煤应该怎样脱硫

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脱硫方法概论

自上世纪60年代以来，世界上已经开发出的脱硫技术有数百种，常用的也有数十种。现有多种分类方法，如，按脱硫过程在燃烧过程的位置：燃烧前，燃烧中和燃烧后；按固硫剂类型：钙基，钠基，镁基，氨基，海水等；按脱硫最终产品的状态：干法和湿法；按脱硫副产品的利用：抛弃法和回收法；按脱硫剂的使用情况：再生法和非再生法，等等。

脱硫技术分类（按相对燃烧过程的位置）

燃烧前的脱硫

1） 煤的洗选（可脱硫30-60%）

2） 其他原料煤的脱硫技术（化学法，物理法，微波法，生物法。。。。。。）

3） 煤的转化（液化，气化，高纯水煤浆，燃气-蒸汽联合循环[wiki]IGCC[/wiki]）

4） 燃料电池，等离子。。。。。。

燃烧中脱硫

1） 型煤

2） 流化床燃烧: 鼓泡床(BFBC)，循环床(CFBC)，增压床合循环（PFBC-CC）

3） 炉内喷钙

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）--下关，钱清，沾化

b） 旋转喷雾法（SDA）—白马，黄岛

c） 循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD）恒运，漳山，榆社

d） 增湿灰循环法（NID）--衢州[wiki]化工[/wiki]

e） 荷电干粉喷射法（CDSI）--德州, 杭钢二热

f） 其他

2）湿法烟气脱硫

a) 石灰石/石灰—抛弃/石膏法—珞璜，太原。。。。。。

b) 海水法—深圳西，后石

c) 氨法—内江

d) 镁法---

e) 磷氨法—豆坝

f) 其他

3）其他脱硫法 （同时脱硫和脱硝）

a) 电子束—成都

b) 脉冲电晕

c)活性炭

（3）烟气的预冷却

大多数含硫烟气的温度为120~185℃或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60℃左右）进行。低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到60℃左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗涤塔除尘增湿降温，这些都是较好的方法，也是目前使用较广泛的方法。通常，国外湿法烟气脱硫的效率较高，其原因之一就是对高温烟气进行增湿降温。

我国目前已开发的湿法烟气脱硫技术，尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术，高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作，较高的吸收操作温度，使SO2的吸收效率降低，这就是目前我国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原因之一。

（4）结垢和堵塞

在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞，已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。为此，首先要弄清楚结构的机理，影响结构和造成堵塞的因素，然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。

一些常见的防止结垢和堵塞的方法有：在工艺操作上，控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量；控制溶液的PH值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，例如流动床洗涤塔比固定填充洗涤塔不易结垢和堵塞；选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。

脱硫系统的结构和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将CaSO3氧化成为CaSO4（石膏），并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。 强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气，几乎将全部CaSO3氧化成CaSO4，并保持足够的浆液含固量（大于12%），以提高石膏结晶所需要的晶种。此时，石膏晶体的生长占优势，可有效控制结垢。

抑制氧化系统采用氧化抑制剂，如单质硫，乙二胺四乙酸（EDTA）及其混合物。添加单质硫可产生硫代硫酸根离子，与亚硫酸根自由基反应，从而干扰氧化反应。EDTA则通过与过渡金属生成螯合物和亚硫酸根反应而抑制氧化反应。（5）腐蚀及磨损

煤炭燃烧时除生成SO2以外，还生成少量的SO3，烟气中SO3的浓度为10~40ppm。由于烟气中含有水（4%~12%），生成的SO3瞬间内形成硫酸雾。当温度较低时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中。这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。解决方法主要有：采用耐腐蚀材料制作吸收塔，如采用不锈钢、环氧玻璃钢、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有关设备；设备内壁涂敷防腐材料，如涂敷水玻璃等；设备内衬橡胶等。

含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道，在吸收塔内同吸收液湍流搅动接触，设备磨损相当严重。解决的主要方法有：采用合理的工艺过程设计，如烟气进入吸收塔前要进行高效除尘，以减少高速流动烟尘对设备的磨损；采用耐磨材料制作吸收塔及其有关设备，以及设备内 壁内衬或涂敷耐磨损材料。近年来，我国燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术中，吸收塔的防腐及耐磨损已取得显著进展，致使烟气脱硫设备的运转率大大提高。

