煤炭如何脱磷脱硫

脱硫法有很多种，一般用双碱法，

脱硫反应塔内反应

NaOH+SO3+H2O→Na(HSO4)+H2O

NaOH+SO2+H2O→Na2SO3+H2O

NaOH+SO2+H2O→Na(HSO3)+H2O

NaCO3+SO2+H2O→Na(HSO3)+CO2

石灰浆池内反应

CaO+H2O→Ca(OH)2+H2O

氧化再生池和浓缩池内反应

Ca(OH)2+Na2SO3→CaSO3+NaOH+H2O

Ca(OH)2+Na(HSO4)→CaSO4+NaOH+H2O

Ca(OH)2+Na(HSO3)→Na2SO3+CaSO3+H2O

Na2SO3+O2→Na2SO4

Na2SO4+Ca(OH)2+H2O→NaOH+CaSO4+H2O

去除烟道废气中二氧化硫的脱硫剂，采用最多的是廉价的石灰、石灰石和用石灰质药剂配制的碱性溶液。脱硫剂能吸收烟气中大部分的二氧化硫固定在燃料渣内。化工厂、冶炼厂等常采用碳酸钠、碱性硫酸铝等溶液作为脱硫剂处理含二氧化硫的尾气，并可解吸回收利用。

钙法脱硫

利用硫酸钙化学和物理的稳定性达到脱硫目的，原料是石灰石、消石灰等，首先是使SO2溶解：SO2+H2O=H2SO3，H2SO3=HSO3-+H+，HSO3-=H++SO32-使石灰石溶解：

CaO+H2O=Ca(OH)2，Ca(OH)2=Ca2++2OH-，使两种溶液进行化学反应吸收溶解的SO2：

Ca2++SO32-=CaSO3，CaSO3+(1/2)H2O=CaSO3·(1/2)H2O。

对液体进行氧化：

HSO3-+(1/2)O2=H++SO42-，Ca2++SO42-=CaSO4↓，CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O↓

最后的产物是CaSO4·2H2O↓（就是石膏），是一种不溶于水的稳定物质，可用于建筑材料和水泥制作的原料。

以上这种方法就是通常所说的石灰石—石膏法烟气脱硫（FGD）的化学机理。

镁法脱硫

利用中国的特产氧化镁进行脱硫的方法，原料是镁矿石、氧化镁等，也经过了SO2溶解，MgO溶解：MgO+H2O=Mg(OH)2，MgO+2CO2+H2O=Mg(HCO3)2，

使两种溶液进行化学反应吸收溶解的SO2：

Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O，

Mg(HCO3)2+SO2=MgSO3+H2O+2CO2，

MgSO3+H2O+SO2=Mg(HSO3)2，

MgO+Mg(HSO3)2=2MgSO3+H2O 要完成此过程MgO要有5%的过量。

对液体进行氧化：

MgSO3+1/2O2=MgSO4，

MgO+SO2+1/2O2=MgSO4在经过结晶浓缩可生产肥料级的MgSO4·1H2O，也可生产工业级MgSO4·7HO，如果不进行或抑制MgSO3氧化，可以再生脱硫剂并生产硫酸

它是指煤炭产品在自身的形成和开采、加工过程中所具有的、能够满足不同用户需求的特征或特性的总和。根据煤炭产品质量特性和用途，一般煤炭质量可用一定的质量指标（或标准）来表示。如按煤的工业分析，可用煤的固定碳、挥发分、灰分和水分等指标来表示；按煤的元素分析，可用煤中碳（C）、氢（H）、氧(n)、氮(N)、硫(S)、磷(P)及微量元素含量的多少来表示；按煤的工艺性质，煤炭质量又可用煤的发热量(0)、煤的粘结性（R·I）和结焦性（y）、煤的热稳定性(TS)、煤灰的熔融性(DT、ST或FT)、煤的反应性、煤的燃点（T）以及煤的可选性等指标来表示。煤炭质量的高低，不仅关系到用煤单位的使用效果和产品质量，而且也关系到煤炭企业的声誉和经济效益，甚至也影响到国民经济的发展规模和水平。

总的来讲，我国的煤炭质量较好，北方煤田优于南方煤田。形成这一现状的主要原因，就是两者的沉积环境不同北方煤田多为陆相沉积，其煤炭质量较好，如黑龙江省鸡西、鹤岗、双鸭山等矿区煤炭灰分一般小于20%，含硫量在0.5%以下，京西的无烟煤硫分仅在0.25%左右；南方煤田多为海陆相沉积，其煤炭的质量普遍较差，灰分、硫分等指标一般较高。如四川省的荚蓉、松藻、达竹、南桐、华蓥山等矿区的含硫量在6%左右，广西合山矿务局所产煤炭含硫量高达6%～8 %（在全国煤炭保有储量中万硫分小于1%的煤占67%，硫分小于2%的煤约占85%，硫分大于4%的特高硫煤约占3%）。这些煤在利用过程中首先要进行脱硫处理，否则不仅污染环境，而且还腐蚀设备，给用户的使用带来诸多不便。

