一、煤中硫的存在
煤中的硫根據(jù)其形成形態(tài)，可分為有機(jī)硫、無機(jī)硫兩大類。有機(jī)硫是指與煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的硫，煤炭含有的有機(jī)硫的主要官能團(tuán)為硫醇、硫化物、二硫化物和噻吩等。
而無機(jī)硫是以無機(jī)物形態(tài)存在的硫，通常以晶粒夾雜在煤中，如硫鐵礦硫和硫酸鹽硫，其中以黃鐵礦（FeS2）為主。根據(jù)在燃燒過程中的行為，煤中的硫又可分為可然硫和不可燃硫，一般來說，有機(jī)硫、黃鐵礦硫和單質(zhì)硫都能在空氣中燃燒，屬于可燃硫。在煤燃燒過程中不可燃燒的硫殘留在煤灰中，如硫酸鹽硫。通常煤中的極大部分的硫?yàn)榭扇剂颉?
二、煤炭脫硫
煤炭脫硫是燃燒前的凈化控制技術(shù)，有物理方法、化學(xué)方法和微生物方法等。
1．煤炭的物理脫硫法
至今為止，物理凈化法是唯一工業(yè)化的煤炭凈化方法，我國廣泛采用的跳汰法、重介質(zhì)選煤法和浮選法都屬于物理凈化方法。一般包括三個(gè)過程：煤炭的預(yù)處理、煤炭的分選、產(chǎn)品的脫水。把產(chǎn)品與廢渣分離的分選過程是煤炭凈化系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，其原理一般是根據(jù)煤與雜質(zhì)的顆粒大小、密度、以及表面的物理化學(xué)性質(zhì)的差別以及對(duì)水呈現(xiàn)的潤濕性的不同，在一定的設(shè)備和介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)的。煤炭的物理凈化法只能降低煤炭中灰的含量和黃鐵礦硫含量。
2．煤炭的化學(xué)脫硫法
煤炭的化學(xué)凈化法可以脫除其中大部分的黃鐵礦硫，還可以脫除有機(jī)硫，另外，煤的損失還比較少。化學(xué)凈化法種類繁多，目前還在研究中，概括起來有以下幾種方法：
（1）熔融苛性堿浸提脫硫法
該法的要點(diǎn)是將煤破碎至一定粒度，與苛性堿（NaOH、KOH）按一定比例混合，在惰性氣氛（如氮?dú)猓┫聦⒚簤A混合物加熱到一定溫度（200~400℃）使苛性堿熔融，與煤中含硫化合物（包括黃鐵礦、元素硫及有機(jī)硫化合物）起化學(xué)反應(yīng)，將煤中硫轉(zhuǎn)化為可溶性的堿金屬硫化物或硫酸鹽，然后通過稀酸溶液（如10%稀硫酸）和水洗除去這些可溶性硫化物，以達(dá)到脫硫的目的。
（2）化學(xué)氧化脫硫法
該法是利用氧化劑與煤在一定的條件下進(jìn)行反應(yīng)，將煤中硫分轉(zhuǎn)化為可溶于酸或水的組分，這類基于氧化反應(yīng)的脫硫方法稱為化學(xué)氧化脫硫技術(shù)。根據(jù)所用氧化劑種類的不同，氧化脫硫法有數(shù)十種，大都具有脫除煤中無機(jī)硫和部分有機(jī)硫的能力。典型的工藝有過氧化氫+醋酸氧化法、Meyers法、氯氧化法、次氯酸鈉氧化法、高錳酸鉀氧化法、銅鹽氧化法、空氣氧化法等。
這里以過氧化氫與醋酸混合物氧化法為例做一介紹：該法在較溫和的條件下進(jìn)行反應(yīng)脫硫。其要點(diǎn)是將煤破碎到一定粒度(小于0．25mm或更細(xì))，與冰醋酸和過氧化氫的混合液(體積比為3：1)在一定溫度下(20～104℃)反應(yīng)，經(jīng)過一段時(shí)間相互作用后，過濾分離出煤，經(jīng)水洗、干燥后得到脫硫煤。該法是目前最有希望的有效的脫硫技術(shù)。初步的試驗(yàn)表明，該方法能脫除相當(dāng)部分的硫，對(duì)于高硫煤可達(dá)到70.5％的脫除效率。
（3）溶劑萃取脫硫法
該法是將煤與有機(jī)溶劑按一定比例混合，在惰性氣氛保護(hù)下加熱、加壓(或常壓)處理，利用有機(jī)溶劑分子與煤中含硫官能團(tuán)之間的物理、化學(xué)作用，將煤中硫抽提出來的脫硫方法。
