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国内外燃煤脱硫技术的研究进展 第六图书馆 燃煤脱硫技术,包括燃前脱硫、燃中脱硫和燃后脱硫及煤的转化利用,目前国内外各种脱硫技术的研究进展较快,尤其烟气脱 硫技术。虽然该方法在国外发展技术上成熟、脱硫效率高,但燃烧中炉内脱硫技术更适合我国国情。燃煤脱硫技术,包括燃前 脱硫、燃中脱硫和燃后脱硫及煤的转化利用,目前国内外各种脱硫技术的研究进展较快,尤其烟气脱硫技术。虽然该方法在国 外发展技术上成熟、脱硫效率高,但燃烧中炉内脱硫技术更适合我国国情。煤炭 脱硫技术 燃烧矿业快报姜彦立 周新华 郝宇 [1]辽宁工程技术大学土木建筑学院,辽宁省阜新市123000 [2]中国煤炭科学研究院重庆分院2007第 六图书馆 第六图书馆 S e r i a lNo ． 4 5 3 J a n u a r y ． 2 0 0 7 矿业快报 E ES S MA T1 0N 0F MI NI NG I NDU I RY 总 第 4 5 3 期 2 0 0 7 年 1月第 1期 国内外燃煤脱硫技术的研究进展 姜彦立周新华 辽宁工程技术大学土木建筑学院 郝 宇 中国煤炭科学研究院重庆分院 摘要 燃煤脱硫技术， 包括燃前脱硫、 燃 中脱硫和燃后脱硫及煤的转化利用， 目前 国内外各种 脱硫技术的研 究进展较快 ， 尤其烟气脱硫技术。虽然该方法在 国外发展技术上成熟、 脱硫效率 高， 但燃烧中炉内脱硫技术更适合我国国情。 关键词 煤炭； 脱硫技术； 燃烧 中图分类号 ， I 1 9 4 文献标识码 - A 文章编号 1 0 0 9 ． 5 6 8 3 2 0 0 7 0 l 一 0 0 0 7 0 3 Re s e a r c h I 。 o f De s u l f u r a t i o n Te c hn ol o g y f o r Co a l a t Ho me a n d Abr o a d J i a ng Ya n l i Z h o u Xi n h u a 。 Ha o Y 0 S c h o o l o f C i 、 ， i l C o n s t r u c t i o n -L i a o n i n g T e c h n i c a l Un i v e r s i t y ； 2 C h o n g q i n g B r a n c h - C h i n a C o a l R e s e a r c h I nst i t u t e Al t r a e t Th e d e s u l f u r a t i o n t e c h n o l o g y f o r c o a l cons i s t s of d e s u l f u r a t i o nof c o a l b e f o r e c o mb u s t i o n - d u r i n g c o mb u s t i o n an d a f t e r comb u s t i o n ， con v e r s i o n an d u t i l i z a t i o n of coa 1 ． Cu r r e n t l y， r e s e a r c h p r o g r e s s o f d e s u l f u r a t i o n t e c h n o l o g i e s a t h o me an d a b r o a d d e v e l o p s q u i c k l y -e s p e c i a l l y t h e d e s u l f u r a t i o n t e c h n o l o g y f o r f u me ．Th i s u e e h n o l o g y u s e d a b r o a d i s ma t u r e t e c h n o l o g i c a l l y an d d e s u l f u r a t i o n e f f i c i e n c y i s } l i g h ．