吸收塔、烟道的材质、内衬或涂层均影响装置的使用寿命和成本。吸收塔体可用高（或低）合金钢、碳钢、碳钢内衬橡胶、碳钢内衬有机树脂或玻璃钢。美国因劳动力昂贵，一般采用合金钢。德国普遍采用碳钢内衬橡胶（溴橡胶或氯丁橡胶），使用寿命可达10年。腐蚀特别严重的如浆池底和喷雾区，采用双层衬胶，可延长寿命25%。ABB早期用C-276合金钢制作吸收塔，单位成本为63[wiki]美元[/wiki]/KW，现采用内衬橡胶，成本为22美元/KW。烟道应用碳钢制作时，采用何种防腐措施取决于烟气温度（是否在酸性[wiki]露点[/wiki]或水蒸汽饱和温度以上）及其成分（尤其是SO2和H2O含量）。

日本日立公司的防腐措施是：烟气再热器、吸收塔入口烟道、吸收塔烟气进口段，采用耐热玻璃鳞片树脂涂层，吸收塔喷淋区用不锈钢或碳钢橡胶衬里，除雾器段和氧化槽用玻璃鳞片树脂涂层或橡胶衬里。

（6）除雾

湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10~60m的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把SO2排放到大气中，同时也造成引风机的严重腐蚀。因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。通常，除雾器多设在吸收塔的顶部。

目前，我国相当一部分吸收塔尚未设置除雾器，这不仅造成SO2的二次污染，对引风机的腐蚀也相当严重。脱硫塔顶部净化后烟气的出口应设有除雾器，通常为二级除雾器，安装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口的弯道后的平直烟道上（述评布置）。后者允许烟气流速高于前者。对于除雾器应设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。净化除雾后烟气中残余的水分一般不得超过100mg/m3，更不允许超过200mg/m3，否则含沾污和腐蚀热交换器、烟道和风机。

（7）净化后气体再加热

在处理高温含硫烟气的湿法烟气脱硫中，烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降温，烟气的温度降至60℃左右。将60℃左右的净化气体排入大气后，在一定的气象条件下将会产生“白烟”。由于烟气温度低，使烟气的抬升作用降低。特别是在净化处理大量的烟气和某些不利的气象条件下，“白烟”没有远距离扩散和充分稀释之前就已降落到污染源周边的地面，容易出现高浓度的SO2污染。为此，需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热，提高净化气体的温度。被净化的气体，通常被加热到105~130℃。为此，要增设燃烧炉。燃烧炉燃烧天然气或轻柴油，产生1000~1100℃的高温燃烧气体，再与净化后的气体混对。这里应当指出，不管采用何种方法对净化气体进行二次加热，在将净化气体的温度加热到105~130℃的同时，都不能降低烟气的净化效率，其中包括除尘效率和脱硫效率。为此，对净化气体二次加热的方法，应权衡得失后进行选择。

吸收塔出口烟气一般被冷却到45~55℃（视烟气入口温度和湿度而定），达饱和含水量。是否要对脱硫烟气再加热，取决于各国环保要求。德国《大型燃烧设备法》中明确规定，烟囱入口最低温度为72℃，以保证烟气扩散，防止冷烟雾下沉。因吸收塔出口与烟囱入口之间的散热损失约为5~10℃，故吸收塔出口烟气至少要加热到77~82℃。据ABB或B&W公司介绍，美国一般不采用烟气再加热系统，而对烟囱采取防腐措施。如脱硫效率仅要求75%时，可引出25%的未处理的旁通烟气来加热75%的净化烟气，

德国第1台湿法脱硫装置就采用这种方法。德国现在还把净化烟气引入自然通风冷却塔排放的脱硫装置，籍烟气动量（质量 速度）和携带热量的提高，使烟气扩散的更好。

烟气再加热器通常有蓄热式和非蓄热式两种形式。蓄热式工艺利用未脱硫的热烟气加热冷烟气，统称GGH。蓄热式换热器又可分为回转式烟气换热器、板式换热器和管式换热器，均通过载热体或热介质将热烟气的热量传递给冷烟气。回转式换热器与电厂用的回转式空气预热器的工作原理相同，是通过平滑的或者带波纹的金属薄片载热体将热烟气的热量传递给净化后的冷烟气，缺点是热烟气会泄露到冷烟气中。板式换热器中，热烟气与冷烟气逆流或交*流动，热交换通过薄板进行，这种系统基本不泄露。管式加热器是通过中间载体水将热烟气的热量传递给冷烟气，无烟气泄露问题，用于年满负荷运行在4000~6500h的脱硫装置。 非蓄热式换热器通过蒸汽、天然气等将冷烟气重新加热，又分为直接加热和间接加热。直接加热是燃烧加热部分冷烟气，然后冷热烟气混合达到所需温度；间接加热是用低压蒸汽（≥2×105Pa）通过热交换器加热冷烟气。这种加热方式投资省，但能耗大，使用于脱硫装置年运行时间4000h-6500h的脱硫装置。

