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SDA脱硫工艺原理1. 背景介绍燃煤发电是目前全球主要的电力生产方式之一。
然而，燃煤发电会产生大量的二氧化硫（SO2）等有害气体，对环境和人体健康造成严重影响。
因此，脱硫工艺成为燃煤发电厂必不可少的环保设备。
SDA（Semi-Dry Flue Gas Desulfurization，半干法烟气脱硫）工艺是一种常用的脱硫工艺之一。
它通过喷射一种含有碱性成分的水溶液，将烟气中的二氧化硫转化为硫酸盐，从而实现脱硫的目的。
本文将详细介绍SDA脱硫工艺的基本原理。
2. SDA脱硫工艺的基本原理2.1 脱硫反应原理SDA脱硫工艺的核心是脱硫反应。
脱硫反应的基本原理是二氧化硫（SO2）与氢氧化物反应生成硫酸盐。
脱硫反应的化学方程式如下：SO2 + 2H2O + CaCO3 → CaSO3 · 0.5H2O + CO2在SDA脱硫工艺中，喷射的水溶液中通常含有氢氧化钙（Ca(OH)2）和碳酸钙（CaCO3）。
烟气中的二氧化硫与水溶液中的氢氧化钙反应生成亚硫酸钙（CaSO3）和水。
亚硫酸钙会进一步水解生成硫酸钙（CaSO4）和二氧化硫。
同时，氢氧化钙也与碳酸钙反应生成亚硫酸钙和二氧化碳。
整个反应过程中，二氧化硫被转化为硫酸盐，实现了脱硫的目的。
2.2 脱硫设备结构SDA脱硫工艺的脱硫设备主要由喷射系统、吸收塔和除尘系统组成。
喷射系统用于将含有碱性成分的水溶液喷射到烟气中，与二氧化硫发生反应。
喷射系统通常包括喷射管、喷射嘴和喷射液循环系统。
吸收塔是脱硫设备的核心部分，用于接收喷射的水溶液和烟气，并促使二氧化硫与水溶液中的碱性成分发生反应。
吸收塔通常由填料层、喷射层和排气层组成。
填料层用于增大接触面积，促进反应的进行。
喷射层用于喷射水溶液，使其与烟气充分接触。
排气层用于排除已经脱硫的烟气。
除尘系统用于去除吸收塔排出的烟气中的颗粒物。
除尘系统通常由除尘器、除尘器出口和烟囱组成。
除尘器通过物理或电化学方法去除颗粒物，确保脱硫后的烟气达到排放标准。
煤炭脱硫方法
物理脱硫法：这类脱硫方法为在不改变煤的化学结构的情况下进行脱硫的方法。
重力选煤、浮力选煤，油团聚法选煤是常用的煤脱灰，脱硫的方法，这类方法适宜于脱除与煤有机体存在明显重度差的黄铁矿硫，而难以脱除存在于煤有机结构中的有机硫。
物理脱硫的条件从煤的化学性能角度看是温和的故可以较理想地保持原煤的性质。
化学脱硫法：这类方法中使用化学药剂(有机溶液或无机溶液)渗透入煤的基体中的硫发生化学反应产生可溶性的硫化合物，从而达到脱硫的目的。
这类方法根据所用药剂性质的不同，既可以脱除有机硫又可以脱除无机硫，如果控制条件得当，会达到较高的脱硫效率。
化学脱硫法可以脱除物理脱硫法所不能脱除的硫，因而化学脱硫法特别适用于有机硫含量高的煤的脱硫。
燃煤电厂脱硫技术研究燃煤电厂是当前我国主要的电力供应方式之一，燃煤所产生的大量二氧化硫是造成空气污染和酸雨的主要原因之一，因此，燃煤电厂脱硫技术的研究和应用已经成为环保领域中的重要课题。
1. 燃煤电厂脱硫技术的概述燃煤电厂脱硫技术，顾名思义，就是通过各种技术手段将燃煤中的二氧化硫去除或者转化成其他无害物质的过程。
常见的燃煤电厂脱硫技术包括湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫等。
2. 湿法脱硫技术湿法脱硫技术是将燃煤中的二氧化硫与化学试剂（如石灰石、石膏等）进行反应，将其转化成硫酸钙或者硫酸钙及其它钙硫盐的过程。
常用的湿法脱硫技术有石灰-石膏法、石灰-海水法、石灰-海盐水法等。
石灰-石膏法是指在燃烧燃煤的同时，向废气中喷入氧化钙和水，途径废气与氧化钙发生化学反应，生成的氢氧化钙与废气中的二氧化硫反应形成钙亚硫酸和钙硫酸，并会产生大量水蒸气和一些颗粒物，通过一个除雾器进行处理去除颗粒物后进入脱硫塔，在脱硫塔中，上下两部分之间的石灰石浆液不断循环，通过化学反应，将脱硫塔中的二氧化硫吸收，形成硫酸钙，最终产生的硫酸钙和剩余的石灰石混合在一起，进入混合料罐中，形成成品石膏。
