6第六章应用(二)燃煤的微生物浮选脱硫技术剖析
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近年来,我国越来越重视环境污染问题,相关环保政策和大气污染物排放标准的相继出台,对烟气排放的要求越发严格。
在超低排放的背景下,降低燃煤烟气中的硫含量排放势在必行。
目前,我国燃煤烟气脱硫工艺迅速发展,也引进了许多国外先进的脱硫技术并实现了本土化。
常见的脱硫技术以燃烧阶段为基础可以分为三大类,即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。
目前,燃烧后脱硫技术以其成熟的技术优势在世界范围内广泛应用,尤其是在发达国家内更是占有最高的市场比例,取得的效果显著。
1 燃烧前脱硫在煤炭燃烧前将硫分从煤炭中脱离出来,以减少最终排放烟气中二氧化硫含量的技术称为燃烧前脱硫。
这种技术不仅能够提高煤炭自身的燃烧效率,使煤炭充分燃烧,还可以将硫元素对后续存在的工艺设备造成的伤害和影响降至最低。
根据脱硫基本原理燃烧前脱硫可分为物理法脱硫、化学法脱硫和微生物法脱硫。
1.1 物理法脱硫物理法脱硫利用煤中硫分和煤基体的密度、导电性、悬浮性等物理性质之间的差异而在洗选煤过程中脱除存在于煤中的无机硫,是我国目前较为常用的燃烧前脱硫方法。
该法的优点是工艺简单,投资少;缺点是只能脱除煤中的无机硫,对于煤中的有机硫没有脱除效果,并且脱硫效率也不高。
目前常用的工艺有:重选法、浮选法、磁选法、电选法。
重选法常用的脱硫设备有水力旋流机、摇床等。
该方法的优点是成本低、处理量大、污染小,但局限性也比较大,几乎不能脱除有机硫,对颗粒较细的煤炭脱除效果也不好。
浮选法利用矿物的疏水性,通过较多气泡黏附在其表面而上浮在浮选液之上,形成一种矿化泡沫层,刮除该层泡沫层从而实现煤炭与矿物杂质的分离。
磁选法首先将煤与含硫矿物经过强磁场,然后进入磁选,利用它们磁性的差异来分离煤中的含硫矿物。
但该方法只能脱除部分无机硫,对有机硫无脱除作用。
1.2 化学法脱硫化学法脱硫是在高温、高压、氧化剂等作用下,将煤中的硫氧化或者置换,最终实现脱硫目的。
该法的优点是能够脱除无机硫和大部分有机硫,但所用设备复杂,能耗大,成本较高,并且脱硫试剂对设备具有一定的腐蚀性,会破坏煤炭结构,难以工业化利用。
脱硫技术分为燃烧前煤脱硫,燃烧中煤脱硫脱硫技术分为燃烧前煤脱硫,燃烧中煤脱硫。
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,去除原煤中局部硫分和灰分。
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 : 在细菌浸出金属的根底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参加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响生成硫酸盐,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枯燥,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,其参加量视含硫量而定。
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 : 把煤和吸附剂参加燃烧室的床层中,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。