（8）脱硫风机位置的选择

安装烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力约为2940Pa，单*原有锅炉引风机（IDF）不足以克服这些阻力，需设置一助推风机，或称脱硫风机（BUF）。脱硫风机有四种布置方案。脱硫引风机处于低烟温段，风机容量相当，由于风机位于再热器后，烟气中水份得到改善，对风机防腐无特殊要求。脱硫系统在负压下运行，有利于环境保护。（9）石灰石制备系统

将块状石灰石应用干磨或湿磨研磨成石灰石粉，或从石粉制造厂购进所需要的石灰石粉，由罐车运到料仓存储，然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池，加水制备成固体质量分数为10%-15%的浆液。对石灰石粉粒度要求一般是90%通过325目筛（45m）或250目筛。石灰石纯度须大于90%。工艺对其活性、可磨性也有一定的要求。

（10）氧化槽

氧化槽的功能是接受和储存脱硫剂、溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏。循环的吸收剂在氧化槽内的设计停留时间一般为4-8min，与石灰石反应性能有关。石灰石反应性能越差，为使之完全溶解，则要求它在池内滞留时间越长。氧化空气采用罗茨风机或离心风机鼓入，压力约5×104-8.6×104Pa一般氧化1mo1SO2需要1mo1 O2。

按照脱硫工序在煤炭利用过程中所处阶段的不同，煤碳脱硫可以分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。

煤炭燃烧后脱硫又称烟道气脱硫（Flue Gas Desulphurization，简称FGD），是指对燃烧后产生的气体进行脱硫。按产物是否回收，烟道气脱硫可分为抛弃法和回收法；按照脱硫过程的干湿性质又可分为湿式脱硫、干式脱硫和半干式脱硫；按脱硫剂的使用情况，可分为再生法和非再生法。FGD法技术上比较成熟，属末端治理，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，副产品难以处置。

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，向炉内加入固硫剂如CaCO3、CaO或MgO等粉末，使煤中的硫转化成硫酸盐，随炉渣排出，可脱除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。采用该方法无法将所有的硫转化成硫酸盐，只能在一定程度上降低烟气中的硫含量，不能从根本上解决烟气的污染问题。此技术目前尚不成熟，而且存在易结渣、磨损和堵塞等难题，成本高。

煤炭燃烧前脱硫是在煤炭燃烧前就脱去煤中硫分，避免燃烧中硫的形态改变，减少烟气中硫的含量，减轻对尾部烟道的腐蚀，降低运行和维护费用。燃烧前脱硫较之另两种脱硫工艺有许多潜在的优势，而且符合“预防为主”的方针。因为众多家庭用煤、中小锅炉用煤量大，来源不一，不易控制，而在选煤厂就把硫脱除到一定范围，从源头进行控制。所以，燃烧前脱硫具有重要意义。

煤炭的燃烧前脱硫可以分为物理脱硫法、化学脱硫法和生物脱硫法等。

物理脱硫法利用煤和黄铁矿的性质（如表面性质、密度、电及磁性等）差异而使它们分离，包括重选、浮选、磁分离、油团聚等方法。该方法工艺较简单，投资少，可以脱除50％左右的黄铁矿，而对煤质中高度分散的黄铁矿作用不大，且不能脱除煤炭中的有机硫。

化学脱硫法是利用不同的化学反应，将煤炭中的硫转变为不同形态，而使它们从煤中分离出来。在众多的化学脱硫方法中，目前经济技术效果较好的，且颇具应用前景的主要是碱法脱硫和溶剂萃取脱硫工艺。新开发的温和的化学脱硫法主要有辐射法、电化学法等。化学脱硫方法虽然能脱除无机硫和一部分有机硫，但有两个致命缺点，一是大多数化学脱硫法是在高温、高压和强氧化-还原条件下进行的，并使用不同氧化剂，故设备及操作费用显著提高；二是由于在这样的反应条件下，煤的结构、煤的粘结性被破坏，热值损失大，因而使所净化煤的用途受到了限制，难于在工业上大规模应用。