Ho we v e r -t h e d e s u l f u r a t i o n t e c h n o l o g y u s e d i n f u r n a c e i s mo r e s u i t a b l e f o r t he s i t u a t i o n of o u r cou n t r y a c t u a l l y ． Ke y w o r d s C o a l ；De s u l f u r a t i o n t e c h n o l o g y ；Co mb u s t i o n 对于脱硫技术 的研究 ， 从 2 0世纪初至今 己有 9 0多年的历史。 自6 0年代起 ， 一些工业化国家相 继制定了严格的法规和标准， 限制燃烧过程 S 污 染物的排放 ， 这一措施极大地促进 了脱硫技术 的发 展。据美国环保局 E P A 1 9 8 4年统计， 世界各国开 发、 研究、 使用的s 0 2 控制技术己达 1 8 9 种， 预计 目 前的数量将超过 2 0 0 种。这些技术概括起来， 可分 为4 类 燃烧前脱硫、 燃烧中脱硫、 燃烧后脱硫 烟 气脱硫 和煤的转化利用技术。 1 燃烧前脱硫 1 ． 1 选煤 选煤是采用不同的方法， 除去或减少原煤中所 含的灰分、 矸石、 硫分等杂质， 并按不同煤种、 灰分、 热值和粒度将原煤分成若干品种等级， 以满足不同 用户的需要。选煤是煤炭利用前净化技术的主要内 容。是使电站和工业燃煤大大减少烟尘和 排 姜彦立 1 9 7 5一 ， 男 ， 讲师 ， 硕士 。 1 2 3 O 0 0辽宁省阜新市 。 放量最有效的途径。 选煤技术可分为 4类 筛分、 物理选煤、 化学选 煤、 细菌脱硫。目前广泛采用的物理选煤方法有跳 汰、 重介质和浮选 3 种。物理选煤可除去 6 0 ％以上 的灰份和 5 0 ％的黄铁矿硫， 脱硫率较低， 但简单、 经 济， 可以被广泛地应用。 化学法和微生物脱硫， 可以脱除煤中9 9 ％的矿 物硫及 9 0 ％的全硫 包括有机硫 ， 但这两种方法投 资太大， 反应条件严格， 所以一般仅用于对煤质要求 较高的某些特殊领域。 1 ． 2 洁净优化动力配煤 洁净优化动力配煤技术是将不同品质的煤经过 筛选、 破碎， 按比例配合等过程， 并辅以一定的添加 剂， 以改变动力煤的化学组成、 岩相组成、 物理特性 和燃煤性能， 达到充分利用煤岩资源、 优化煤炭产品 结构、 煤质互补， 适应用户燃煤设备对煤质要求， 高 燃煤效率和减少污染物排放。 浙江大学通过 1 0 a 的努力， 对配煤特性的非线 性规律进行了深入的研究， 采用神经网络、 模糊数学 7 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 总第4 5 3 期 矿业快报 2 0 0 7 年 1 月第 1 期 等非线性理论进行描述 ， 创新性地发展了多元非线 性配煤理论与技术， 同时开发成功了高温燃烧洁净 添加剂， 使配煤的 S 排放下降 5 0 ％左右， 最终形 成了一套洁净优化动力配煤专家系统， 在杭州煤场 3 0 0万 t ／ a 配煤生产线上获得应用， 使配煤成为一种 低污染洁净煤产品。 2 燃烧中脱硫 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 8 0 0 ～1 2 5 0 “2 的范 围内， 在这一温度下， 其反应过程如下。 1 脱硫剂的锻烧分解反应。 石灰石 cac x z h C a oo3 2 消石灰 C a O H 2 一C a O H 2 O 白云石 ca x z h Mg X 3 一 【0Mg O2 03 2 2 硫化反应 。 C a 0s c hC a S ca s c h 号 c ca 0s oz c ． 