量的逐渐增加，环境污染问题也会越来越严重。

因此，我们只有通过在高硫煤中配入低硫煤的配煤技术和通过洗选减少硫分、灰分以降低SO2的排放的选煤技术，实施经济的可持续发展战略，意义重大而任重道远。

本文将从多个方面多个角度阐述脱硫技术。

1硫在煤炭中的存在形式

根据硫在煤中存在状态分析可知，煤中硫大体上分为有机硫和无机硫两大类。

我们可以通过对煤做实验来确定无机硫在煤中的含量。

无机硫在煤中的存在方式比较复杂，并且煤中大部分无机硫可以用多种方法除去。

有机硫的组成成分比较复杂，它是煤大分子结构的一部分，在不破坏大分子结构的情况下，是很难分离出来加以分析测量的。

有机硫一般分为烷基硫、芳基硫和噻基硫。

2硫对环境的危害

煤中硫在燃烧过程中产生SO2气体,2010年我国燃煤产生的SO2气体达4345.42万吨，我国用煤量在相当长的时间内将保持在现有水平,若不采取有效措施,燃煤产生的SO2气体对环境的污染程度将会加剧。

燃煤产生的SO2气体溢散于大气中,不仅刺激

鼻粘膜,引起呼吸道疾病,而且对植物生长产生危害。

大气中的SO2气体转化为酸雨,污染江河湖泽,危及农作物的生长,严重破坏生态环境。

我国南方一些城市酸雨pH值小于4,贵阳市酸雨pH值低于3。

煤中硫对环境的影响可见一斑。

3煤的脱硫技术

燃烧脱硫技术：

人类对于脱硫技术的研究已有100多年的历史，到1984年世界各国开发、研究、使用的SO2控制技术己达189种之多，预计目前将超过300种。

根据燃煤的燃烧过程脱硫技术总体上分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种：

1） 煤燃烧前进行脱硫处理，即在燃烧前对煤进行净化，去除原煤中部分硫分和灰分。

供给用户的是低硫煤、洁净煤。

2） 煤燃烧过程中进行脱硫处理，即在煤中掺烧固硫剂固硫，固琉物质随炉酒排出。

可以加入石灰石或白云石作脱硫剂，碳酸钙、碳酸镁受热分解生成氧化钙、氧化镁，与烟气中二氧化硫反应生成硫酸盐，随灰分排出。

3） 煤燃烧后进行脱硫处理．即对尾部烟气进行脱硫处理，净化烟气，降低烟气中s02排放量。

4煤燃前进行脱硫

燃前脱硫技术主要是在选煤厂进行。

煤的燃前脱硫又可以分为物理法、化学法和生物法三种。

i.物理法脱硫是根据煤炭颗粒与含硫化合物在密度、表面化学性质、磁性和导电性等的差异而去除煤中无机硫的方法，包括重选、浮选和高梯度磁选脱硫等。

物理脱硫法工艺成熟，成本较低，易于实现工业化生产。

ii.化学法脱硫的原理是通过氧化剂把硫氧化或把硫置换而达脱硫的目的。

尽管它可以脱除大部分无机硫（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，但是必须高温、高压并使用腐蚀性沥滤剂，经常需要在一定的酸碱条件下进行，对煤的性质影响较大。

iii.生物法脱硫的原理是利用特定微生物能够选择性地氧化有机硫或无机硫的特点。

生物脱硫的优点是既能专一地脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫（如黄铁矿硫），同时又能脱除部分有机硫，且反应条件温和、设备简单、成本低。

与物理法、化学法相比，微生物脱硫以其能耗小，成本低、污染少等优点，受到世界各国的普遍重视，目前已成为国内外煤炭脱硫研究开发的重点。

燃烧前脱硫的几种方式：

（1）机械分选法；

（2）高梯度强磁分离煤脱硫技术。

湿法脱硫是以水（油、甲醇）等作为载流体，基本方法同干法分选。

由于湿法脱硫具有流程简单，脱硫效果好等优点，因而多采用以水煤浆为原料的脱硫工艺。

（3）微波辐射法微波能照射煤时，煤中黄铁矿中的硫最容易吸收微波，有机硫次之，煤基质基本上不吸收微波。

煤微波脱硫的原理是煤和浸提剂组成的试样在微波电磁场

作用下产生极化效应，从而削弱煤中硫原子

和其他原子之间的化学亲和力，促进煤中硫与浸提剂发生化学反应生成可溶性硫化物，通过洗涤从煤中除去。

此法可以脱去煤中无机硫、有机硫。

（4）微生物降解法无机硫脱除原理煤炭中无机硫大多以黄铁矿（FeS2）的形态存在。

在微生物的作用下，无机硫被氧化、溶解而脱除，该过程涉及两方面的作用：

一是微生物的直接作用，一是中间产物引起的纯粹化学作用。

5燃烧过程中进行脱硫

　煤燃烧过程中加入石灰石或白云石作脱硫剂，碳酸钙、碳酸镁受热分解生成氧化钙、氧化镁，与烟气中二氧化硫反应生成硫酸盐，随灰分排出。

在我国采用的燃烧过程中脱硫的技术主要有两种：

型煤固硫和流化床燃烧脱硫技术。

a）型煤固硫技术：

将不同的原料经筛分后按一定比例配煤，粉碎后同经过预处理的粘结剂和固硫剂混合，经机械设备挤压成型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。