混合料罐中，由于硫酸钙具有一定的溶解度，因此每天需要排放小部分混合料以保证浓度的稳定。
石灰-海水法和石灰-海盐水法都是将石灰石和海水或海盐水混合使用，可以更好地利用海水资源，可以减少对淡水的需求。
3. 干法脱硫技术干法脱硫技术是通过物理和化学吸附等方式去除燃煤中的二氧化硫。
常见的干法脱硫技术有太阳能辐射干法脱硫、催化剂干法脱硫和固定床干法脱硫等。
太阳能辐射干法脱硫利用太阳辐射热量将活性炭与气体进行微波热解或者新生物相结合进行吸附分解或者碳化分解去除气中污染物的技术制造及应用。
因为依靠太阳辐射发热，因此需要大量的太阳辐射能资源，因此在地域范围内相对受限。
催化剂干法脱硫是指通过催化剂，将燃煤中的二氧化硫转化成其他无害物质的过程。
该技术需要使用成本较高的催化剂，因此总成本会相对较高。
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。
煤炭洗选及脱硫技术分析与展望煤炭作为我国主要的能源来源，其洗选及脱硫技术的发展对于保护环境、提高能源利用效率具有重要意义。
本文将对煤炭洗选及脱硫技术进行分析，并展望其未来发展趋势。
一、煤炭洗选技术分析煤炭洗选是指通过物理、化学等方法对煤炭进行分离和提纯的过程。
其主要目的是去除煤炭中的杂质，提高煤质的品位和利用效率。
目前常用的洗选方法包括重介质选矿、浮选、磁选等。
重介质选矿是指利用密度差异将煤炭和杂质分离的方法。
通过在密度为1.3-1.8g/cm³的重介质中进行洗选，可以有效去除煤炭中的矸石、硫化物等杂质，提高煤质的品位。
浮选是指利用气泡将煤炭和杂质分离的方法。
通过将煤炭和杂质浸入含有药剂的水中，产生气泡使煤炭浮起，从而实现分离。
浮选技术具有操作简单、适用范围广等优点，已成为煤炭洗选的重要方法之一。
磁选是指利用磁性材料将煤炭和磁性杂质分离的方法。
通过在煤炭中加入磁性材料，利用磁力将磁性杂质吸附并分离出来。
磁选技术可以有效去除煤炭中的硫化物、铁矿石等杂质，提高煤质的利用价值。
二、煤炭脱硫技术分析煤炭脱硫是指去除煤炭中的硫化物，减少燃烧产生的二氧化硫排放的过程。
煤炭中的硫化物是主要的大气污染物之一，对环境和人体健康造成严重影响。
目前常用的脱硫技术包括湿法脱硫和干法脱硫。
湿法脱硫是指将煤炭浸泡在含有脱硫剂的溶液中，通过化学反应将硫化物转化为易于分离的物质。
湿法脱硫技术具有脱硫效率高、操作简单等优点，但存在脱硫剂回收和废水处理等问题。
干法脱硫是指利用化学吸附剂将煤炭中的硫化物吸附并分离的方法。
干法脱硫技术可以有效去除煤炭中的硫化物，减少二氧化硫排放，但存在投资成本高、吸附剂再生困难等问题。
三、煤炭洗选及脱硫技术展望随着环境保护意识的增强和能源利用的要求，煤炭洗选及脱硫技术将继续得到广泛应用和发展。
未来，煤炭洗选技术将更加注重提高煤质的利用效率，减少煤炭资源的浪费。
同时，煤炭脱硫技术将更加注重减少二氧化硫排放，降低大气污染物的排放量。
煤脱硫技术研究综述1 燃烧前脱硫技术燃烧前脱硫技术主要是指煤炭选洗技术，应用化学或物理方法去除或减少原煤中所含的硫分和灰分等杂质，从而达到脱硫的目的。
即：在煤矿区或某供煤站设洗煤厂，将煤中含硫的矿物质冼掉，供给用户的是低硫煤、洁净煤。
燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化等。
物理洗选煤法脱硫最经济，可除去大部分的黄铁矿硫，但只能脱无机硫，且会造成煤炭资源和水资源的浪费。
物理选洗因投资少、运行费用低而成为广泛采用的煤炭选洗技术。
生物化学法脱硫不仅能脱无机硫，也能脱除有机硫，但生产成本昂贵。
目前，化学洗选技术尽管有数十种之多，但因普遍存在操作过程复杂、化学添加剂成本高等缺点而仍停留在小试或中试阶段，尚无法与其他脱硫技术竞争，距工业应用尚有较大距离。
燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟，煤的气化和液化还有待于进一步研究完善，有的技术如微生物脱硫等正在开发研究。
尽管还存在着种种问题，但其优点是：能同时除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还可回收部分硫资源。
2 燃烧过程中脱硫技术当煤在炉内燃烧的同时向炉内适当位置喷人脱硫剂，称为燃烧中脱硫。
常用的脱硫剂有石灰石、白云石，也有用熟石灰和生石灰的。
脱硫反应温度较高，一般在800～1250℃的范围内。
常用技术有一下几种。
2.1 煤粉炉直接喷钙脱硫技术炉内喷钙脱硫技术早在20世纪60年代就己经开始研究，由于其脱硫效率没有湿法烟气脱硫(WFGD)高，故在较长一段时间内没有得到工业应用(目前一些国家，特别是发展中国家的有关环保法令只要求对燃煤排放的SO2有中等程度的排除)。
这一方法具有投资省，装置简单，便于改造且能满足一般环保要求，所以受到人们的关注。
单纯的炉内直接喷钙脱硫效率只能达到30％-40％，如再与尾部活化器增湿或与添加催化剂等技术相结合，其脱硫效率可达70％以上，具有广阔的发展前景。
2.2 流化床燃烧脱硫技术在流化床中，煤与粉碎的石灰石一起随同热风进入锅炉，煤和石灰石悬浮在燃烧空气中。
1 摘要：综述了煤炭电化学脱硫的原理,借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应将煤中的无机硫或有机硫氧化成可溶于水的硫化物,介绍了电解脱硫设备及工艺流程、电化学脱硫技术发展方向及趋势,认为该方法的显著特点是常温常压下操作,工艺简便,能量回收率高,并可联产大量高纯氢气；同时也指出了煤炭电化学脱硫技术中存在的问题。 关键词: 煤炭，电化学，脱硫，作用机理 Abstract：This paper describes the principle of the coal electrochemical desulfurization which the organic or inorganic sulfur in the coal can be oxidized into a water-soluble sulphide by way of cell’s electrochemical oxidation. It also introduces the equipment, the development and trend of the electrochemical desulfurization. The distinguishing features of this technology are normal temperature and general pressure operation, simple process, high-energy recovery and a large number of high-purity hydrogen. It also shows the problems in the coal electrochemical desulfurization. Key words：Coal; Electrochemistry; Desulfurization; Mechanism of action 1、背景 我国是以煤为主要能源的国家，在整个能源构成中煤炭占75%，预计这种状况将持续相当长的时期。我国目前煤炭产量近14亿t，直接用于燃烧的超过80%。由于我国煤炭资源中四分之一以上煤中硫超过2%，而且随着开采深度的增加，煤的硫含量越来越高，因此由煤燃烧生成的SO2对大气造成的环境污染越来越严重。1997年我国二氧化硫排放量达到2266万t，灰尘达到3078万t，其中大部分来自煤。