煤的燃前脱硫技术发展趋势研究

邓俊杰 倪永刚

摘要：我国是产煤大国，也是煤炭消耗大国，相对的我国是一个“缺油少气”的国家，近年国民经济所消耗石油中，进口石油占据比例较大，严重影响到我国的能源消费安全，且目前新能源开发成本较高，竞争力不大，所以，有预测表明，至少在今后20年内，煤炭仍将作为我国主要能源主导地位不会改变。近年来，随着高品位优质煤资源的日趋枯竭，高硫煤开采量所占煤炭总开采量的比例越来越大。硫含量高不仅导致后续设备、管道的严重腐蚀，而且若不经过处理直接燃烧，其中90%的硫会转化为SO2排入大气污染环境。随着经济增长方式的转变、工业化进程的推进、经济结构的调整和环境保护法的日趋严格，减少污染，增强回收已成为煤炭业发展中研究的重点，开发、完善经济有效的脱硫技术体现出深远的经济和环境保护的意义。

关键词：煤炭燃烧;燃前脱硫;脱硫技术

1、脱硫方法概述

1.1煤炭燃烧后脱硫

又称烟道气脱硫（FlueGasDesulphurization，简称FGD），是指对燃烧后产生的气体进行脱硫，属末端治理。FGD法技术上比较成熟，经过小试和中试已投入工业运行。尽管脱硫率可高达90%，但工艺复杂，运转费用高，且存在副产品难以处置的问题。

1.2煤炭燃烧中脱硫（固硫）

是在采用低温沸腾床层燃烧（800℃～850℃）的过程中，向炉内加入CaCO3、CaO或MgO等固硫剂粉末，使煤中的硫转化成硫酸盐，随炉渣排出，此法可脱除煤炭中50%～60%的硫。其脱硫效率受到温度的限制，而且固硫剂的磨制过程中需要消耗大量的能量，燃烧后增加了锅炉的排灰量。

1.3燃烧前脱硫

燃烧前脱硫是指对使用前的燃料进行处理，将燃料中的硫分去除使其得以净化的脱硫方法。按照去除硫方法的原理不同可将其分为三类：物理脱硫法、化学脱硫法和生物脱硫法。煤炭燃烧前脱硫是在煤炭燃烧前就脱去煤中硫分，属于源头治理，采用此法可避免燃烧中硫的形态改变，并减少烟气中硫的含量及对尾部烟道的腐蚀，避免给燃烧和炼焦等后续环节造成恶劣影响，从而降低煤炭工业的运行和维护费用。煤炭应用广泛，家庭用煤、中小企业用煤等不易管理，与煤炭燃烧后脱硫和燃烧中脱硫相比较，燃烧前脱硫拥有更多优势，符合“预防为主”的防污染方针，选煤厂在煤场即把硫脱除到一定范围，从源头控制了硫的扩散，且燃烧前脱硫会减轻后期污染治理的负担，实现环保和低成本脱硫，相对来说比终端治理更经济、更简便，对防治煤炭污染更具有重要的现实意义。

2、煤炭脱硫方法介绍

煤炭脱硫按过程可分燃前脱硫、燃中固硫及燃后脱硫。燃中固硫是指煤炭在燃烧过程中产生SO3和SO2与加入的脱硫剂反应生成硫酸盐和亚硫酸盐，从而减少SO2的排放量。其不足之处是脱硫率受温度影响偏低，并且，燃中脱硫工艺易造成锅炉结渣、磨损等问题。燃后脱硫也叫做烟气脱硫，是对燃煤产生的废气进行脱硫处理。

3、煤炭燃前脱硫技术

3.1燃前物理脱硫

煤炭物理脱硫是利用煤与煤中硫分的物理性质（如密度、粒径、介电常数等）不同，对煤中的无机硫进行脱除，但无法有效脱除有机硫。煤炭的物理脱硫法主要分为干法脱硫和湿法脱硫。

3.1.1干法脱硫

干法物理脱硫主要有静电选和磁选等方式。静电选煤是根据煤与煤中的含硫杂质的导电性不同，从而将两者分离。有学者利用静电圆筒分选的方法研究不同粒径对煤与煤中黄铁矿和其他矿物质解离静电分选效果的影响。磁选法的基本原理是利用煤的逆磁性与黄铁矿的顺磁性，在磁场中将煤与黄铁矿等矿物质分离，达到脱硫降灰的目的。煤炭磁选的关键是煤与黄铁矿的磁性差异，提高黄铁矿的磁性有助于磁选效果的提高，微波辐射法是一种磁性强化技术，除此以外还有磁性接种法和磁化培烧法以及半焦化法等辅助煤炭磁选。其中，微波辐射法、磁化培烧法和半焦化法都是将黄铁矿转化成磁黄铁矿，强化磁选脱硫效果。

3.1.2湿法脱硫

湿法物理脱硫主要有跳汰法、重介质法、浮选法等。所谓跳汰法，就是根据煤与硫化物的力学性质不同，在运动中进行分层的重力选煤方法。以颗粒在脉动水流中的受力情况和床层松散度对分层的影响为出发点进行研究，构建水流中的颗粒运动方程，完善跳汰选煤理论。有学者依照观点（跳汰选煤的关键是脉动、松散）改造跳汰机的排料及控制系统，结果表明脱硫效果有明显提高。浮选法原理是利用煤和矸石對水的亲和性不同，将煤粒与矸石分离，从而成功脱除部分硫分。发现絮凝浮选和反浮选效果优于传统浮选，为浮游选煤提供新的理论。

3.2燃前化学脱硫

煤炭的化学法脱硫是根据化学溶剂与煤炭中的硫化物能在特定条件下反应的原理，使硫化物转化为溶液或气体，进而使原煤成为洁净煤的方法。化学法的优点是脱硫率高，能同步脱出无机硫与有机硫。化学法脱硫可大致分为热压浸出法、溶剂萃取法、热解法和化学破碎法等。热压浸出法的脱硫原理与溶剂萃取法和热解法相似，都是将煤中无机硫转化为可溶性硫化物，有机硫转化为H2S。但区别在于，溶剂萃取法脱硫时，煤需要混合有机溶剂并充入惰性气体保护;热解法则要充入稀有或还原气体保护煤炭进行脱硫。化学破碎法简称SURC法，其原理将液氨（或其他相对分子质量较低的化合物）渗入煤的裂隙内破坏煤的结合键，有选择地破坏煤中矿物质和有机质的结合面，进而实现脱硫。

3.3燃前生物脱硫

煤炭生物脱硫主要是微生物将黄铁矿、噻吩、砜类中的硫元素氧化成可溶硫化物，从而与煤分离，是较为理想的脱硫方法。煤炭生物脱硫主要有微生物浸出脱硫、微生物表面处理脱硫和生物选择絮凝法等。微生物浸出脱硫本质上属于生物氧化过程，无机硫被微生物氧化成为硫酸，从而使煤中的硫分减少。微生物表面处理法的原理是微生物处理煤中硫分的同时进行浮选工艺的处理技术。

3.4燃前脱硫辅助技术

利用微波、超声波、高能射线的特性辅助传统脱硫方法对煤炭进行脱硫处理，微波、超声波、高能射线的辅助下，煤中的含硫组分更易脱出，脱硫率随之提高。

4、结语

面对我国环境相关的法律法规不断完善，对环境方面的防治要求越来越严格，单一的脱硫方法已经不再适用，煤炭脱硫方法也需要不断研究，微波、超声波等辅助脱硫与联合法脱硫将会是未来的研究方向及趋势。

参考文献：

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（作者单位：神华国华孟津发电有限责任公司）