固硫剂主要有石灰石、大理石、电石渣等，其加入量视含硫量而定。

燃用型煤可大大降低烟气中二氧化硫、一氧化碳和烟尘浓度，节约煤炭，经济效益和环境效益相当可观，但工业实际应用中应解决型煤着火滞后、操作不当会造成的断火熄炉等问题。

b）流化床燃烧脱硫技术：

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，形成了湍流混合条件，延长了停留时间，从而提高了燃烧效率。

其反应过程是煤中硫燃烧生成二氧化硫，同时石灰石煅烧分解为多孔状氧化钙，二氧化硫到达吸附剂表面并反应，从而达到脱硫效果。

流化床燃烧脱硫的主要影响因素有钙硫比，煅烧温度，脱硫剂的颗粒尺寸孔隙结构和脱硫剂种类等。

为提高脱硫效率，可采用以下方法：

（1）改进燃烧系统的设计及运行条件

（2）脱硫剂预煅烧

　　（3）运用添加剂，如碳酸钠，碳酸钾等

（4）开发新型脱硫剂

6燃烧后进行脱硫

燃烧前和燃烧过程中的脱硫，都具有其适应的范围，现在唯一可以大规模降低烟气中SO2排量的实用技术仍然是燃后的脱硫技术。

燃烧后烟气脱硫的基本原理是酸碱中和反应。

烟气中的二氧化硫是酸性物质，通过与碱性物质发生反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而将烟气中的二氧化硫脱除。

最常用的碱性物质是石灰石、生石灰和熟石灰，也可用氨和海水等其它碱性物质。

共分为湿法烟气脱硫技术、干法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术三类，分别介绍如下：

6.1、湿法烟气脱硫技术

湿法烟气脱硫技术是指吸收剂为液体或浆液。

由于是气液反应，所以反应速度快，效率高，脱硫剂利用率高。

湿法烟气脱硫具有脱硫效率高，设备小，投资省，易操作，易控制以及占地面积小等优点。

根据各种不同的吸收剂，湿法烟气脱硫可分为石灰石—石膏法、氨法、钠碱法、铝法、金属氧化镁法等，每一类型又因吸收剂不同。

其中石灰石／石灰—石膏法和抛弃法是用石灰石或石灰乳浊液作为脱硫剂来吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙或石膏，是目前国际上湿法烟气脱硫的主要方法。

石灰石—石膏脱硫工艺以石灰石作吸收剂，在吸收塔内与言其中的SO2反应生成二水合硫酸钙，并在浆液池底部通入空气强制氧化生成二水石膏，经过浓缩、脱水等工艺过程得到副产品脱硫石膏。

主要反应如下:

烟气脱硫通常是在连续及瞬间内进行，发生的化学反应是极快反应、快反应和中等速度的反应，如用NaOH、等碱液吸收SO2。

为此，气液相间的传质阻力，远较该气体在液相中与碱液进行反应的阻力大得多。

湿法烟气脱硫工艺多种多样，但他们也具有相似的共同点：

含硫烟气的预处理（如降温、增湿、除尘），吸收，氧化，富液处理（灰水处理），除雾（气水分离），被净化后的气体再加热，以及产品浓缩和分离等。

石灰石／石灰—石膏法，是燃煤电厂应用最广泛、最典型的湿法烟气脱硫工艺。

除在燃煤发电厂获得广泛应用外，在硫酸工业、钢铁工业、有色冶金工业、石油化工以及燃煤工业窑炉等烟气脱硫中也获得广泛的应用。

6.2、半干法烟气脱硫技术

半干法是利用烟气显热蒸发石灰浆液中的水分，同时在干燥过程中，石灰与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钙等，并使最终产物为干粉状。

半干法工艺较简单，干态产物易于处理，无废水产生，投资一般低于湿法，但脱硫效率和脱硫剂的利用率低，一般适用于低、中硫煤烟气脱硫。

在半干法烟气脱硫技术中主要有喷雾干燥烟气脱硫、循环流化床烟气脱硫和增湿灰循环烟气脱硫等技术。

6.2.1.喷雾干燥烟气脱硫技术

喷雾干燥烟气脱硫是利用喷雾干燥原理，在吸收剂喷入吸收塔后，一方面吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应，生成固体产物；