煤炭的生物脱硫法是由生物湿法冶金技术发展而来的，是在极其温和的条件下（通常是温度低于100℃、常压），利用氧化-还原反应使煤中硫得以脱除的一种低能耗的脱硫方法。它不仅生产成本低，而且不会降低煤的热值，还能脱除煤中有机硫，从而引起了世界各国的广泛关注。尽管煤炭生物脱硫目前还处于试验阶段，但它在经济上很有竞争力，是一种很有前途的煤炭燃烧前脱硫方法。

国内目前对微生物煤炭脱硫研究较多的是脱除黄铁矿硫，且仅限于试验室小型试验，对大规模培养微生物研究得较少，而微生物如何及时供应也是影响煤炭脱硫的一个重要方面，对脱除有机硫的研究国内尚处于起步阶段。国外对微生物脱除煤中硫的研究，不仅进行了脱除黄铁矿硫的研究工作，在有机硫的脱除方面也取得了很大进展。

目前，常用的生物脱硫的方法有浸出法、表面氧化法和微生物絮凝法[7-9]等。

（1）生物浸出脱硫

生物浸出法就是利用微生物的氧化作用将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸，硫酸溶于水后将其从煤炭中排除的一种脱硫方法。具体方法是将含有微生物的水浸透在煤中，实现微生物脱硫。

刘生玉、印海南等认为，FeS2脱除的基本反应[27-29]如下（下面反应都是在氧化酶的参与下进行的）：

2 FeS2 + 7O2+2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4 （1）

2FeSO4 + 0.5 O2+ H2SO4 → Fe2（SO4）3 +2 H2O （2）

FeS2 + Fe2（SO4）3 → 3FeSO4 + 2S （3）

2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 （4）

生物浸出脱硫目前常用的反应方式有堆浸法和浆态床流动法。堆浸法只需在煤堆上撒上含有微生物的水，通过水浸透，在煤中实现微生物脱硫，生成的硫酸在煤堆底部收集，从而达到脱硫的目的。浆态床流动法是将煤粉碎后与细菌、营养介质一起置于反应器内，在通气条件下进行煤的脱硫。

该法研究历史较长，技术较成熟。优点是装置简单、经济、不受场地限制、处理量大等。由于是将煤中硫直接代谢转化，当采用合适的微生物时，还能同时处理无机硫和有机硫，理论上有很大应用价值。其缺点是处理时间较长，一般需要数周；浸出的废液容易造成二次污染。

（2）微生物表面处理法

即表面改性浮选法。这是一种将微生物技术与选煤技术结合起来，开发出的一种微生物浮选脱硫技术。该法是将煤粉碎成微粒，与水混合，在其悬浮液下通入微细气泡，使煤和黄铁矿表面均附着气泡，在空气和浮力作用下，煤和黄铁矿一起浮到水面。但是，如果将微生物加入悬浮液中，由于微生物在黄铁矿表面，使黄铁矿表面由疏水性变成亲水性。与此同时微生物却难以附着在煤粒表面，所以煤表面仍保持疏水性。这样煤粒上浮，而黄铁矿则下沉从而将煤和黄铁矿分离，达到煤炭中脱除黄铁矿的目的。

该法优点是处理时间短，当采用对黄铁矿有很强专一性的微生物（如氧化亚铁硫杆菌）时，能在数秒钟之后就起作用，抑制黄铁矿上浮，整个过程几分钟就完成，脱硫率较高。该法缺点是煤炭回收率较低。

（3）微生物絮凝法

利用一种本身疏水的分歧杆菌的选择性吸附作用，在煤浆中有选择地吸附在煤表面，使煤表面的疏水性增强，结合成絮团，而硫铁矿和其它杂质吸附细菌，仍分散在矿浆中，从而实现脱硫。该法较新，应用较少，还有待于进一步研究和推广。

石灰石是目前广泛应用于燃煤、冶炼锅炉等领域的脱硫剂。随着近年能源尤其是电力的紧张局势，引起煤炭资源的大量开采，许多含硫量较高的劣质煤、煤矸石进入市场。如何提高石灰石的脱硫能力和开发利用率成为业内关注和研究的新课题。

在全面建设小康社会的今天，国家提出经济建设必须要与人口、资源和环境的和谐发展，走可持续发展道路。社会各界对环保事业日益重视，但是燃煤能源的利用所引起的大气污染日趋严重。2003年二氧化硫的排放量达2158.7万吨（中国环保统计年鉴2003），其中燃煤发电供热所产生的二氧化硫占了很大的比重。目前，我国在煤炭资源的综合利用中，优质煤开发利用后，留下大量的劣质煤、煤矸石。二氧化硫污染形势更加严峻，烟尘的脱硫问题引起各界高度重视。