煤燃烧中脱硫技术主要有以下几种。 2 ． 1 煤粉炉直接喷钙脱硫技术 炉内喷钙脱硫技术早在 2 0 世纪 6 0 年代就己经 开始研究， 由于其脱硫效率没有湿法 烟气脱硫 WF G D 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 s c h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 3 0 ％--4 0 ％， 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 7 0 ％以上， 具有广阔的发展前景。 进入 8 0 年代以后， 在炉内喷钙工艺基础上， 美 国开发了脱硫效率大为提高的 L I MB工艺， 芬兰的 T a mp e l l a 公司开发成功了L I F A C工艺， 这些技术现 在都已得到了推广应用。 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。当煤燃 烧时， 燃料中的硫释放出来被石灰石吸收， 达到脱硫 的目的。流化床的燃烧温度 8 0 0 -9 5 0 “C 恰好是石 灰石脱硫的最佳温度。该技术可以减少二氧化硫排 放 8 0 ％以上。另外 ， 低的燃烧温度可以大幅度降低 8 N O 的生成。因此， 流化床锅炉无需加污染控制设 备即可达到硫氧化物和氮化物 的排放标准。 流化床燃烧脱硫技术包括常压鼓泡流化床燃烧 技术、 常压循环流化床、 增压鼓泡流化床燃烧技术与 增压循环流化床燃烧技术。其中前三类已得到工业 应用， 增压循环流化床燃烧技术尚在工业试验阶段。 常压循环流化床燃烧技术是最近发展起来的一 种有效的燃烧方式， 具有和煤粉炉相当的燃烧效率， 并且由于其燃烧温度低 8 5 0 ～9 5 0 1 2 ， 正处于炉内 脱硫的最佳温度段， 因而在不需增加设备和较低的 运行费用下就能清洁地利用高硫煤。特别是烟气分 离再循环技术的应用， 相当于提高了脱硫剂在床内 的停留时间， 也提高了床内脱硫剂浓度， 同时床料 间， 床料与床壁间的磨损、 撞击使脱硫剂表面产物层 变薄或使脱硫剂分裂， 有效地增加了脱硫剂的反应 比表面积， 使脱硫剂的利用率得到相应地提高。实 践表明， 稳定运行时的循环流化床燃烧脱硫效率可 达 9 0 ％以上。该技术现 已在 国外得到广泛地应用。 存在问题是 循环流化床容量较小， 限制了该技术的 发展。 增压循环流化床燃烧 P H 技术的出现比循 环流化床要晚， 主要是为了提高流化床的燃气能， 与 燃气轮机配套组成联合循环机组， 以提高整个热力 循环的效率。一般而言， P F B C机组效率在 3 8 ％～ 4 2 ％， 脱硫效率在 9 0 ％以上， 同时还具有较强的脱 硝能力 。 2 ． 3 型煤燃烧 型煤指在煤中掺加脱硫剂， 做成一定形状的煤 制品。脱硫剂在燃烧过程中起到控制 s c h的作用。 型煤燃烧技术对于占工业锅炉总量 7 0 ％以上层燃 式锅炉及工业窑炉的有害物质排放能起到一定的治 理作用， 是实现工业炉窑高效、 清洁燃烧的方向， 但 这一技术不能用于悬浮燃烧的锅炉 如电站煤粉 炉 ， 而且由于炉温较高， 脱硫率较低。 2 ． 4 水煤浆 C WS 燃烧技术 水煤浆是 2 0 世纪 7 0 年代发展起来的一种以煤 代油的新 型燃料。将灰份小于 1 0 ％， 硫份小于 0 ． 5 ％的挥发份高的原料煤， 研磨成 2 5 0 3 0 0 m的 细煤粉， 按煤 7 0 ％， 水 3 0 ％的比例， 再加入0 ． 5 ％～ 1 ． 0 ％的分散剂 保证其流动性 和0 ． 0 2 ％--0 ． 1 ％的 稳定剂配制而成。水煤浆可以象燃料油一样运输、 贮存和燃烧。燃烧时， 水煤浆从喷嘴高速喷出， 雾化 成 5 0 7 0 t m a 的雾滴， 在预热到 6 0 0 7 0 0 * 3 炉膛内 迅速蒸发， 并伴随微爆， 煤中挥发份析出而着火， 其 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 姜彦立周新华等 国内外燃煤脱硫技术的研究进展 2 0 0 7 年 1 月第 1 期 着火温度 比煤粉还低 1 0 0 ℃。 