随着我国采煤机械经程度的提高和煤炭开采深度的增加，原煤质量呈下降趋势。与此同时，用户对煤质的要求确越来越高，利用途径越来越广泛，利用方式越来越多样化。因此，在煤炭质量问题上，产需矛盾日益尖锐，供求差距越趋加大。要解决这一问题，一方面要不断增加原煤入洗能力，满足市场的多层次需求；另一方面要加强煤炭质量管理水平（包括井下生产煤炭质量管理、洗选过程质量管理和商品煤销售过程的质最管理），使用户得到的煤炭在质量上能最大限度地满足生产的要求。

建国40多年来，虽然原煤的人洗能力有了很大提高，但发展速度比重缓慢，选煤厂的分布也很不平衡，洗选产品规格也较少，这同一些工业发达的国家相比。有较大的差距。如德国、法国、日本、澳大利亚的原煤入洗量均占产量的80～90%以上，原苏联占60%左右，而我国目前原煤入洗量仅2亿多吨，仅占原煤产量的20%强。从入洗煤种看，90%左右为人 洗炼焦煤，动力煤入洗量很小，大多以原煤形式销售。从洗煤的质量看，灰分、硫分等揩标偏高，如洗精煤灰分平均在10%以上（国外先进国家灰分仅5%左右）。因此，要提高煤炭质量，不仅要加强洗煤厂的建设，增加原煤入洗能力，而且还要改进洗选工艺，增加洗选品种，同时也应重视和加强动力用煤的洗选（我国煤炭利用以燃料和动力为主）。

煤炭是我国国民经济发展的物质基础，煤炭企业生产的煤炭产品不仅要在数量上满足国民经济各物质生产部门的生产和人民群众的生活需要，而且也要在质量上满足不同用户的使用要求。只有实现了质量和数量上的有机协调和统一，才算真正实现了煤炭企业的生产目的，满足了社会的需求。在一定意义上讲，质量上的保证比数量上的满足更重要。

长期以来，由于受计划经济模式的影响，往往只重视了产量而忽视了质量，把二者对立起来，怕因追求质量而丢了产量。特别是多年来我国煤炭供需关系总的来讲一直比较紧张，只要将煤炭从地下采出，销售就不成问题，这在定程度上也淡化了人们的质量意识，产生了“皇帝女儿不愁嫁”的经营意识。但历史发展到实行社会主义市场经济体制的今天，煤炭质量问题己引起来越多的用户的高度重视，对煤炭企业提出了严峻的挑战。从目前煤炭市场情况看，煤质不 好，不仅价格较低，而且有些矿区质量较差的煤（煤炭赋存条件所致）销售很难，造成大量的煤炭积压，使企业的生产和职工生活都受到很大影响和冲击。可见，煤炭企业自身要生存和发展，必须根据市场的需求，向用户提供合乎其质量要求的煤炭产品，这不仅是工业生产发展的需要，而且也是社会主义市场经济发展的客观要求。

之所以要提高煤炭质量，重视煤质工作，是因为： 我国煤炭的利用现状表明，一方面供应紧张，用户的需求难以得到满足，供需缺口较大，严重时直接影响到用户的正常生产；另一方面煤炭的利用率较低，浪费严重。据统计，我国煤炭平均利用率约在30%左右，这固然与煤炭利技术有关，但煤质不好和供煤品种不对路也是重原因之一。煤炭燃烧时，煤质越差，热损失越多，热效率也就越低，耗煤数量也越多。如蒸汽机车使用原煤比使用混中块要多消耗煤炭20%左右，普通锅炉使用灰分为40%的原料煤与使用灰分为90%的原料煤相比，热效率至少相差10%。可见，由于煤质不好或供煤品种不对路，其浪费是惊人的。开发和节约并重，在近期内把节约放在优先位置是我国节能工作的指导方针。

在我国财力比较困难的情况下，仅仅依靠增加煤矿基建投人来增加产量是不现实的，而通过提高煤炭质量和推广节能技术，达到节约煤炭的目的，不仅投资少，见效快，而且能更好地发挥出煤炭的经济效益。煤炭消耗的节约，不仅降低了用户的生产成本，提高了企业的经济效益，而且减轻了因煤炭的利用对环境的污染。我国是典型的煤烟型污染的国家，造成这一现状的原因，除燃烧方式和燃烧技术外（我国80%以上的原煤采用直接燃烧的方式）， 还与煤炭质量有直接关系。