煤化工(焦化厂)焦炉煤气6大脱硫技术详解与脱硫工艺选择1、焦炉煤气脱硫技术焦炉煤气常用的脱硫方法从脱硫剂的形态上来分:包括干法脱硫技术和湿法脱硫技术。
1.1焦炉煤气干法脱硫技术干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢,同时脱除氰化物及焦油雾等杂质。
干法脱硫又分为中温脱硫、低温脱硫和高温脱硫。
常用脱硫剂有铁系和锌系,氧化铁脱硫剂是一种传统的气体净化材料,适宜于对天然气、油气伴生气、城市煤气以及废气中硫化氢含量高的气体。
常温氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁(Fe2O3·H2O)脱除H2S,其反应包括脱硫反应与再生反应。
干法脱硫工艺多采用固定床原理,工艺简单,净化率高,操作简单可靠,脱硫精度高,但处理量小,适用于低含硫气体的处理,一般多用于二次精脱硫。
但由于气固吸附反应速度较慢,工艺运行所需设备一般比较庞大,而且脱硫剂不易再生,运行费用增高,劳动强度大,不能回收成品硫,废脱硫剂、废气、废水严重污染环境。
1.2焦炉煤气湿法脱硫技术湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢。
常用的方法有氨水法、单乙醇胺法、砷碱法、VASC脱硫法、改良 ADA法、TH 法、苦味酸法、对苯二酚法、HPF 法以及一些新兴的工艺方法等。
1.2.1 氨水法(AS法):氨水法脱硫是利用焦炉煤气中的氨,在脱硫塔顶喷洒氨水溶液(利用洗氨溶液)吸收煤气中 H2S,富含 H2S 和 NH3的液体经脱酸蒸氨后再循环洗氨脱硫。
在脱硫塔内发生的氨水与硫化氢的反应是:H2S+2NH3·H2O →(NH4)2S+2H2O。
AS 循环脱硫工艺为粗脱硫,操作费用低,脱硫效率在 90 %以上,脱硫后煤气中的 H2S 在200~500 mg·m-3。
1.2.2 VASC法:VASC法脱硫过程是洗苯塔后的煤气进入脱硫塔,塔内填充聚丙烯填料,煤气自下而上流经各填料段与碳酸钾溶液逆流接触,再经塔顶捕雾器出塔。
煤气中的大部分 H2S 和 HCN 和部分 CO2被碱液吸收,碱液一般主要是 Na2CO3或 K2CO3溶液。
烟气生物脱硫技术1引言煤炭燃烧生成的SO2随烟气进入大气, 可能会形成酸雨, 对人类生存环境产生极大的危害。
而目前我国的能源结构以煤炭为主, 占一次能源的75%, 并且随着经济的增长, 在今后若干年内还有上升的趋势。
目前可以进入工业化的技术多为物理和化学方法, 与这些方法相比, 生物法脱硫去除率高、成本低、能耗少, 展示了广阔的应用前景。
本文将对生物烟气脱硫技术的研究进展进行介绍。
2烟气生物脱硫原理应用微生物脱硫的研究是伴随着利用微生物选矿的研究而开始的。
1947 年, Colmer 和Hinkle 发现并证实化能自养细菌能够促进氧化并溶解煤炭中存在的黄铁矿, 这被认为是生物湿法冶金研究的开始。
在20 世纪50 年代, Leathan 及Temple 等人就分别发现某些化能自养微生物与煤中的硫化铁的氧化有关, 并从煤矿废水中分离出氧化亚铁硫杆菌( Thiobacillus ferrooxidans) 。
但直到20 世纪70 年代, 随着酸雨和大气污染问题的日益严重, 微生物脱硫技术才开始得到重视。
微生物脱硫技术可以用在很多方面, 近年来, 在微生物煤炭脱硫、微生物除臭、微生物降解挥发性有机气体的研究和工业应用方面取得了较大进展, 而将微生物用于烟气脱硫(BFGD) 是一项较新的技术, 目前文献报道极少。