我国大多城市的污染为煤烟型的，出现酸雨次数和酸雨程度都在增加，为了保护环境和满足工业用煤的要求，实现我国国民经济可持续发展，脱硫技术已成为我国二十一世纪最重要的洁净煤技术之一，这也符合世界对环境发展的要求。 在控制燃煤排放二氧化硫的技术中其中煤炭的物理脱硫方法虽然成本低,但脱除有机硫的效果不明显；传统的化学脱硫虽能脱除煤中几乎全部的无机硫及部分有机硫,但需要强酸、强碱和强氧化剂并在高温、高压条件下操作,工艺条件苛刻,操作成本昂贵。因此,以降低反应强度、减少操作成本为目的,寻求高效、低廉、温和的新一代煤脱硫洁净化技术是煤炭脱硫的难点和热点。煤炭的电化学脱 2
硫是近几年来国内外发展起来的一种新的煤炭脱硫工艺。它能在相当温和的条件下实现煤的脱硫、脱灰,同时联产高纯氢气。该工艺每处理 1 t 煤联产 384 m3的高纯氢气,法拉第电流效率高达 99% ,耗电仅为常规电化学制氢的50%,具有广阔的前景［1］。 2、煤炭电化学脱硫技术的进展 早在20 世纪 60 年代, Sterber 等人对煤的电解还原脱硫进行了研究,但进展不大。70 年代以后, Lalvani 等人改变了研究方向,对煤的氧化脱硫等行为进行了研究［2］。70 年代末, Coughglin 和Farooque对煤炭的电化学脱硫进行了开发性的研究,不但克服了传统电化学脱硫高温、高压的缺点,而且可以联产氢气,大大降低了生产成本［3］。国内刘旭光等人对孝义煤进行了电化学脱硫的研究,从电化学还原脱硫行为、碱性体系中的脱硫规律、电解体系等方面进行了研究,取得了较好的结果［4～6］。之后,易平贵、张敬东、王知彩、罗道成等人在各种电解体系下研究了煤的脱硫,考查了电解温度、电解电压、煤浆浓度等因素对电化学脱硫的影响,得到了适宜的电解脱硫条件［3，7～9］。李登新［10～13］等人在电化学脱硫方面作了较为深入的研究,分别从热力学、煤炭的电化学脱硫机理、电化学净化对煤质的影响等方面进行了研究,进一步认识了煤的电化学脱硫机理。原料煤的电化学脱硫之所以能够引起广大科研人员的兴趣,主要是因为电化学脱硫能够在很多方面克服生物法、物理法、化学法等脱硫方法中的缺点,同时能获得较高的脱硫效率。 3、煤炭电化学脱硫的机理［1，12～13］ 煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应将煤中黄铁矿或有机硫化物氧化成水可溶的硫化物,而达到净煤目的。根据所用电解液的不同,可分为碱性和酸性电化学法。 3.1黄铁矿的脱硫机理 3.1.1碱性电化学法脱除无机硫 在碱性介质条件下生成高活性的氢氧自由基(OH·) ,甚至 HO2·、O-、 HO2- 、O2 -、O2 等。这些高活性自由基作为强氧化剂进攻煤结构中无机物,并将其氧化成水可溶的硫酸盐 ,以便洗涤除去。 3
阳极：2H2O→ O2 + 4H++ 4e 16OH- + 4FeS2 + 15O2 → 4Fe (OH)3 + 8SO42- + 2H2O 8OH-+ 2FeS2 + 7O2 → 2Fe (OH)2 + 4SO42 -+ 2H2O 在阴极: 2H++ 2e →H
2
对于黄铁矿颗粒，若看成球形的，可用图1表示脱硫过程
1—阳极 2—黄铁矿 3—阳极液 4—未反应黄铁矿 5—电解产品 图 1 黄铁矿的电解脱硫过程 3.1.2酸性电化学法脱除无机硫 在酸性介质中:以锰离子为催化剂，发生的主要脱硫反应是阳极液中的氧化反应，由于电解电位的不同，脱硫反应不同: 在阳极表面：Mn2+ → Mn3++e 在阳极液中：2Mn3++ FeS2 →Fe2++ 2S + 2Mn2+ 4H2O + S + 6Mn3+→ 8H+ + SO42- + 6Mn2+ 8H2O + 15Mn2+ + FeS2 →16H+ + Fe3+ + 2SO42- + 15Mn2+
