下载文档原格式
煤炭脱硫原理简介一、煤中硫的存在煤中的硫根据其形成形态，可分为有机硫、无机硫两大类。
有机硫是指与煤的有机结构相结合的硫，煤炭含有的有机硫的主要官能团为硫醇、硫化物、二硫化物和噻吩等。
而无机硫是以无机物形态存在的硫，通常以晶粒夹杂在煤中，如硫铁矿硫和硫酸盐硫，其中以黄铁矿（FeS2）为主。
根据在燃烧过程中的行为，煤中的硫又可分为可然硫和不可燃硫，一般来说，有机硫、黄铁矿硫和单质硫都能在空气中燃烧，属于可燃硫。
在煤燃烧过程中不可燃烧的硫残留在煤灰中，如硫酸盐硫。
通常煤中的极大部分的硫为可燃硫。
二、煤炭脱硫煤炭脱硫是燃烧前的净化控制技术，有物理方法、化学方法和微生物方法等。
1．煤炭的物理脱硫法至今为止，物理净化法是唯一工业化的煤炭净化方法，我国广泛采用的跳汰法、重介质选煤法和浮选法都属于物理净化方法。
一般包括三个过程：煤炭的预处理、煤炭的分选、产品的脱水。
把产品与废渣分离的分选过程是煤炭净化系统的中心环节，其原理一般是根据煤与杂质的颗粒大小、密度、以及表面的物理化学性质的差别以及对水呈现的润湿性的不同，在一定的设备和介质中实现的。
煤炭的物理净化法只能降低煤炭中灰的含量和黄铁矿硫含量。
2．煤炭的化学脱硫法煤炭的化学净化法可以脱除其中大部分的黄铁矿硫，还可以脱除有机硫，另外，煤的损失还比较少。
化学净化法种类繁多，目前还在研究中，概括起来有以下几种方法：（1）熔融苛性碱浸提脱硫法该法的要点是将煤破碎至一定粒度，与苛性碱（NaOH、KOH）按一定比例混合，在惰性气氛（如氮气）下将煤碱混合物加热到一定温度（200~400℃）使苛性碱熔融，与煤中含硫化合物（包括黄铁矿、元素硫及有机硫化合物）起化学反应，将煤中硫转化为可溶性的碱金属硫化物或硫酸盐，然后通过稀酸溶液（如10%稀硫酸）和水洗除去这些可溶性硫化物，以达到脱硫的目的。
（2）化学氧化脱硫法该法是利用氧化剂与煤在一定的条件下进行反应，将煤中硫分转化为可溶于酸或水的组分，这类基于氧化反应的脱硫方法称为化学氧化脱硫技术。
煤的脱硫分为燃烧前、燃烧中、和燃烧后的燃烧前的： （1）物理法：主要指重力选煤，利用煤中有机质和硫铁矿的密度差异而使它们分离。
该法的影响因素主要有煤的破碎粒度和硫的状态等。
主要方法有跳汰选煤，重介质选煤，风力选煤等。
（2）化学法：可分为物理化学法和纯化学法。
物理化学法即浮选；化学法又包括碱法脱硫，气体脱硫，热解与氢化脱硫，氧化法脱硫等。
（3）微生物法：在细菌浸出金属的基础上应用于煤炭工业的一项生物工程新技术，可脱除煤中的有机硫和无机硫。
燃烧中的：就是炉内脱硫 炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣排除。
其基本原理是： CaCO3→CaO＋CO2↑ CaO ＋SO2→CaSO3 CaSO3＋1／2×O2→CaSO4燃烧后脱硫（炉外脱硫） 燃烧后烟气脱硫（FGD） 1) 干法烟气脱硫a）炉内喷钙+尾部增湿活化（LIFAC） b）旋转喷雾法（SDA） c）循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD） d）增湿灰循环法（NID） e）荷电干粉喷射法（CDSI） f）其他 2）湿法烟气脱硫 a) 石灰石/石灰—抛弃/石膏法— b) 海水法— c) 氨法— d) 镁法--- e) 磷氨法— f) 其他 3）其他脱硫法（同时脱硫和脱硝） a) 电子束— b) 脉冲电晕 c)活性炭可以往煤加氧化钙处理煤，使普通煤变成脱硫煤通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究，目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。
其中燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）,在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。