目前開發(fā)較多的有PCE法、乙醇超臨界萃取脫硫法、TCA（一水合三氯乙醛）萃取法等。下面以PCE法為例做一個(gè)簡單的介紹。PCE(Perchloroethylene)的中譯名為四氯乙烯，又叫全氯乙烯。它是一種無色、不燃的有機(jī)溶劑。分子式為C2Cl4 ，密度為1 624kg／m3。1大氣壓下的沸點(diǎn)為121℃。該溶劑對(duì)硫有極強(qiáng)的溶解力，100gPCE可溶解66g元素硫。PCE具有特殊的對(duì)稱型分子結(jié)構(gòu)，極易進(jìn)入煤的微孔結(jié)構(gòu)。它可以同時(shí)脫有機(jī)硫與無機(jī)硫。無機(jī)硫的脫除主要通過以PCE為重介質(zhì)，先對(duì)煤進(jìn)行浮沉分選預(yù)處理，可脫除煤中部分FeS2硫。在脫除有機(jī)硫方面，PCE法是基于萃取和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的機(jī)理。在萃取條件下(121℃)，PCE分子進(jìn)入煤的微孔，與煤中含硫組分作用，使煤中橋型和鏈型S—C鍵發(fā)生斷裂，形成了非穩(wěn)態(tài)的活潑硫元素，由于PCE對(duì)元素硫溶解力極強(qiáng)，這些不穩(wěn)定的硫就被PCE溶劑萃取出來。對(duì)易萃取煤，脫硫率(有機(jī)硫)一般在35％～65％之間；對(duì)不易萃取的煤，有機(jī)硫脫硫率一般在5％～25％之間。
（4）熱解脫硫法
該法是通過在惰性或還原氣氛保護(hù)下對(duì)煤進(jìn)行熱處理，在加熱過程中，加熱的速度與最終溫度不同使煤中不同形態(tài)的硫發(fā)生不同的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，在氣、液、固三相產(chǎn)物中以不同的形態(tài)和含量進(jìn)行再分配，從而實(shí)現(xiàn)脫硫目的。這一方法可以根據(jù)不同的加熱方式、速度和最終溫度不同，分為低溫?zé)峤�、高溫�(zé)峤�、慢速熱解、快速熱解，固定床熱解、流化床熱解和微波熱解等�?/span>
以微波加熱低溫?zé)峤鉃槔孟←}酸溶液在微沸狀態(tài)下處理煤樣30min，過濾進(jìn)行固液分離，用蒸餾水將煤洗至中性；再將預(yù)處理的煤與水混合，放入石英坩堝，置于微波場(chǎng)中輻射10s到2.5min，使煤中部分無機(jī)硫和有機(jī)硫發(fā)生熱解脫硫作用，再經(jīng)過酸洗后處理，得到脫硫煤。其機(jī)理是在微波作用下的水和含硫基團(tuán)發(fā)生極化，降低了反應(yīng)的活化能，從而實(shí)現(xiàn)脫硫過程，一般可以達(dá)到57％～62％的脫硫率。
3．煤炭的微生物凈化法
微生物凈化法能同時(shí)脫除其中的硫化物和氮化物，可專一性地除去極細(xì)微分布于煤中的硫化物和氮化物，減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。這一方法是由生物濕法冶金技術(shù)發(fā)展而來的，它是在常溫常壓下，利用微生物代謝過程的氧化還原反應(yīng)達(dá)到脫硫的目的。對(duì)于微生物對(duì)黃鐵礦的作用機(jī)理，目前有兩種觀點(diǎn)。
①認(rèn)為微生物的生化反應(yīng)有助于硫化物在水中的溶解，稱為細(xì)菌浸出脫硫。
②認(rèn)為改變礦物表面性質(zhì)使黃鐵礦溶于水中，稱為微生物助浮脫硫。
其中浸出法的原理是，利用某些嗜酸耐熱菌在生長過程消化吸收FeS2等的作用，從而促進(jìn)黃鐵礦氧化分解與脫除，硫的脫除率可達(dá)90 %以上，但時(shí)間較長。
通過對(duì)國內(nèi)外脫硫技術(shù)以及國內(nèi)電力行業(yè)引進(jìn)脫硫工藝試點(diǎn)廠情況的分析研究，目前脫硫方法一般可劃分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等3類。
燃燒前脫硫技術(shù)中物理洗選煤技術(shù)已成熟，應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)，但只能脫無機(jī)硫；生物、化學(xué)法脫硫不僅能脫無機(jī)硫，也能脫除有機(jī)硫，但生產(chǎn)成本昂貴，距工業(yè)應(yīng)用尚有較大距離；煤的氣化和液化還有待于進(jìn)一步研究完善；微生物脫硫技術(shù)正在開發(fā)；水煤漿是一種新型低污染代油燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，被稱為液態(tài)煤炭產(chǎn)品，市場(chǎng)潛力巨大，目前已具備商業(yè)化條件。
煤的燃燒前的脫硫技術(shù)盡管還存在著種種問題，但其優(yōu)點(diǎn)是能同時(shí)除去灰分，減輕運(yùn)輸量，減輕鍋爐的臟污和磨損，減少電廠灰渣處理量，還可回收部分硫資源。
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