第九章 煤炭燃烧前与燃烧中的脱硫技术简介.ppt
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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。
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。
脱硫技术介绍1.燃烧前脱硫技术:燃烧前脱硫技术也就是煤炭洗选技术。
目前我国的煤炭入选率不至17%,而美国为42%,英国为94.9%,日本为98.2%。
我国曾对微波脱硫和高硫煤强磁分离进行过小试研究,总脱硫率达50%左右。
但由于所需基建投资和运行费用都较高,脱硫后的煤是水煤浆,使用上受到一定的限制。
因此这项技术没有得到在有效推广应用。
2.燃烧中脱硫技术:是往煤中加入固硫剂,在煤的燃烧过程中,煤中的硫燃烧氧化,再与煤中的碱性物质或固硫剂反应生成硫酸盐而留在渣中,从而减少烟气中的SO2的浓度。
我国从70年代开始进行型煤固硫的研究工作。
目前美国的型煤固硫率为87%,日本为70-90%,我国为40%左右。
我国与外国固硫率差异的主要原因是采用的固硫剂及固硫催化剂的不同。
2.1型煤固硫技术:由型煤加工厂集中制作型煤,再向用户销售,技术如下:原煤筛分---搅拌机(加入固硫剂、粘土与水)--成型面--干燥--成品,其技术的制约因素是:制成的型煤需要干燥,干燥后的型煤又易潮解而降低强度。
2.2工业型煤炉前成型技术:为解决型煤堆放占用场地和干燥等问题,研究出了这项技术,把型煤成型机整体安装在链条炉前原装的煤斗中。
型煤下落到炉排。
随移动的炉排进入煤闸门成为平整的燃料层受热着火和稳定燃烧。
其技术指标为:用固硫剂的固硫率为40-50%,锅炉热效率提高4%左右,原始烟尘浓度下降50-60%。
目前,此种成型机已推广应用约700多台。
3.燃烧后的脱硫也就是平时我们说的脱硫技术,即对锅炉烟气进行脱硫,主要方法有:3.1.PS型燃煤锅炉烟气脱硫技术这种技术具有脱硫和除尘两种功能。
脱硫除尘装置有两部分组成:上部为喷雾脱硫塔,下部为湿式除尘器。
在脱硫塔内,烟气中的SO2被喷嘴喷出的分散的石灰浆液滴吸收,生成CaSO4和CaSO3,烟气温度由150-190摄氏度下降到80摄氏度左右,烟气在脱硫塔内完成第一次脱硫除尘后,直接进入下部的湿式除尘器。
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]。