世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。
选煤脱硫技术摘要本文介绍了各种选煤脱硫的技术方法,为不同煤的脱硫方法的选择提供科学依据,实现煤炭的高效洁净利用。
关键词选煤;脱硫;技术;方法1 概述煤炭脱硫技术可以分为3种:煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。
煤燃烧前脱硫是指在煤燃烧前通过采用选煤技术、水煤浆技术、型煤技术、动力煤配煤技术等技术方法对煤炭净化,使煤炭的硫分和灰分降低,进而减少煤炭燃烧时的二氧化硫的排放量。
燃烧中脱硫是指在煤燃烧时向炉内喷入钙系和添加固硫剂进行脱硫。
燃烧后脱硫(又称烟气脱硫)是指对煤燃烧后排出的气体进行净化以减少二氧化硫的含量。
煤燃烧前脱硫,尤其是选煤脱硫是降低煤的含硫量的重要途径。
选煤作为洁净煤技术的源头,既能脱硫降灰,又能提高热能的利用率,而且选煤脱硫的费用远远低燃烧中和燃烧后脱硫。
所以,近年来国家在选煤脱硫方面的投资大大增加。
2 选煤脱硫技术煤炭中的硫分为有机硫和无机硫。
有机硫在煤中与碳原子以共价键结合,以噻吩型、硫化物型和硫醇型等形态存在,并且以噻吩型为主。
无机硫以矿物质形态存在,其大部分是以黄铁矿形态存在,还会有少量的硫酸盐和单质硫。
有机硫和无机硫相比,脱除有机硫要比无机硫困难。
选煤脱硫可分为物理脱硫、化学脱硫、生物脱硫、温和净化脱硫。
2.1 物理脱硫技术物理脱硫主要是重力选煤脱硫,也包括电磁选煤脱硫和拣选脱硫。
重力选煤即跳汰选煤、重介质选煤、空气重介质流化床干法选煤、风力选煤、斜槽和摇床选煤等。
重力选煤脱硫是利用煤中有机质和硫铁矿的密度差异使两者分离的方法。
它是物理选煤脱硫的主要方法。
重力选煤脱硫方法可以经济地除去大块黄铁矿,但不能脱除煤中有机硫。
电选是利用煤和矿物质介电性质的不同而进行的分选。
根据带电方式的不同将电选机分为3类:摩擦静电分选机、静电分选机、高压分选机。
其中,摩擦静电分选机能有效去除煤中的黄铁矿。
磁选脱硫主要是指高梯度强磁分离煤脱硫。
煤中的有机硫一般与可燃有机物结合在一起,呈逆磁性,无机硫则具有较强的顺磁性。
火电脱硫工艺一、燃烧前脱硫燃烧前脱硫通常采用物理或化学方法去除原煤中的硫分，以降低燃煤烟气中二氧化硫的排放。
常用的燃烧前脱硫技术包括：1. 洗煤技术：通过物理方法去除原煤中的部分硫分和杂质，常用的洗煤方法有重介质洗煤、浮选洗煤等。
2. 煤的脱硫技术：采用化学方法将原煤中的硫分转化为可分离的形态，常用的脱硫技术有氧化还原脱硫、化学链脱硫等。
二、燃烧中脱硫燃烧中脱硫即在燃烧过程中向炉内添加脱硫剂，以降低二氧化硫的排放。
常用的燃烧中脱硫技术包括：1. 循环流化床燃烧技术：通过向炉内添加石灰石等脱硫剂，利用循环流化床的特殊燃烧方式，使燃料和脱硫剂在炉内充分混合燃烧，提高脱硫效率。
2. 炉内喷钙技术：通过向炉内喷洒石灰石等钙基脱硫剂，利用高温燃烧产生的硫酸钙等物质，将二氧化硫转化为硫酸钙等物质，从而达到脱硫目的。
三、燃烧后脱硫燃烧后脱硫即对燃煤烟气进行脱硫处理，以进一步降低二氧化硫的排放。
常用的燃烧后脱硫技术包括：1. 湿法脱硫技术：利用碱性溶液（如石灰石、氧化镁等）吸收烟气中的二氧化硫，生成硫酸盐或亚硫酸盐，再将吸收液进行氧化、结晶、脱水等处理，最终得到硫磺或硫酸等产品。
常用的湿法脱硫技术有石灰石-石膏法、氧化镁法等。
2. 干法脱硫技术：利用干态的吸附剂（如活性炭、分子筛等）吸附烟气中的二氧化硫，达到脱硫目的。
常用的干法脱硫技术有活性炭吸附法、分子筛吸附法等。
3. 电子束照射法：利用高能电子束照射烟气，使二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸和硝酸，再与氨反应生成硫酸铵和硝酸铵，从而达到脱硫脱硝的目的。
4. 脉冲电晕法：利用高压脉冲电源产生高能电子，激活烟气中的氧气和水分子，产生强氧化性自由基，将二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸和硝酸，再与添加的氨反应生成硫酸铵和硝酸铵。