另一方面烟气将热量传递给吸收剂，使之不断干燥，在塔内脱硫反应后形成的产物为干粉，其部分在塔内分离，由锥体出口排出，另一部分随脱硫后烟气进入电除尘器收集。

喷雾干燥烟气脱硫工艺流程包括：

（1）吸收剂制备；

（2）吸收剂浆液雾化；

（3）雾粒与烟气的接触混合；

（4）液滴蒸发与SO2吸收；

（5）灰渣排出；

（6）灰渣再循环，其中

（2）~（4）在喷雾干燥吸收塔内进行。

从1980年首台喷雾干燥脱硫装置投入商业运行以来，遇到的主要问题目前已经得到了解决，使喷雾干燥烟气脱硫系统运行的可靠性大大提高，已超过97%，这是20多年来，简化工艺设计和去除系统中多余装置的努力结果，从而使半干法烟气脱硫市场占有率仅次于湿法，列第二位。

6.2.2循环流化床烟气脱硫技术

循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD）技术是20世纪80年代后期由德国Lurgi公司研究开发的，德国的Wulff公司在该技术基础上开发了回流式循环流化床烟气脱硫技术。

循环流化床烟气脱硫系统由石灰浆制备系统、脱硫反应系统和收尘及引风系统组成，其主要设备为流化床反应器、带有特殊预除尘装置的电除尘器、水及蒸汽喷入装置，引风机等设备。

循环流化床烟气脱硫技术是近几年新兴起的具有开发前景的烟气脱硫技术，它具有投资相对较低，脱硫效率高，运行可靠，操作维护方便的优点，是值得进一步开发的脱硫技术。

此项技术在国际上已基本成熟，目前在我国处于工业示范阶段，其应用前景广阔。

6.2.3.增湿灰循环烟气脱硫技术

增湿灰循环脱硫技术（NID）是ABB公司在喷雾干燥烟气脱硫基础上发展起来的烟气脱硫方法，它借鉴了喷雾干燥脱硫的原理，又克服了该技术使用制浆系统而产生的弊端。

因此，具有投资低而方便可行的特点，用于中小型发电机组，当燃中低硫煤时，脱硫效率至少可达80%。

NID工艺设备紧凑、占地小，能方便安装到原有设备上。

NID技术特点主要有以下3点：

（1）取消了制浆和喷浆系统，实行CaO的消化及循环增湿一体化设计，这不仅克服了单独消化时出现的漏风、堵管等问题，而且能利用消化时产生的蒸汽，增加了烟气的相对湿度，对脱硫有利。

（2）实行脱硫灰多次循环，循环倍比可高达50倍，使脱硫剂的利用率提高到95%，克服了其它干法、半干法工艺脱硫剂利用率不高的问题。

（3）脱硫效率高。

用纯度90%的CaO作脱硫剂，当Ca/S=1.1时，脱硫效率能大于80%；

当Ca/S=1.2~1.3时，脱硫效率可达90%以上。

　6.2.4、干法烟气脱硫技术

干法采用固体粉末或颗粒为吸附剂，干法脱硫后烟气仍具有较高的温度（100℃），排出后易扩散。

主要有炉内喷钙法和活性炭法。

由于炉内喷钙法的吸收剂及反应原理与湿法有些相似，这里不再详述，只介绍一下活性炭法。

活性炭法是利用活性炭的活性与较大的比表面积使烟气中的二氧化硫在活性炭表面上与氧及水蒸气反应生成硫酸而被吸附。

吸附过的活性炭经再生，可以获得硫酸，液体二氧化硫，单质硫等产品。

该法不仅可以控制二氧化硫的排放，还能回收硫资源，是一种发展前景较好的脱硫工艺。

活性炭脱硫的主要特点：

过程比较简单，再生过程中副产物很少；

吸附容量有限，须在低气速（0.3～1.2m/s）下运行，因而吸附器体积较大；

活性炭易被废气中的O2氧化而导致损耗；

长期使用后，活性炭会产生磨损，并因微孔堵塞丧失活性。

活性炭吸附SO2后，在其表面形成的硫酸存在于活性炭的微孔中，降低其吸附能力，因此需把存在于微孔中的硫酸取出，使活性炭再生。

再生方法包括洗涤再生和加热再生两种。

吸附法常用的吸附剂除活性炭外，还有用活性焦、分子筛、硅胶等吸附介质。

活性焦比活性炭的经济性要好，表现出较大的应用潜力。

活性炭或活性焦吸附法烟气脱硫能否得到应用的关键是解决副产物稀硫酸的应用市场及提高它们吸附性能。

随着循环经济理念不断地扩展，国内外对活性炭或活性焦吸附－再生烟气脱硫技术表现出浓厚的兴趣，该技术特别适合于缺水、脱硫石膏无法综合利用的区域。

　　以上是对脱硫技术的小结，选择脱硫技术时，除了考虑脱硫效果外，还应看该方法的综合技术经济指标，从投资额、技术成熟程度、废料和二次污染处置的难易程度和吸收剂的来源是否广泛和价格高低等方面考虑，选择最适宜的方法。