煤的脱硫技术

煤的脱硫技术
中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院 谢华
1 概述
1.1我国及世界的煤炭资源和能源概况
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全世界已探明的煤储量分布在40多个
国家，全世界现在每年采煤40余亿吨。如
果按1990年的开采水平，保守地估计煤也
足够人类使用200多年，而已探明的石油和
天然气储量最多只够人类使用50年。
• 我国的煤炭资源相对来说较为丰富， 已探明的可采储量为7300多亿吨，名列世 界第一，占世界总储量的45.7%。全世界已 探明的煤储量分布在40多个国家。如果按 1990年的开采水平，保守地估计煤也足够 人类使用200多年，而已探明的石油和天然 气储量最多只够人类使用50年。我国1990 年的煤炭产量为10亿6千万吨，约占全世界 煤炭总产量的30%，为世界上第一产煤和 用煤大国。2010年我国原煤产量32.4亿吨， 煤炭进口总量16478万吨，出口煤炭1903 万吨。
中小城市：1994年人口在0.1-100万之间的城市）
图1－6 中国城市环境空气SO2污染水平
1.3.2 我国的酸雨污染 （1） 我国的酸雨分布
图1－7 1995年中国降水平均pH值分布
（2） 我国酸雨的化学特征
图1－8 中国酸性降水的化学特征
1.3.3 我国SO2与酸雨污染的危害 表1－1 1995年中国由于SO2污染受到的损害或损失/108元
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经验证明，焦炭中的硫分每增加0.1%，
炼铁时焦比和石灰石就将分别增加1.5%和
2%，而高炉的生产能力将下降2~2.5%。此
Fra Baidu bibliotek
外，炼焦时产生的硫化物气体对设备有强
烈的腐蚀性。因此，要求炼焦用配煤中的
硫分不宜超过1.2%，单煤硫分除肥煤可以
稍高(2~2.5%)外，气煤的硫分应低于1%，
瘦煤的硫分应低于1.5%，但炼制化工用焦
1.3 SO2、酸雨的污染与防治
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世界五大问题是人口、粮食、能源、环境及战争。环
境本身就是资源，就是生产力。保护环境就是保护生产力。
能源是影响环境的重要因素。在世界能源消费构成中，矿
物燃料(煤、石油和天然气等)占3/4，生物质、水电及核能
等占1/4。能源在消费过程中对环境产生了污染和破坏。
在我国的整个能源消费构成中，煤炭占72%以上，因此，
• 我国煤炭分布虽然较广，但埋藏量的分 布极为不均，总的情况是，北多南少，西 多东少，与我国的人口的分布正好相反。 我国的煤炭以华北地区最为丰富，山西和 内蒙古的储量占我国煤炭总储量的一大半， 这给煤炭运输带来了很大的困难，成为缺 煤的东部和南部发达地区经济发展的一大 限制。
图1－2 中国煤炭资源分布示意图
能源； • （3）限期关停小火电机组，提高经济及环
• 我国不同地区的煤炭资源的质量差异很 大，秦岭以南地区，多数煤田的煤质差、 含硫高。我国高硫煤储量占总储量的27% 以上，目前，我国含硫超过2%的高硫煤的 年产量在1亿吨以上，高硫煤的利用是一个 很大的难题。
1.2煤中硫在煤炭利用过程中的不良影响
• 当煤用作冶金焦的原料时，煤在炼焦过程中， 其硫分的70~80%将进入焦炭中，对于生铁而言， 硫是一种有害杂质，它会使生铁变脆。用含硫过 高的生铁炼得的钢一方面可能会因质脆而轧不成 钢材，另一方面，即使轧成了钢材，这样的钢材 的质量也绝不会是好钢材。当钢锭中的硫分大于 0.07%时即成为废品。因此，为了除去焦炭中的 过多的硫，在炼铁过程中，需增加石灰石和焦炭， 这样，不仅要无谓消耗石灰石和焦炭，而且还因 占据了高炉的原可利用空间而使生铁产量相应下 降。
图1－9 污染浓度与每日死亡人数的关系
1.4 我国控制SO2与酸雨污染的重大行动 1.4.1 开展酸雨研究及监测 1.4.2 实行SO2排放收费制度
中国环科院利用约300家企业的数据分析了有效收费强度与SO2排放量 之间的关系。
图1－10 有效收费强度与SO2排放量的关系
1.4.3 划分SO2污染控制区与酸雨控制区
图1－11 酸雨控制区与SO2污染控制区划分方案示意图 （注：pH值小于5.6的区域占国土面积的40%；酸雨控制区
占国土面积的8.4%; SO2污染控制区占国土面积的3%）
1.4.4 中国跨世纪绿色工程规划
1.4.5不断完善和加大大气污染防治力度 • （1）实施排污总量控制和许可证制度； • （2）依法划定“禁煤区”，限期改用清洁
低SO2排放量而进行着努力。
1.3.1 我国SO2的排放特点
• （1）我国SO2的排放总量大； • （2）我国SO2的排放源分布具有明显的地
域性； • （3）我国城市大气环境中的SO2浓度居高
不下。
图1－3 中国历年SO2排放量
图1－4 中国1995年SO2排放量网格分布
图1－5 我国1985-1995年城市大气中SO2的平均浓度 （大城市：1994年人口在100万以上的城市，
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据预测，2050年，我国的煤
炭消费量将达到37.88亿吨，在一
次能源的构成中将占67.65%。按
目前我国的煤炭消费水平估计，我
国的煤炭可供使用500年之久。由
此可见，在相当长的时间内，我国
的能源仍将以煤炭为主。
图1－1 我国能源供应的基本方案 （图中的数字表示各种能源消耗占总能耗的百分比）
• 虽然我国煤炭资源较为丰富，但勘探程 度很低，1985年，我国煤炭的精查储量还 只占保有储量的30%多，人均拥有量远比 世界上其它主要产煤国家低得多，仅为世 界平均值的一半 。
保护环境的关键在于减轻煤炭生产和利用过程中对环境的
污染。
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世界各国都正在为降低SO2排放量为努力。如：美国
的20燃00煤年电，站约在降1至99801年0万的吨S；O2英的国排若放以量1约98为01年5的90S万O吨2排，放到量
为准，到1993年以前，约减少20%，到1998年以前，约
减少40%，在2003年以前，约减少60%。我国也正在为降
的精煤硫分也可放宽到2%左右，因为用焦
炭造气时，煤气中的含硫化合物较易脱除。
• 当煤炭气化后作为合成氨的原料气时， 由煤中的硫转变成的二氧化硫和硫化氢， 不仅腐蚀金属设备，而且还会使催化剂中 毒，从而影响操作和产品质量。
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煤炭在燃烧过程中，煤中绝大部分硫
都转变为SO2，排放到大气中会污染大气， 脱除它又需增加成本。