四、烟气处理对烟气进行除尘、脱硝、脱汞等处理，以降低烟气中有害物质的排放。
常用的烟气处理技术包括：1. 除尘技术：通过物理或化学方法去除烟气中的粉尘颗粒物，常用的除尘技术有机械除尘、静电除尘、袋式除尘等。
煤气脱硫鼓入空气，用空气进行氧化再生并析出单指硫。
大量的硫泡沫在再生塔内生成，并浮于塔顶扩大部分。
由此利用位差自流入硫泡沫槽，经澄清分层，清夜返回循环槽，硫泡沫放至真空过滤机进行过滤，成为硫膏。
硫膏经处理制得硫磺产品。
再生塔内的液体自下流到脱硫塔顶部循环使用。
要求溶液的pH值在8.5～9.1之间，pH值若小于8.5会导致反应速度太慢，太高会增加副反应，使碱耗增大，同时硫析出速度加快，易造成堵塔。
图3—9 脱硫过程示意图1—吸收塔；2—再生塔；3—循环槽湿法脱硫常用的方法如下：（1）FRC法FRC法由日本开发研制，利用焦炉煤气中的氨，在催化剂苦味酸的作用下脱除H2S，利用多硫化铵脱除HCN。
其装置是由吸收塔和再生塔组成，前者用以吸收粗煤气中的硫化氢，后者用以硫化氢氧化和催化剂再生。
将煤气用弗玛克斯液洗涤，所含硫化氢被洗涤液吸收后，脱硫即可完成，其吸收反应为：NH3+H2S=NH4HS。
将吸收污液送入再生塔，使之与空气接触，氧化硫化氢的同时再生催化剂，然后送回吸收塔顶循环，循环液中悬浮再生的固体硫磺，用离心机分离回收。
该工艺脱硫效率高达99%以上、脱氰效率为93%，煤气经吸收塔后，H2S可降到20mg/m3，HCN可降到100mg/m3。
催化剂苦味酸耗量少且便宜易得，操作费用低；再生率高，新空气用量少、废气含氧量低，无二次污染。
但因苦味酸是爆炸危险品，运输存储困难，且工艺流程长、占地多、投资大等因素，其使用受到一定限制。
（2） HPF法HPF法是国内自行开发的以氨为碱源、HPF为复合催化剂的湿式液相催化氧化脱硫脱氰工艺，主要由脱硫和再生两部分组成。
该法也是以煤气中的氨为碱源，脱硫液在吸收了煤气中H2S后，在复合催化剂HPF作用下氧化再生，最终H2S转化为单体硫得以除去，脱硫液循环使用，生成的硫泡沫放人熔硫釜，经间歇熔硫、冷却成型后外售。
HPF催化剂活性高、流动性好，不仅对脱硫脱氰过程起催化作用，而且对再生过程也有催化作用，脱硫脱氰效率高。
脱硫,是指将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成SO2。
目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。
一、燃烧前煤脱硫技术
主要为煤炭洗选脱硫，即在燃烧前对煤进行净化，去除原煤中部分硫分和灰分。
分为物理法、化学法和微生物法等。
1、物理法：主要指重力选煤，利用煤中有机质和硫铁矿的密度差异而使它们分离。
该法的影响因素主要有煤的破碎粒度和硫的状态等。
主要方法有跳汰选煤，重介质选煤，风力选煤等。
2、化学法：可分为物理化学法和纯化学法。
物理化学法即浮选；化学法又包括碱法脱硫，气体脱硫，热解与氢化脱硫，氧化法脱硫等。
3、微生物法：在细菌浸出金属的基础上应用于煤炭工业的一项生物工程新技术，可脱除煤中的有机硫和无机硫。
我国当前的煤炭入洗率较低，大约在20％左右，而美国为42％，英国为94．9％，法国为88．7％，日本为98．2％。
提高煤炭的入洗率有望显著改善燃煤二氧化硫污染。
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％，无法满足燃煤二氧化硫污染控制要求，故只能作为燃煤脱硫的一种辅助手段。
二、燃烧中煤脱硫技术
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。
1、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。
2、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
三、燃烧后烟气脱硫技术