3.2有机硫的脱硫机理 煤中有机硫的脱除机理，许多研究者认为是活性氧或氧化剂氧化煤中硫，但还未见更详细的报道，下面根据酸性和碱性介质条件下煤电化学处理前后表面硫形态的变化及模型化合物电解氧化后官能团分布的不同，提出可能的脱硫机理。 3.2.1在酸性条件下的有机硫脱硫机理: 在阳极表面首先发生Mn2+被氧化为Mn3+离子，后者氧化煤中有机硫为亚砜，亚砜进一步氧化为砜，而砜在热水中水解为可溶的磺酸根或硫酸盐，其脱硫反应步骤如下: 4
(a)硫的氧化态升高，但C-S键未断裂，硫未脱离煤的大分子结构，形成砜或亚 (b)硫的氧化态进一步升高，C-S键断裂，硫从大分子结构中脱落被氧化成SO2
或SO42-，脱硫程度增加。
(c)在深度脱硫的过程中，煤分子结构的一些边缘基团被直接或间接氧化，同时一些非氧化反应如取代反应也可引起煤的脱硫。例如-SH被-OH取代。 (d)深度氧化脱硫。当表面硫脱出后，若电解条件较强烈，则引起C-C键断裂。煤深层的有机硫暴露出来，会进一步被氧化脱除。随着时间的推移，煤的氧化和脱硫会交替发生，直至完全脱硫，有机硫的脱硫反应如下: 二硫化合物的氧化反应: 2Mn3+ +R-S-S-R+H2O →2Mn2++R-S-S(O)R‘+2H+
8 Mn3++ R-S-S-R+4H2O →8Mn2++R-S（O2）-S(O2)R‘+8H+
R-S（O2）-S(O2)R‘+6H2O →R-OH+ R‘-OH+4H++2SO42- 3.2.2在碱性条件下的有机硫脱硫机理: 碱性条件下脱有机硫反应以电解阳极产生的活性氧为氧化剂，将煤中有机硫氧化为亚砜和砜，砜在碱性条件下和热水中水解为能溶于水的磺酸类化合物或硫酸根。 在阳极：2H2O→O2+ 4H++ 4e O2+ 2R-S-S-R→2R-S-S(O)R‘ 2O2+R-S-S-R→ R-S（O2）-S(O2)R‘ R-S（O2）-S(O2)R‘+2H2O→R-OH+ R‘-OH+4H++2SO42- 煤中其它有机硫化合物的脱硫反应与二硫化合物类似。 4、影响电化学脱硫的因素 在碱性条件下总脱硫率达到70%以上，无机硫最高达到84%，有机硫最高达到72.7%，但煤中灰分增加了，需酸洗才能脱灰。在酸性电解条件下，无机硫脱 5
除率最高达到100%，有机硫的脱除率较低，但同时能够脱灰，最高可达到72%［14，15］。
影响煤电化学脱硫的因素较多，其中有煤种、煤颗粒度、煤浆浓度、电位或电流、电解质种类、温度、时间和搅拌速率等，对整个电化学反应速率和脱硫效果均有重要的影响。 4.1煤种的影响 Anthong［16］和Kawakamilv［17］的研究表明，煤的电化学脱硫速率与煤表面分布的活性位数量有关，而这些活性位数量与煤种有关。Gupta［18］在酸性介质下考察了煤种的影响，发现高硫煤和高挥发分的煤较其它煤有较高的电化学活性，这些活性物质主要是煤结构中的含硫有机物和无机物及C-H官能团等，它们的存在是该类煤有高活性的主要因素，而木炭、油页岩和脱黄铁矿的煤电化学脱硫反应活性则低。 4.2 煤颗粒粒度的影响 煤颗粒粒度与其脱硫率有关。Lalvani［19］发现，在Ce4+存在时，煤的颗粒粒度对脱硫率有影响。当Ce4+浓度低时，降低粒度有利于脱硫，当Ce4+浓度高时，适当提高粒度有利于脱硫。一般电化学脱硫使用的煤粒度大都在53μm以下。 4.3 煤浆浓度影响 煤浆浓度影响电解电流的大小和其随时间的变化。煤浆浓度较低时电解电流随时间一直增大至稳态；反之则相反。煤浆浓度对反应速率的影响有一最佳值，超过这一限度增加煤浆浓度反而不利于煤的脱硫。Paul［20］认为较高的煤浆浓度限制了搅拌速率，制约了活性氧与煤的反应几率和电化学反应传质过程，从而降低了反应速率。目前电化学脱硫的煤浆浓度最高为10%，浓度较低，不利于该技术向工业化转化。 4.4电解电位的影响 电解电位是比较重要的影响脱硫效果的因素。提高电解电位，能加快电化学反应速率，但电位过高会对煤的有机结构产生破坏作用，降低精煤产率。故煤的电化学脱硫采用的电位一般低于3.0V。 电解电位与脱硫率的关系较复杂，即使在电解条件一定的条件下，煤的脱硫