但随着人们对脱硫微生物认识的进一步提高, 生物脱硫技术将被广泛地应用于烟气脱硫。
2.1吸收SO2的工作原理烟气中的SO2通过水膜除尘器或吸收塔溶解于水并转化为亚硫酸盐、硫酸盐;在厌氧环境及有外加碳源的条件下,硫酸盐还原菌(SRB1将亚硫酸盐、硫酸盐还原成硫化物;然后再在好氧条件下通过好氧微生物的作用将硫化物转化为单质硫,从而将硫从系统中去除。
可以将烟气生物脱硫过程划分为两个阶段,即SO2的吸收过程和含硫吸收液的生物脱硫过程。
利用微小水滴的巨大表面积完成对烟气的吸收,从而使SO2从气相转入液相,并且主要以亚硫酸根、硫酸根的形式存在吸收效果与吸收液的比表面积、pH、碱度、温度等有关,但主要取决于吸收液的比表面积。
煤中硫的脱除方法简介煤是一种重要的能源资源,但它也含有一定量的硫元素。
燃烧含硫煤时,会释放出大量的二氧化硫,这是一种对环境和健康有害的气体。
因此,研究和开发煤中硫的脱除方法对于减少硫污染、保护环境具有重要意义。
本文将介绍一些常用的煤中硫的脱除方法,包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法粒度分选粒度分选是通过物理力学原理,根据煤中硫的粒度大小进行分选,将含硫煤和不含硫煤分开。
常见的分选设备有摇床、离心机和磁选机等。
通过粒度分选可以实现对含硫煤的初步脱硫,但对于细颗粒煤的脱硫效果较差。
引入惰性气体利用惰性气体进行煤中硫的脱除是一种常见的物理方法。
惰性气体如氮气、氩气等具有较强的稳定性,不与煤中的硫反应。
可以将煤暴露在惰性气体中,通过加热或其他物理手段将其硫氧化物转化为易挥发的硫化物来实现脱硫。
磁选磁选是一种通过磁性力将煤中的硫化物和铁磁物质分离的方法。
在磁场作用下,磁性硫化物和铁磁物质会被吸附在磁性材料上,而不具有磁性的煤炭会通过磁场而分离。
这种方法可以有效地提高煤中硫的含量。
化学方法氧化还原法氧化还原法是一种常用的化学方法,通过添加氧化剂或还原剂来促使煤中的硫和其他元素发生氧化还原反应,从而使硫从煤中脱离。
常见的氧化剂有氧气、过氧化氢等,而还原剂则包括氢气、亚硝酸钠等。
萃取法萃取法是利用溶剂将硫从煤中提取出来的一种化学方法。
常用的溶剂有甲醇、乙醇等。
通过将煤与溶剂混合,硫会与溶剂中的活性基团发生反应,形成可溶性化合物,从而实现硫的脱除。
酸洗法酸洗法是指将煤暴露在酸性溶液中,通过化学反应将硫从煤中溶解出来的方法。
常用的酸性溶液有盐酸、硫酸等。
酸洗法可以有效地去除煤中的大部分硫,但需要注意对废液的处理,以避免对环境造成污染。
生物方法生物堆生物堆是一种利用微生物对煤中硫进行脱除的生物方法。
在生物堆中,加入适量的微生物,它们可以利用煤中的硫作为能源进行生长繁殖,并在代谢过程中将硫转化为可溶性化合物,从而实现硫的脱除。
煤中脱硫煤炭是世界上最丰富的化石资源。
一般煤中都不同程度地含有硫。
依据煤的不同用途,硫会以多种硫化物的形态存在。
这些硫化物在许多场合下会对设备或环境造成破坏,所以需要对其进行脱除。
根据脱硫在煤燃烧过程所处阶段,煤中脱硫可分燃烧前脱硫、燃烧过程中脱硫及燃烧后脱硫[1]。
燃后脱硫又称为烟气脱硫。
燃前脱硫有3个主要方向:煤炭物理脱硫,煤热解和加氢热解、煤炭生物脱硫。
煤的物理脱硫分干选脱硫,和湿选脱硫(洗选),主要是通过物理方法将煤炭中的黄铁矿分离出来。
干选脱硫有干式分选摇床、磁力分选、静电法等。
煤的洗选有跳汰、重介、浮选等技术。
近年,一些发达国家对煤炭的深度降灰脱硫开展大量工作,如微细磁铁矿重介旋流器、静电选、高梯度磁选、浮选柱、油团选、选择性絮凝等。