据测算，我国每年困燃煤而产生的SOX和NOX硫的氧化物和氮的氧化物的总量在1000万t以上，这些有害的酸性气体排入大气后，在一定的条件下与雨水一起再降到地面。相当于从空中降下2000多万t强酸，对环境污染很大，特别是烟煤中所含苯并芘对人体危害最大，其浓度每增加百万分之一，癌发率上升5%。由上可见，提高煤炭质量，不仅可以达到节约煤炭，降低用户生产成本的目的，而且有利于环境的保护，减轻煤炭利用对环境的污染。 煤炭企业是实行单独经济核算的经济实体，煤炭质量 是企业生存与发展的重要前提，是增强企业在市场 经济竞争中的重要支柱。煤炭作为国民经济发展的重要能源产业，随经济体制改革的深化和完善，其煤炭产品必然要进入市场进行流通和交易。有市场就有竞争，这是二条普遍的规律。竞争和交易行为越规范，商品竞争能力的强弱就越来依赖于产品质量。有人说，质量是商品进入市场的通行证，以质量去开拓市场、占有市场，靠质量赢得竞争的胜利，是现代企业经营管理的一条重要战略。实践表明，哪个企业生产的煤炭质量较好，而且供煤质量比较稳定，哪个企业就能占有市场，赢得用户，煤炭销路就畅通，企业的效益就好，职工的思想觉悟和工作热情就高。

相反。哪个煤炭企业生产的煤炭质量较差，不能满足用户的使用要求，其煤炭产品就会造成大量积压，不仅企业无利润和效益可言，而且职工工资都难以保证，生活受到很大影响。可见，煤炭的质量是煤炭企业的生命线，尤其在市场竞争日趋激烈，用户对煤质要求日益提高的社会主义市场经济条件下，企业要生存、要发展，必须注重和提高煤炭质量，以高质量求得高效益，否则，不仅无效益可言，甚至会造成企业的停产和倒闭。 缓解煤炭运能与运量之间的矛盾。煤炭是大宗笨重堆装货物，不仅运量大，而且装卸比较复杂，再加之用户分布广泛，产需距离较远，使我国煤炭呈大数量流通态势。我国是产煤大国，更是煤炭消费大国，且以原煤直接消费为主。由于煤炭赋存与工业布局上的差异（煤炭产区主要集中在华北、西北、西南地区，而用户主要集中在华东、东北、华南等地），造成我国北煤南运、西煤东调、关内煤住关外运的流通态势。据统计，仅铁路系统每年运输煤炭就高达5.6亿t左右，平均运输距离在500km以上，这给运输任务本来已经十分繁重的铁路带来了很大压力。虽然建国以来国家投入了大量的人力、物力和财力进行铁路建设，并取得了很大的成绩。但与经济发展速度和规模的要求相比，还有很大差距，运能与运量之间的矛盾仍十分突出，在许多交通运输条件较差的矿区(如陕西省的铜川、韩城、蒲白等矿区，贵州的六盘水矿区)运输能力仍是煤炭生产和销售的重要制约因素。

因此，在现有运输条件下，为完成煤炭的运输和销售任务，广方面要做好煤炭的巧装满载工作，提高货车的平均静载重，减少货车在矿停留时间，提高车辆的周转速度另一方面要提高煤炭质量，减少无效运输和不合理运输现象的发生，增加煤炭的实际运量。

从我国煤炭销售的情况看，因直销原煤比重偏高，故商品煤中的含肝率、灰分、水分等杂质含量较高，这些杂质随煤炭运输，造成了大量的运力浪费。

若以铁路每年运煤5.5亿t，平均运距500km们，煤炭运价0.064元/t·km计算，若所销售煤炭的灰分在现有的基础上下降1%，则每年可节约运力：5.5亿t*1%=550万t

若每列货车的牵引力定数（或称牵引重量）按3000t计算，则每年可少运煤列车：550万t/300=1833列

平均每年少开行运煤列车5列。

因煤炭灰分的降低，可节约运费：5.5亿t*1%*500km*0.064元/t·km=1.76亿元

可见，提高煤炭质量，不仅可以大大节约运力，而且具有显著的经济效益。

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

还就是燃烧后脱硫（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

（一）铁水脱硫预处理

铁水脱硫（或同时脱磷）预处理是20世纪60年代开发成功的技术，有铺撒法、摇包法、机械搅拌法和喷粉法等方法。常用脱硫剂有碳化钙、石灰、苏打、金属镁和钙，以及它们组成的多种复合脱硫剂。采用较多的方法是向铁水包或混铁车内喷人脱硫粉剂。该法设备简单、投资少、操作灵活，具有处理量大、效果好、操作费用低的优点，能生产[S]不大于0.005％、[P] 不大于0.01％的优质钢。

（二）铁水脱硅预处理

硅虽是氧气炼钢的主要热源，但其量偏多会导致钢产量下降、渣量增加、收得率降低等不良结果。而在高炉中控制硅含量又非常困难，因此采用高炉铁水炉外脱硅。操作通常使用氧化系脱硅

剂（氧化铁皮、锰矿石、烧结矿）在铁水沟或鱼雷罐中进行。为防止铁水温降过大，也有采取吹氧脱硅的。

（三）铁水脱磷预处理

铁水预脱磷通常采用向铁水中喷入苏打灰或向铁水深部喷吹FeO、CaO、CaF2 等粉剂的方法。但铁水预脱磷要求先脱硅，而且处理过程铁水温降大，需要采取热补偿技术后才能广泛应用。苏打灰含大量挥发分，会产生大量烟气，目前正被石灰质脱磷剂所代替。

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。