从国外引进的循环流化床锅炉（CFB炉）近年在我国得到推广应用。为发挥CFB炉的优越性，必须配备石灰石脱硫粉剂。国内由于缺乏现成的石灰石脱硫粉剂的制取技术，更无现成的制粉设备，必须从国外进口。但进口设备价格昂贵，且多数引进设备由于石灰石原料差异，不适应国内的需要，已经严重制约着CFB炉技术的应用。

对于脱硫粉，有标准的技术指标要求。较早进入中国市场，在业内具有相当权威的CFB锅炉制造商——美国FW公司，对石灰石脱硫粉划分5级，最好第1、2级，一般为3级，4级为及格，第5级不合格；粉体粒度级配要符合相应Ahlstrom、FW曲线。

2.方案简介

以粉体机械领域资深专家为主的技术团队，依据石灰石矿的成型机理和石灰石脱硫粉的作用原理理论，结合脱硫效果相关技术参数，选定以冲旋式制粉机组为核心的粉碎工艺。经过多次试验、对比和调整，对粒度级配、生产能力、加工成本、噪音、粉尘等进行调试和测定，获得了大量的实验数据，并于1998年开始试制生产石灰石脱硫粉剂。

试验样机投入使用后，应杭州协联热电要求，提供石灰石粉剂，用于 220t/h CFB炉脱硫。经地矿部浙江省中心实验室现场取样，送美国FW公司进行测试，粒度级配符合Ahlstrom曲线，脱硫活性2级。经CFB炉使用，在钙硫比规定范围内，实际脱硫率大于85%，完全满足CFB炉的脱硫要求。浙江省科技厅组织专家对“高活性石灰石脱硫粉剂冲旋式制取技术”项目的研究和应用成果进行了技术鉴定，“用该机组生产的石灰石脱硫冲旋粉，比表面积大、成本低、脱硫效果明显，级配粒度能满足现在CFB炉的使用要求，……，该技术处于国内领先水平。”

3.方案内容

从石灰石矿的成型机理分析，在粉碎过程中，单体粉粒获得相应的外部颗粒组织形貌和内部组织结构，使之成型，从而拥有高脱硫能力。其实质就在于顺应石灰石的组织结构特性施行粉碎，产生以抗拉为主的脆性应变，裂纹急速发育，沿着形成的网络开裂，料块粉碎成粉末，获得其自然成型特性，凸现出大比表面积的颗粒形貌和裂纹充分发育的组织结构，使石灰石天然碱性（CaCO3）得到发挥的优越条件，显示出对酸性物（SO2）的最佳化合能力，遵循气固两相反应规律，生成中性硫酸钙盐。同时粒度级配又适合于CFB炉燃烧脱硫特性。将此机理应用于实际，就改善了凌空粉碎方式。物料受空气带动旋转的状态下，受到高速运行的刀具冲击，按物料的天然网纹结构和力学特性，粉碎并获得良好的颗粒形貌，使比表面积增大，裂纹充分发育和获得热爆效能，具有高化学活性，充分体现成型机理的作用。综合运用冲旋粉碎、旋涡分离、筛风分级、级配调控等最新技术优化组合。使粉碎后物料经分级、输送和收集，得到成品，减少粉尘溢出。

脱硫，泛指燃烧前脱去燃料中的硫分以及烟道气排放前的去硫过程。是防治大气污染的重要技术措施之一。一般有燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫等三种。随着工业的发展和人们生活水平的提高，对能源的渴求也不断增加，燃煤烟气中的二氧化硫已经成为大气污染的主要原因。

减少二氧化硫污染已成为当今大气环境治理的当务之急。不少烟气脱硫工艺已经在工业中广泛应用，其对各类锅炉和焚烧炉尾气的治理也具有重要的现实意义。

扩展资料

燃烧前煤脱硫的注意事项：

对于一些对煤气中的硫化氢比较敏感的行业，可以结合干法脱硫与湿法脱硫技术的优点，将两种脱硫方法结合起来应用，利用湿法脱硫先将煤气中的大部分硫化氢脱除，然后，再利用干法脱硫对煤气中的硫化氢进行精脱，从而，达到较高的脱硫净度。

这样既利用了湿法脱硫可以在线调整的优点，又利用了干法脱硫脱硫效率高的优点，并克服了由于干法脱硫脱硫剂硫容因素造成的脱硫剂失效过快的问题。

参考资料来源：百度百科-脱硫