美国在微泡浮选柱和油团选方面已投入工业应用[2]。
煤热解和加氢热解:硫在原煤中主要以Fe-S和C-S的化学键形式存在的,这两种化学键与C-C键比较起来不稳定,在热解条件下很容易生成气相硫化物H2S或COS。
煤热解和加氢热解就是利用这一特性脱除煤中的硫分。
煤炭生物脱硫即生物催化脱硫(BDS),是一种在常温常压下利用厌氧菌、需氧菌去除含硫杂环化合物中硫的技术。
BDS是利用菌株氧化燃料中硫分,而不破坏烃类主体的分子结构,因而不会象高温热解那样降低煤中热值。
脱硫菌株对硫分的选择性很强,对无机硫的脱除有很好效果。
对沸点较高的二苯并噻吩及其衍生物难于脱除,是目前研究的重要方向。
制约生物脱硫技术产业化主要有三方面因素:菌种活性、寿命、选择性。
生物脱硫技术与浮选技术的联合使用[3]也有研究。
燃烧过程中脱硫:即炉内脱硫,指炉内喷射固硫剂,在煤燃烧放出SO2同时,利用固硫剂和SO2反应,生成硫酸盐或硫化物,将气体中硫固定下来。
炉内脱硫具有独特优势:只需加入一定比例脱硫剂即可达到脱硫目的,节省了许多附加设备;出炉的洁净煤气,以热能的状态供应用户,气化与热效率均大大提高[4]。
发电厂燃煤的脱硫方法
发电厂燃煤的脱硫方法主要包括燃烧前脱硫和燃烧后脱硫两种。
燃烧前脱硫主要是通过物理法、化学法和微生物法等手段对煤进行净化,去除原煤中的部分硫分和灰分。
其中,物理法包括重力选煤,利用煤中有机质和硫铁矿的密度差异使它们分离,主要方法有跳汰选煤、重介质选煤、风力选煤等。
化学法包括碱法脱硫、气体脱硫、热解与氢化脱硫、氧化法脱硫等。
微生物法则可脱除煤中的有机硫和无机硫。
燃烧后脱硫,即烟气脱硫技术,目前较为成熟的是湿式石灰石——石膏法。
这种技术利用石灰或者是石灰石的浊液来对烟气中的二氧化硫进行吸收,并生成半水亚硫酸钙以及石膏。
这种脱硫方式有着极高的效率,对于吸收剂的利用率也能达到90%以上。
但这种方式的成本较高,并且在烟气脱硫的过
程中所产生的副产品可能会对环境造成二次污染。
请注意,不同发电厂的经济条件和环境条件可能不同,应结合具体情况选择最合适的脱硫方法。
如需更多信息,建议咨询环保专家或查阅相关文献资料。
煤炭洗选及脱硫技术分析与展望煤炭作为我国主要能源之一,在经济发展中起到了重要的支撑作用。
然而,煤炭的燃烧会产生大量的二氧化硫等有害气体,对环境和人体健康造成严重影响。
因此,煤炭洗选及脱硫技术的研究和应用成为了当今社会亟待解决的问题。
煤炭洗选技术是通过物理方法,将原煤中的杂质和灰分从煤炭中去除,提高煤质的方法。
常用的洗选方法包括重介质分选、浮选、湿选等。
重介质分选是一种基于密度差异的分选方法,通过在介质中浮起或沉降来实现对煤炭的分离。
浮选是利用煤炭与水的亲和性差异,通过气泡的作用将煤炭浮起,从而实现分离。
湿选则是利用水的润湿性,将煤炭与杂质分开。
这些洗选方法可以根据煤质的不同进行组合应用,以达到最佳的洗选效果。
煤炭洗选技术的应用可以显著提高煤炭的热值和燃烧效率,减少煤炭的排放量。
同时,洗选后的煤炭还可以用于其他领域,如化工、冶金等。
然而,传统的煤炭洗选技术在处理细粒度煤炭时存在一定的困难,且洗选过程中会产生大量的废水和废矸石,对环境造成一定的污染。
因此,如何进一步提高洗选效率,减少资源浪费和环境污染,是煤炭洗选技术研究的重点。
脱硫技术是指将煤炭中的硫化物转化为易于分离或排放的形式,减少二氧化硫的排放。
常用的脱硫方法包括湿法脱硫和干法脱硫。
湿法脱硫是利用化学反应将煤炭中的硫化物转化为易于溶解的形式,然后通过水洗或吸收剂吸收,从而达到脱硫的目的。