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：
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。
该法的主要缺点是脱硫废水二次污染；系统易结垢，腐蚀；脱硫设备初期投资费用大；运行费用较高等。
（1）石灰石—石膏法烟气脱硫技术该技术以石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤，使烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙，同时向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使亚硫酸钙转化为硫酸钙，脱硫剂的副产品为石膏。
该系统包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水和废水处理系统。
由于石灰石价格便宜，易于运输和保存，因而已成为湿法烟气脱硫工艺中的主要脱硫剂，石灰石—石膏法烟气脱硫技术成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。
该法脱硫效率高（大于95%），工作可靠性高，但该法易堵塞腐蚀，脱硫废水较难处理。
（石灰石——石膏湿法烟气脱硫技术是已经开发和推广的烟气脱硫技术中的主流技术，占国内外安装烟气脱硫装置总容量的85%以上。
）
脱硫过程
CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca(HSO3)2
氧化过程
2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O
Ca(HSO3)2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO4
（2）氨法烟气脱硫技术该法的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，氨水与烟气在吸收塔中接触混合，烟气中的二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸氨，氧化后生成硫酸氨溶液，经结晶、脱水、干燥后即可制得硫酸氨（肥料）。
该法的反应速度比石灰石—石膏法快得多，而且不存在结构和堵塞现象。
另外，湿法烟气脱硫技术中还有钠法、双碱脱硫法和海水烟气脱硫法等，应根据吸收剂的来源、当地的具体情况和副产品的销路实际选用。
2、半干法烟气脱硫技术
主要介绍旋转喷雾干燥法。
该法是美国和丹麦联合研制出的工艺。
该法与烟气脱硫工艺相比，具有设备简单，投资和运行费用低，占地面积小等特点，而且烟气脱硫率达75%—90%。
该法利用喷雾干燥的原理，将吸收剂浆液雾化喷入吸收塔。
在吸收塔内，吸收剂在与烟气中的二氧化硫发生化学反应的同时，吸收烟气中的热量使吸收剂中的水分蒸发干燥，完成脱硫反应后的废渣以干态形式排出。
该法包括四个在步骤：
1）吸收剂的制备；
2) 吸收剂浆液雾化；
3）雾粒与烟气混合，吸收二氧化硫并被干燥；
4）脱硫废渣排出。
该法一般用生石灰做吸收剂。
生石灰经熟化变成具有良好反应能力的熟石灰，熟石灰浆液经高达15000～20000r/min的高速旋转雾化器喷射成均匀的雾
滴，其雾粒直径可小于100微米，具有很大的表面积，雾滴一经与烟气接触，便发生强烈的热交换和化学反应，迅速的将大部分水分蒸发，产生含水量很少的固体废渣。
3、干法烟气脱硫技术
喷入炉膛的CaCO3高温煅烧分解成CaO，与烟气中的SO2发生反应，生成硫酸钙；采用电子束照射或活性炭吸附使SO2转化生成硫酸氨或硫酸，统称为干法烟气脱硫技术。
它的优点是工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小；其缺点是脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。
