6第六章应用(二)燃煤的微生物浮选脱硫技术剖析

6.2 煤样中硫的赋存状态
由于煤中硫的形态和分布对煤的脱硫 效率有很大影响，所以在研究煤的各种 脱硫方法之前，必须首先要搞清楚煤中 硫的赋存状态及与脱硫方法选择有关的 煤的物理性质。
煤中的硫可分为无机硫和有机硫两种类型。 无机硫：主要包括硫化物硫和硫酸盐硫两类。
硫化物硫主要存在于黄铁矿（FeS2）、黄铜矿(Cu F等eS矿2)物、中砷，黄铁矿(FeAsS)、方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS) (FeSO硫4·酸7H盐2O硫)包等括含石氧膏盐(矿Ca物SO中4的·2H硫2O。)和绿矾
6.4 煤炭燃前脱硫方法
1、物理法：物理法如浮选法脱硫等虽然成本低，
但排脱出的废渣中灰分高、精煤产率低、能量损 失大 ；
2、化学法：化学法如熔融碱法、热碱液浸出法
等脱硫方法大多数是在高温、高压和强氧化-还 原条件下进行的，并使用不同的氧化剂，故设备 及操作费用显著提高，而且在这样的条件下煤的 结构被破坏，热值损失大，难于在工业上大规模 应用；
1、煤炭燃烧前脱硫
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SO2的含量，减轻对 尾部烟道的腐蚀，降低运行和维护费用。
2、煤炭燃烧中脱硫
(1) 燃烧中脱硫：是在煤的燃烧过程中，加入脱硫剂。
(2) 常见脱硫剂为石灰石（CaCO3）。
(3) 将石灰石粉碎至合适的颗粒喷入炉内， CaCO3在 高温下分解成CaO和CO2，CaO在氧化性气氛中 遇到就会发生如下反应：
CaO + O2 + SO2
CaSO4
该反应最佳反应温度是800℃～850℃，其他温度
下脱硫效率都会降低。
3、燃烧后烟气脱硫
（1）燃烧后烟气脱硫： （2）该技术按产物是否回收，可分为抛弃法和回收法； （3）按产物的干湿形态可分为湿法（石灰石抛弃法、石灰
石膏法、双碱法、亚钠循环法、氨肥法、氧化镁法、 海水烟气脱硫法）、半干法（喷雾干燥法）和干法 （循环流化床干法烟气脱硫、电子束烟气脱硫法）； （4）按脱硫剂的使用情况可分为再生法和非再生法。 （5）其反应原理都是气态的SO2，通过与脱硫剂的反应生 成相应的硫酸盐，从而脱除SO2。
6.1 背景知识
1、煤炭是当今世界的主要能源之一，煤炭资源蕴藏量占 总能源的75%以上; 见下图
2、煤炭中含有害物质，使用过程中造成严重的环境污 染，最突出的污染物是 SO2。
3、降S水O2，是包形括成酸酸性雨雨的、主酸要性物雪质、。酸酸性雨雾是和指酸pH性低露于，5.如6的广 西发生的“霾”。
4、酸雨使湖泊变成酸性，使水生生物死亡，使大面积 森林受蚀甚至死亡，还使建筑物、桥梁等遭受侵蚀。
煤炭中的有机硫
有机硫大都与煤化学结构的碳骨架相结合， 如硫醇类R-SH、硫醚类R-S-Rˊ、硫醌类、 硫萘类等。此外，煤中还有少量的单质硫。
煤样中黄铁矿形态的岩相照片
黄铁矿的分布特征，为单体状
图中白
色柱状部分 为黄铁矿。 灰白色部分 为煤。暗灰 黑色部分为 杂质。
煤样采 自沈阳矿务 局所属的红 阳三矿 。
我国能源的消费结构

80
70
原煤
60
原油
50
天然气
40
水电
30
20
10
0 1985
1989
1990
1993
1995
图1.1 我国能源的消费结构
历史上与SO2污染有关的污染事故
sulfur dioxide
时间
地点
污染物
死亡或患者人数（单位：人）
1930年12月 1948年10月 1948年11月 1952年12月 1954年 1956年1月 1961年
煤样中各种硫分及灰分的质量分数％
全硫 2.30 ＊
黄铁矿 1.66
硫酸盐硫 0.12
有机硫
灰份
0.52
32.11
72.17％
5.22％
22.61％
＊ 煤样中全硫质量分数大于2%，属于中高硫煤
6.3 常见煤脱硫的三种方式
目前燃煤脱硫的方法主要分为三类，
1、煤炭燃烧前脱硫 2、燃烧中脱硫 3、燃烧后烟气脱硫。
1337
261
喷雾干燥法
85
1120
247
炉内喷钙
30～70
718～1205
67～99
生物脱硫
50～70
140
40
由上表可以看出：微生物预处理浮选法脱硫是非常经济的。
煤炭的燃前脱硫技术—微生物法
(1) 定义 微生物预处理浮选法是将煤炭的浮
选脱硫技术与微生物作用结合起来，利用 微生物的作用增加不同性质颗粒之间的表 面润湿性差异，从而进行脱硫，也就是使 疏水性粒子附着在气泡之上而浮游，未附 着气泡的亲水性粒子就留在浆体中，从而 得以分离。其中微生物的作用是将黄铁矿 氧化为其硫酸盐。
马斯河谷（比利时） 多诺拉 （美国） 伦敦 伦敦 洛山矶 伦敦 四日市（日本）
SO2、微粒、氟化物
SO2 微粒、SO2 微粒
SO2、CO、Nox、O3 微粒、SO2 SO2、烟尘
1962年12月 伦敦
SO2
1962年12月 大阪
SO2
1963年1月 纽约
SO2
60～80 20 700～800 4703 75%的居民患眼病 1000 著名的“四市哮喘病” 患者800多人死亡10人 700 60 200～400
第6章 微生物技术应用之二
燃煤的微生物浮选脱硫技术
6.1 背景知识 6.2 煤中硫的赋存状态 6.3 煤炭脱硫三种方式 6.4 煤炭生物脱硫方法 6.5 无机硫微生物脱硫机理 6.6 煤炭脱硫常用微生物 6.7 煤炭微生物预处理浮选脱硫流程 6.8 煤炭微生物预处理浮选脱硫试验 6.9 应用实例 6.10 有机硫微生物脱硫机理
5、 煤碳中硫的含量一般为0.50%～11%;
6、 在我国煤的含硫量一般在0.38%～5.32%，平均含硫 量为1.72%，高含硫量煤（指煤中硫的质量分数≥2%） 约占煤炭储量的33.33%、占生产原煤的16.67%，而 随着煤层开采深度的增加，我国主要矿区的含硫量都 有增加的趋势 。
7、 脱硫已成为我国洁净煤技术的主要目标之一和煤炭 “2010”计划的重要内容。
3、微生物法：见下页
微生物脱硫与燃烧中、燃烧后脱硫技术的经济分析比较
技术路线 常压硫化床AFBC
硫脱除 率（%）
50～90
脱硫费（/tSO2） 投资成（/kw-1）
1085～1465
1595
加压硫化床PFBC
50～90
1100～1680
1755
煤气化联合循环IGCC 90
—
1880
石灰石湿法脱硫
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