国外水煤浆已商业应用， 如瑞典、 日本、 前苏联 都有大型的制浆厂和发电机组。目前， 我国水煤浆 研究、 开发和示范已经取得很大进展， 已具备商业化 条件， 制浆技术已达国际水平。浙江大学、 中国矿业 大学等在原国家科委和煤炭部组织下， 组成国家水 煤浆工程研究中心， 已建成北京造纸一厂、 山东白杨 河电厂、 桂林钢厂、 莱芜钢厂、 长春保温材料厂等商 业性示范工程。 水煤浆有很大市场潜力， 现有的 6 0 0 0 MW烧油 锅炉、 5 0 o 0台烧油窑炉以及大量的工业锅炉， 即使 小部分改烧水煤浆， 需求量亦将以千万吨计。 3 燃烧后脱硫 烟气脱硫 技术 烟气脱硫技术主要是利用吸收剂或吸附剂去除 烟气中的 S O 2 ， 并使其转化为稳定的硫化物或硫。 最早的烟气脱硫技术在本世纪初就已经出现。 近几十年来 ， 国外工业烟气脱硫装置的应用发 展很快。我国近十多年来也开展了烟气脱硫技术的 研究。烟气脱硫技术的种类非常多， 按脱硫的方式 和产物的处理形式可分为干法， 半干法和湿法三大 类 。 1 干法 烟气脱 硫 D F 是指加入 的脱 硫剂 为干态， 脱硫产物仍为干态的脱硫工艺。该法具有 无污水废酸排出、 设备腐蚀小， 烟气在净化过程中无 明显温降、 净化后烟温高、 利于烟囱排气扩散等优 点。干法烟气脱硫技术由于能较好地回避湿法烟气 脱硫技术存在的腐蚀和二次污染等问题， 近年来得 到了迅速的发展和应用。但存在脱硫效率低， 反应 速度较慢、 设备庞大等问题。 2 湿法烟气脱硫 wF 是以水溶液或浆液 作脱硫剂， 生成的脱硫产物存在于水溶液或浆液中， 产物为湿态的脱硫工艺。该技术具有脱硫反应速度 快、 设备简单、 脱硫效率高等优点， 但存在腐蚀严重、 运行维护费用高及易造成二次污染等问题。 3 半干法烟气脱硫 S D 是以水溶液或浆 液为脱硫剂， 生成的脱硫产物为干态的脱硫工艺。 半干法兼有干法与湿法的一些特点， 是脱硫剂在干 燥状态下脱硫在湿状态下再生 如水洗活性炭再生 流程 或者在湿状态下脱硫 在干状态下处理脱硫产 物 如喷雾干燥法 的烟气脱硫技术。特别是后者， 既有湿法脱硫反应速度快、 脱硫效率高的优点， 又有 干法无污水废酸排出、 脱硫后产物易于处理的优点。 发达国家由于严格的环保标准， 大部分电厂都 配有烟气脱硫装置， 表 1中列出了几种典型烟气脱 硫技术在国外的应用现状。 表 1 国外几种烟气脱硫技术现状 我国对污染较严重的中小型燃煤锅炉烟气脱硫 技术进行了大量的研究和实践， 取得了一批经济性 能较好， 脱硫效率也较高的实用技术。如湿式除尘 脱硫、 掺烧含钙物质炉内脱硫、 废碱液脱硫、 湿式筛 网脱硫等技术。浙江大学研究开发了适用于层燃锅 炉的分段脱硫技术 在床层添加催化洁净剂， 在炉内 空间喷粉脱硫及尾部增湿活化的多段脱硫技术。床 层和空间两段脱硫效率达 7 5 ％， 尾部增湿活化后脱 硫效率达 8 5 ％。 4 煤炭的转换技术 4 ． 1 煤炭气化 把经过适当处理的煤送人反应器， 在一定温度 和压力下， 通过气化剂 空气、 氧、 蒸汽 以一定的流 动方式 移动床、 流化床或气流床 转化成气体。煤 炭气化主要产生 C O和 H 2 ， 灰份形成废渣排出。粗 煤气中的硫化氢可在气体冷却后通过化学吸收或物 理吸附脱除， 高温下也可用金属氧化物吸附， 该工艺 可脱硫 9 9 ％。还可在气化器中加石灰石固硫， 这样 也可脱硫 9 0 ％。 煤气化技术经过一百多年的发展， 已从第一代 气化炉 温克勒炉、 鲁奇炉 ， 发展到第二代、 第三代 气化炉。国外目 前正在开发使用的煤气化炉有德士 古炉， 鲁奇液态排渣炉， S h e l l 加压气流床液态排渣 炉等， 处理能力已达 3 6 5 t ／ d 。