引言
煤炭燃烧较之其他种类化石燃料污染更为严重，我国煤炭生产和消耗数量呈现逐年增加的发展态势，这就使得我国出现严重的大气污染状况，这样的情况不但会使得我国遭受数量极高的经济损失，同时对于环境保护和人们的身体健康也是极为不利的。要想有效降低由于煤炭燃烧而造成的大气污染情况，就应当通过专业且有效的脱硫技术来降低因二氧化硫排放而导致的污染问题，这样才能够真正意义上推进可持续发展战略的实施。
1煤炭的结构组成及硫的赋存形态
煤炭是由植物遗体埋入地下经历复杂的生物化学和物理化学作用演变而成，是一种固体可燃的沉积有机岩，由多种有机物和无机矿物质组成，其基本元素有碳、氢、氧、氮、磷和硫。煤炭中的有机物主要有两种，具有芳香结构的高分子化合物和具有非芳香结构的低分子化合物，前者是煤中有机质的主体，占90%以上。煤的大分子结构非常复杂，其基本结构单元是以芳环、氢化芳环、脂环和杂环为核心，与周围的侧链、各种官能团聚缩而成，倍半萜及其化合物、双萜、五环三萜、长链烷基苯、正脂肪酸、正烷烃和正烯烃等多种化合物均在煤的抽提物中被检测出来。煤炭中的硫分为无机硫和有机硫，无机硫在煤中主要以硫元素硫、硫化物和硫酸盐的形式存在。硫化物主要是硫铁矿硫，有黄铁矿、白铁矿和黄铜矿等，其中黄铁矿含量最高。硫酸盐硫含量较低，一般不超过0.2%，遇水会溶解。因此，现阶段煤炭中无机硫的脱除研究以黄铁矿为主。有机硫主要赋存于煤结构中，以C-S键结合在煤大分子骨架中，主要以噻吩基、硫基和多硫链的形式存在，如脂肪硫醇或芳香硫酚、脂肪硫醚或芳香硫醚或混合硫醚、脂肪二硫醚或芳香二硫醚以及噻吩类的杂环化合物等。目前的研究中，多以二苯并噻吩(DBT)作为煤炭中有机硫的模型化合物。
2脱硫方法探索
2.1洗选试验
（１）洗煤前后硫分变化情况。入洗前筛分末煤中干基全硫为０．９５％，洗出末煤中干基全硫为０．２６％，比洗前降低了０．６９个百分点，洗出末煤含硫量占洗前煤中含硫总量的２３％；煤泥干基全硫为２．１６％，比洗前增加了１．２１个百分点，煤泥中含硫量占洗前煤中含硫总量的２５％；洗出矸石中干基全硫为８．９９％，比洗前增加了８．０４个百分点，洗矸中含硫量占洗前煤中含硫总量的５２％。（２）洗后煤、煤泥、矸石产率。入洗筛分末煤洗出末煤产率为８３．１２％，煤泥产率为１１．４１％，矸石产率为５．４７％。（３）洗煤前后全水分、灰分、发热量变化情况。洗出末煤水分显著增加，从２５．８％增加至２９．５％；洗出末煤灰分降低１．２２个百分点，洗出末煤由于水分增加而导致低位发热量显著降低。通过洗前与洗后煤质数据的对比分析可知，洗煤可有效降低煤中硫分，硫分大部分已转移至洗矸。但经过洗选试验发现以下不利因素：①洗选过程中产生大量煤泥，煤泥难以处理且无销路；②洗煤需大量耗水，而矿区又缺少水源；③冬季洗煤时需防冻，导致成本增加；④洗煤厂投资大，洗煤成本高；⑤洗煤后由于水分增加从而影响低位发热量。
2.2燃煤电厂燃烧前脱硫技术的应用
现如今我国燃煤电厂燃烧前脱硫主要是煤脱硫和煤转化技术的应用。首先，煤脱硫技术主要包含物理、化学和生物法。通过煤炭中包含的有机质与黄铁矿密度、电磁和表面性质等之间存在的区别，对硫进行分隔的方式就是物理法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种方式由于技术含量不太复杂、投资花费不多且没有较高操作成本，从而成为我国燃煤电厂脱硫工作中主要选用的方法，可是这种方法只能够让占据比重一半的黄铁矿硫进行脱离，无法起到成功脱除有机硫的作用。化学法则是通过化学相互反应来使得煤炭中存在的硫被转变为其他状态，从而成功分离的作用，这种方法能够起到提高脱硫率和让有机硫由煤炭中脱除的效果，但在具体应用中却在温度和投入费用方面有着较高要求。生物法虽然可以成功脱除占据90%比重的无机硫，但是却需要花费较长时间进行处理，因此，还没有得到较为广泛的应用。其次，煤转化技术表示的就是气化和液化的煤炭。这种方式能够起到让煤炭得到最大程度利用的作用，同时还能够有效降低硫等污染物的排放数量。
2.3煤中有机硫的脱除原理
煤中的有机硫以C-S键形式结合在煤的大分子结构中，通过物理方法很难脱除，一般在研究中多以二苯并噻吩(DBT)作为煤中有机硫的模型物，目前认为煤中DBT的分解存在两种途径：(1)以碳代谢为目的的kodama途径，该途径中微生物通过断裂C-C键，对DBT其中一个苯环羟基化并开环，最终生成水溶性衍生物3-羟基-2-甲酰苯并噻吩(HFBT)，或者直接以DBT作为能力来源，降解为H2SO4、CO2和H2O，因此也称为碳的破坏性代谢，其实质是破坏了煤的原有结构而造成了煤的热值损失。(2)以硫代谢为目的的"4S"途径，该途径通过断裂C-S键直接作用于煤中的硫原子，经过四步氧化最终生成2-羟基联苯和SO42-，从而将其中的硫脱除而不破坏煤的骨架结构，相对来说热值损失小，是比较理想的脱硫途径，应用前景较好。此外，还有已报道的硫酸盐还原菌对C-S键的还原性断裂方式，该模式中微生物可在厌氧条件下对煤中的有机硫进行还原，该研究尚处于起步阶段，其机理有待进一步深入研究。
2.4优化风选工艺参数
优化风选工艺参数，可稳定选后末煤硫分。风选工艺参数如下：①风选床入料端与选后末煤出料端的角度为０～１０°。角度越大，末煤在风选床上运动越快，则其在风选床上停留的时间越短，导致煤与矸石（硫铁矿）分离的效果越差。②风选床入料端与矸石端的角度为０～３°。角度大小决定矸石（硫铁矿）流出的速度，矸石端越低则矸石（硫铁矿）流出速度越快，易导致矸石（硫铁矿）含煤率越高；矸石端越高则矸石（硫铁矿）流出速度越慢，易导致矸石（硫铁矿）含煤率越低。③通过总阀门调节总风量，即通过调节风选床下不同部位的１１个分风门的大小来调节风选床不同部位的风量分布。风量调节的原则：使分布于风选床各个部位的煤其松散程度适中，厚度不能超过２００ｍｍ，煤喷而不涌。
结语
煤炭利用前通过风选脱硫可降低煤炭利用过程中二氧化硫的排放，即风选脱硫可大幅度地降低用煤企业的脱硫成本，其具有良好的经济效益及社会效益。该矿的风选脱硫经验可推广应用至具有相同煤质特性的动力煤矿区，以供具有同类型煤质的煤矿企业推广使用。
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论文作者:刘浩
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/15
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