0 前言
煤炭是我国的主要能源,目前年消费量超过10亿ｔ。在一次性能源消费结构中,煤的比重占到75%,而且这种能源构成在今后相当长的一段时间内不会有根本性改变。我国煤炭资源含硫较高、平均硫分是1.72%,有27.08%原煤的硫分大于2.5%。工业和电力用煤多数是未经加工处理的原煤,燃烧过程给环境带来了严重的影响。
1 二氧化硫对环境的污染及危害硫是煤中的主要有害元素,燃煤引起的烟气污染是大气污染的主要来源。我国80%的烟尘和90%的ＳＯ2来自燃煤。ＳＯ2也是酸雨形成的主要根源,我国的酸雨问题很严重。目前,我国酸雨已从80年代西南少数地区发展到长江以南、青藏高原以东和四川盆地的大部分地区,降水ｐＨ值小于5.6的面积 (国际评价酸雨的标准 )已经占国土面积的40%,酸雨控制区占国土面积的84% ,ＳＯ2污染控制区占国土面积的3%。华中地区的酸雨污染程度已经超过80年代污染最重的西南地区,酸性降水频率超过90%。我国很多城市空气二氧化硫污染十分严重,目前已有62%的城市环境空气二氧化硫平均浓度超过国家《环境空气质量标准》二级标准、日平均浓度超过国家《环境空气质量标准》三级标准。全国由于酸雨影响使得粮食减产10%,每年造成农业直接损失达24亿元,间接损失达14亿元。
2 推广洁净燃煤技术,控制二氧化硫排放洁净煤技术的基本框架包括煤炭加工、煤炭转化、煤炭洁净燃烧和污染控制等四个领域,其目的为了提高煤炭的利用效率,减少环境污染。
控制燃煤二氧化硫污染的洁净燃煤技术,目前可分为三个方面:①燃烧前脱硫;②燃烧过程中脱硫;③燃烧后脱硫。所谓燃烧前脱硫,即原煤脱硫,就是在煤炭燃烧之前,采用一定的工艺将煤炭中所含硫分去除掉,以减少煤炭燃烧时产生的ＳＯ2,如原煤的洗选等;燃烧过程中脱硫,即燃烧固硫,就是通过向煤炭中添加一些物质,使其在燃烧过程中与ＳＯ2反应,生成的固态盐类留在煤渣中,以减少ＳＯ2的排放量。加入的物质称为固硫剂,使ＳＯ2成为固态盐类的过程称为固硫,例如型煤固硫技术、流化床固硫技术等;燃烧后脱硫,即烟道气脱硫,就是将煤炭燃烧后的烟气引入特定的装置或工艺中,通过化学吸收、吸附等过程将烟气中的ＳＯ2脱除,如旋转喷雾干法烟气脱硫技术等。
2.1 燃烧前洁净煤技术
燃烧前洁净煤技术主要指煤炭洗选加工技术,它是洁净煤技术中的源头技术,是煤炭脱硫降灰,解决二氧化硫及酸雨问题的最经济、最有效的途径。目前,国内外应用比较广泛的洗选脱硫设备有旋流器、浮选柱等。
①旋流器。国内开发的二产品和三产品重介旋流器以及自生介质旋流器具有较好的脱硫效果,采用小直径旋流器分选下限可达到0.05ｍｍ。旋流器结构简单、处理量大,对黄铁矿硫具有较好脱除效果。
②浮选柱。 80年代起国际上掀起了浮选柱热。浮选柱改善了选择性 ,特别适合脱除黄铁矿,它比机械搅拌式浮选机具有更好的颗粒与气泡接触的效能,而且动力消耗少。
2.2 燃烧过程固硫技术
2.2.1 型煤固硫技术
不同种类原料煤经筛分破碎后按一定比例进行混合,同时加入一定数量的粘合剂和固硫剂,经机械设备压挤成型干燥后,即可得到一定形状尺寸和一定性能的固硫型煤。燃用固硫型煤不仅可以节约能源,提高煤炭利用效率,而且大大减少粉尘和ＳＯ2的排放量。据测定,使用固硫型煤比烧原煤可减少40%～50%的ＳＯ2排放量以及60%烟尘排放量。型煤常用固硫剂有石灰、大理石粉、电石渣等。固硫剂的加入量,视原煤的灰分和含硫量而定。
2.2.2 流化床燃烧固硫技术
流化床燃烧技术 (ＦＢＣ)是把煤和吸附剂(石灰石)加入燃烧室的固体惰性物质床层中,从炉底鼓风,使粉碎的煤和石灰石悬浮,象沸腾的液体一样翻腾,因此叫“流化”。当煤燃烧时,硫释放出来,石灰石象化学吸收剂一样,在硫离开锅炉之前捕集它,可脱除煤中90 %的硫。含硫的石灰石形成干燥的废渣,一部分与底灰一起排出,飞灰用除尘器捕集。ＦＢＣ有泡床 (ＢＦＢＣ)和循环床 (ＣＦＢＣ)两类。ＢＦＢＣ使煤保持在燃烧器中心,流化燃烧主要在床内进行。ＣＦＢＣ通过高速空气夹带固体颗粒进入并返回燃烧器进行辅助燃烧,促使固体颗粒沸腾燃尽。ＦＢＣ又可分常压 (ＡＦＢＣ)和增压 (ＰＦＢＣ)两种。ＡＦＢＣ在常压或接近常压的空气中流化燃烧,ＰＦＢＣ是在炉内增压条件下燃烧。
2.3 燃烧后脱硫技术
烟气净化技术是指对煤在燃烧后排出的烟尘、二氧化硫和氧化氮的洁净技术,主要包括烟气除尘和烟气脱硫。烟气硫氧物的脱除与烟气除尘相比,技术难度要大的多。目前,世界上已投入工业应用的烟气脱硫工艺主要有:石灰石(石灰)-石膏湿法烟气脱硫、烟气循环流化床脱硫、喷雾干燥法脱硫、炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫、海水脱硫、氨水洗涤法脱硫和电子束脱硫等。烟气脱硫按工艺流程分一般可分干法和湿法两种。干法用浆状石灰石喷雾,与烟气中的ＳＯ2 反应,生成硫酸钙,水分被蒸发,干燥颗粒用集尘器收集;湿法用石灰水淋洗烟气,ＳＯ2生成亚硫酸钙或硫酸钙的浆状物。湿法脱硫工艺是目前世界上应用最多、最为成熟的技术,吸收剂价廉易得、副产物便于利用、煤种适应范围宽,并有较大幅度降低工程造价的可能性。
3 结论
目前造成我国大气污染的主要污染物是燃煤排放二氧化硫和烟尘,它们是造成我国部分地区酸雨污染的重要原因。推广高效洁净燃煤技术,大力发展洗选加工和型煤固硫技术是解决我国燃煤污染的有效途径。同时国家和各级地方政府应出台相应的政策法规,提高二氧化硫和烟尘排放标准,督促用户采用洁净燃煤技术。
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