国内近年来在流化床 气化技术进行了大量研究， 也先后开发成功了灰熔 聚气化炉、 双器流化床气化炉、 循环制气流化床水煤 气炉等。 4 ． 2 煤炭液化 煤炭液化有直接液化和间接液化两种形式。直 接液化是把煤直接转化成液体产品； 间接液化是煤 先气化生成原料气 ， 经 净化 后进行调 质反应 ， 调整 H 2 与 CO 的比例， 再利用费托合成 下转第 4 7页 9 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 冯国保韩可琦等 煤矿企业人力资源规划模型 2 0 0 7年 1月第 1 期 ／ 3 0 l zl ⋯ 称为 回归平面方程 。 2 对 屈 和 作估计。用最小二乘法求 ， ⋯ ， 的 估计量 作离差平方和Q 蚤 一 一 p l z l ⋯ 一 。选择 ， ⋯， 使 Q 达到最 小。 解得估计值 l M ． y 得 回归平面方程 o 0 L z L ⋯0 k 称为经验回归平面方程， 称为经验回归系数。 3 点预测。求 出回归方程 夕 l l ⋯ ， 对于给定自变量的值 z ， ⋯， z ， 用 夕 l z ⋯ 来预测。 p l z ⋯ e ， 称 夕 为 y 的点预 测 。 3 ． 3 平禹公司人数的预测 用 y代表职工人数， z l 代表年产量， z 2 全员效 率。平禹煤电公司从 2 0 0 1 年到 2 0 0 5年， 年产量和 全员效率与人数见表 2 。 计算得 4 2 7 9 ． 0 5 9 8 3 8 ， l 0 ． 0 0 2 0 2 0 2 7 5 ， 2 一2 6 3 9 ． 2 1 5 8 0 5 回归方程为 夕4 2 7 9 ． 0 5 9 8 3 80 ． 0 0 2 0 2 0 2 7 5 xt 一 2 6 3 9 ． 2 1 5 8 0 5 x2 利用公式 ， 根据规划 2 0 0 6年到 2 o 1 0年年产量 和全员效率 ， 可预测平 禹公 司该年度需要职工人数 ， 同样根据专业人才需求预测模型也能通过计算得 到 ， 见表 3 。 表2 平禹煤电公司历年年产量、 全员效率、 人数 年 1 2 2 8 5 0 0 1 3 1 1 9 5 3 1 5 1 4 0 5 6 1 5 0 6 3 5 8 1 5 9 6 4 8 0 全 黼现 1 ．6 3 1 ．5 1 ．5 2 3 1 ．3 9 1 ．2 6 3 2 5 0 9 2 91 9 3 3 1 2 3 6 1 9 4 2 1 4 表 3 平禹煤电公司年规划产量和全员效率及人数的预测表 4 效果分析 根据以上预测结果 ， 得 出了人力资源及专门技 术人才的具体需求 ， 据此制定 了比较切合实际的人 力资源开发 目标及落实 目标的具体方案 。提交平禹 公 司验收后 ， 平禹公司成立专门机构 ， 根据规划制定 详细具体的措施 ， 按照规划 目标进行落实 ， 人才工作 进展 比较顺利 ， 初步达到了预期的效果 。 参考文献 [ 1 ] 傅夏仙． 人力资源管理【 M] ． 杭州 浙江大学出版社。 2 0 0 3 ． [ 2 ] 于立宏． 企业人力资潭管理的发展趋势[ J ] ． 徐州 中国矿业大 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V． K R a m a n， a l ， Mi c r o b ia l d e s u l f u r i z a t l o n o f l i g n i t e． J ． E n v i t o n ． S c i ． He a l th A． 1 9 9 4 ， 2 9 1 ． 【 5 ] 郑楚光等． 洁净煤技术【 M] ． 武汉 华中理工大学出版社， 1 9 9 6 ． [ 6 ] 骆仲汉， 刘妮， 高期， 岑可法． 中国能源与可持续发展[ J ] ． 动力工程。 1 9 9 9 ． 收稿 日期 2 0 0 6 ． 1 0 ． 1 9 4 7 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