干法脱硫则是通过物理方法将煤炭中的硫化物分离出来,常用的方法包括热解、氧化等。
这些脱硫技术可以根据煤质的不同进行选择和组合应用,以达到最佳的脱硫效果。
目前,我国在煤炭洗选及脱硫技术研究和应用方面取得了一定的成果。
然而,与发达国家相比,我国在煤炭洗选及脱硫技术上仍存在一定的差距。
首先,我国煤炭洗选技术仍以传统的重介质分选和浮选为主,对于细粒度煤炭的洗选仍存在一定的困难。
其次,我国脱硫技术主要以湿法脱硫为主,干法脱硫技术的研究和应用相对较少。
此外,我国在洗选废水和废矸石的处理和资源化利用方面还有待提高。
煤炭脱硫原理煤炭脱硫是指通过物理、化学或生物方法,将煤炭中的硫含量降低到一定标准以下的过程。
煤炭中的硫主要以有机硫和无机硫的形式存在,有机硫主要是与煤的有机质结合形成的,而无机硫则主要以硫化物的形式存在。
煤炭燃烧时释放出的二氧化硫是造成大气污染的主要来源之一。
因此,对煤炭进行脱硫处理,不仅可以减少二氧化硫的排放,降低大气污染,还可以延长燃煤设备的使用寿命,提高热效率。
煤炭脱硫的原理主要分为物理法、化学法和生物法。
物理法是通过物理方式将煤中的硫分离出来,常见的方法包括洗涤法、流化床脱硫和气浮法等。
洗涤法是将煤炭浸泡在特定溶剂中,使硫与其他杂质分离。
流化床脱硫是将煤炭与气体在一定温度下反应,使硫氧化物分离出来。
气浮法则是利用气泡将硫氧化物浮起,从而实现脱硫的目的。
化学法是通过化学方法将煤中的硫转化成其他物质,使其分离出来。
常见的化学脱硫方法包括碱法、氧化法和还原法等。
碱法是将碱性物质与煤炭中的硫反应,生成易溶于水的硫酸盐。
氧化法是通过氧化剂使煤中的硫氧化成易溶于水的硫酸盐。
还原法则是将还原剂与硫酸盐反应,使其还原成硫。
生物法是利用微生物对煤炭中的硫进行降解或转化。
生物脱硫方法主要包括生物浸渍法、微生物脱硫法和生物燃烧法等。
生物浸渍法是将含硫煤炭浸泡在含有硫氧化细菌的培养液中,使硫得到转化。
微生物脱硫法是利用硫氧化细菌对煤炭中的硫进行氧化,生成易溶于水的硫酸盐。
生物燃烧法则是利用微生物分解有机硫,减少硫的释放。
不同的脱硫方法适用于不同的煤种和硫含量。
在选择脱硫方法时,需要考虑成本、效率和环保等因素。
通过科学合理的脱硫技术,可以有效降低煤炭燃烧带来的环境污染,保护大气质量,实现清洁能源的可持续利用。
煤炭脱硫原理
煤炭脱硫是大气污染治理领域中的重要技术之一,其原理是通过在燃烧煤炭时,将煤炭中的硫化物转化为无害的、易于处理的形式,以减少二氧化硫(SO2)的排放。
煤炭脱硫的主要原理包括物理吸收、化学吸收和生物吸收三种。
物理吸收是指通过利用固体吸附剂对SO2进行吸附,将其从
燃烧煤炭的排放气体中分离出来。
常用的吸附剂有活性炭、陶土和硅胶等。
这些吸附剂具有较大的表面积和吸附能力,能够有效地吸附SO2,并达到减少排放的目的。
化学吸收是指利用化学反应将SO2转化为易于处理的物质。
常见的化学吸收方法包括石灰石法、苏打灰法等。
石灰石法通过在燃烧煤炭过程中添加石灰石,利用其与SO2发生反应生
成石膏或石膏水合物,从而将SO2去除。
苏打灰法则是通过
在燃烧过程中添加苏打灰,使其与SO2反应生成硫酸钠,然
后再通过后续处理将硫酸钠转化为石膏。
生物吸收是利用微生物对SO2进行转化和降解。
这种方法主
要应用于生物脱硫技术中。
在生物脱硫过程中,通过将适宜的微生物引入到煤炭燃烧产生的烟气中,利用微生物的代谢作用将SO2转化为硫酸盐,并随后从烟气中去除。
总而言之,煤炭脱硫的原理主要包括物理吸收、化学吸收和生物吸收。
根据具体情况和要求,可以选择不同的脱硫方法和技术,以达到减少燃煤二氧化硫排放的目的。