我国的能源构成以煤炭为主,其消耗量日益增加,SO2的排放量也不断增加,我国是世界上大气环境SO2严重污染的少数国家之一。生态环境因此遭到严重的破坏也造成很大的经济损失。煤在我国的一次能源中占71%左右,并且今后在相当长的时间内一次能源的消耗仍然以煤炭为主。全国各地的煤炭都不同程度地含有化学成分“硫”,然而绝大部分的煤不经过处理就直接进入工业窑炉、工业锅炉内燃烧,燃烧产生的SO2等有害物质又直接排放到大气中,我国每年排放到大气的SO2有1800~2000万t,其中80%来自燃烧过程。我国76%的发电燃料、75%的工业动力燃料、80%的居民生活燃料和60%的化工原料,都来自煤炭,而煤炭是通过燃烧加以利用的。它的燃烧一方面产生了各种工业和人类生活所需要的能量,同时也产生了有害物如SO2,CO2,NO等,严重污染了环境。1998年我国SO2排放总量成为世界SO2排放量最高的国家,且随着我国经济的迅速发展,煤炭消耗量的不断增加,排放量将以每年100万t递增,致使我国的酸雨覆盖面积已占到国土面积的40%,酸雨造成的经济损失每年达数百亿元。世界各国都已注意到大气污染对人类生存的危害,都投入巨额资金对其进行整治。我国也已制定了《中国跨世纪绿色工程计划》对大气污染进行综合治理。削减SO2的排放量,防止大气SO2污染,已成为我国当今及未来相当长时期内的主要社会问题之一。
煤炭中硫的存在形式
煤炭脱硫与硫在煤炭中的赋存状态有着密切的关系,硫在煤炭中存在形式复杂,主要包括无机硫和有机硫,有时还包括微量的呈单体状态的元素硫。有机硫以硫醇类(R-SH)、硫醚类(R-S-R′)、硫蒽类(R-S-S-R′)、硫醌类等结构的官能团存在于煤中;无机硫主要以硫化物的形式存在,还有少量的硫酸盐中的硫,无机含硫矿物以黄铁矿为主,硫酸盐以钙、铁、镁和钡的硫酸盐类形式出现。黄铁矿是煤炭中硫的主要组成部分。有机硫与无机硫不同,它是煤中有机质组成部分,以有机键结合,主要来源于成煤植物细胞中的蛋白质。换句话说,它是成煤植物本身的硫在成煤过程中参与煤的形成转到煤里面,均匀分布于煤中的,有机硫主要包括硫醚和硫醇。中国煤中硫的含量变化很大(0.2%~8%)。我国煤炭资源平均灰分为17%,平均硫分为1.11%。其中,高灰分、高硫分的煤比重大,高硫煤储量约占煤炭总量的1/3左右,西南地区煤平均含硫量为3.23%,西北地区煤的平均含硫量为3.05%,中南地区煤的平均含硫量为2.0206%,华北地区煤的平均含硫量为1.65%,山东地区煤的平均含硫量在2%以上。
燃烧脱硫的途径
1 主要方法
煤的脱硫方法不下数十种,按其基本原理则可大致分为以下三种,即物理脱硫法、化学脱硫法和生物脱硫法。
1)物理脱硫法
物理脱硫法是基于煤中硫的存在形式主要是硫化铁与煤基体的物理化学物质,如利用密度、电性质、磁性质、表面性质等的不同,将其与煤基体分离开来的过程。常用的方法有重介质法、跳汰法、浮洗法、磁选法、辐射照射法等。
2)化学脱硫法