陜北某煤礦脫硫方法選擇

孟慶宇（陜西延長(zhǎng)石油礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

陜北某煤礦脫硫方法選擇

孟慶宇（陜西延長(zhǎng)石油礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

本文從陜北某煤礦的基本情況出發(fā)，結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品存在的問(wèn)題，介紹了煤炭脫硫的方法，提出了現(xiàn)階段工業(yè)上可能使用的脫硫方法。

煤；脫硫方法；工業(yè)使用

煤炭的脫硫方法一直是科學(xué)界研究熱點(diǎn)問(wèn)題之一，也是部分煤炭企業(yè)提高產(chǎn)品品質(zhì)，打開市場(chǎng)銷量迫切需要的技術(shù)，但是由于硫在煤結(jié)構(gòu)中的特殊性，現(xiàn)在的研究成果很難被工業(yè)所利用。本文結(jié)合筆者的研究就近年來(lái)煤炭脫硫方法進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述。

1 陜北某煤礦基本情況

陜西北部某煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力800萬(wàn)噸∕年，該礦區(qū)主采煤層屬中高硫、特低磷、富油、低氟、特低氯、中等軟化溫度灰的低變質(zhì)階段煙煤。適宜作動(dòng)力、氣化、水煤漿、液化、低溫干餾用煤。并建設(shè)有生產(chǎn)能力800萬(wàn)噸∕年的洗煤廠。

2 某煤礦的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及選煤工藝

2.1 某煤礦的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

原煤經(jīng)分選后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為：精煤和洗混煤。產(chǎn)品的部分指標(biāo)見表1

表1 魏墻選煤廠產(chǎn)品分析部分指標(biāo)

從表1中可以看出，原煤中含有的硫分相對(duì)較高，屬于中-高硫煤，這種煤在目前國(guó)家環(huán)保政策的壓力下，是不受市場(chǎng)歡迎的，必須采用相關(guān)的手段來(lái)降低煤炭中硫的含量，以保證煤炭使用和銷售。目前該煤礦通過(guò)煤炭洗選的方法來(lái)降低煤炭中的灰分、水分和少部分的硫。

2.2 某煤礦的洗煤工藝

原煤從原煤倉(cāng)通過(guò)皮帶進(jìn)入原煤分級(jí)篩分級(jí)，由塊原煤破碎機(jī)破碎后，進(jìn)入塊原煤脫泥篩脫泥后進(jìn)入重介淺槽分選，可破可不破碎進(jìn)入產(chǎn)品倉(cāng)上塊精煤分級(jí)篩，分別進(jìn)入兩個(gè)大小塊精煤倉(cāng)；末原煤經(jīng)末原煤脫泥篩脫泥后進(jìn)入重介旋流器分選，精煤經(jīng)精煤離心機(jī)脫水后摻入到末產(chǎn)品煤中。

經(jīng)過(guò)洗選后，煤炭中的灰分有所下降，發(fā)熱量有所增加，但是脫硫效果不理想，因此，該選煤工藝主要是達(dá)到了降灰提熱的目的，而降硫的效果不甚理想。原因主要是脫硫脫除原煤在降灰過(guò)程中矸石中夾帶的無(wú)機(jī)硫即黃鐵礦，選煤后煤碳中剩余硫大部分為煤炭大分子內(nèi)的有機(jī)硫，有機(jī)硫采用物理法在現(xiàn)有的成熟工業(yè)技術(shù)下是無(wú)法有效脫除的。脫除煤炭中有機(jī)硫在全國(guó)選煤工業(yè)化應(yīng)用中尚未見相關(guān)報(bào)道。

3 煤炭脫硫方法及脫硫方法選擇

3.1 煤炭脫硫方法

目前行業(yè)中公認(rèn)的脫硫法分為物理脫硫法、化學(xué)脫硫法、生物脫硫法[1]和熱解法。

3.1.1 物理脫硫法

物理脫硫法是利用煤和黃鐵礦煤和黃鐵礦的性質(zhì)差異而使它們分離。該方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝較簡(jiǎn)單，投資少，可以脫除50%左右的黃鐵礦，而對(duì)煤質(zhì)中高度分散的黃鐵礦作用不大，且不能脫除煤炭中的有機(jī)硫。

3.1.2 化學(xué)脫硫法

化學(xué)脫硫法是利用不同的化學(xué)反應(yīng)，將煤炭中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌螒B(tài)，而使它們從煤中分離出來(lái)。化學(xué)脫硫方法雖然能脫除無(wú)機(jī)硫和一部分有機(jī)硫，但有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是大多數(shù)化學(xué)脫硫法是在高溫、高壓和強(qiáng)氧化一還原條件下進(jìn)行的，并使用不同氧化劑，故設(shè)備及操作費(fèi)用顯著提高；二是由于在這樣的反應(yīng)條件下，煤的結(jié)構(gòu)、煤的粘結(jié)性被破壞，熱值損失大，因而使所凈化煤的用途受到了限制，難于在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。

3.1.3 生物脫硫法

煤炭的生物脫硫法是由生物濕法冶金技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，是在極其溫和的條件下(通常是溫度低于100℃、常壓)，利用氧化一還原反應(yīng)使煤中硫得以脫除的一種低能耗的脫硫方法。目前煤炭生物脫硫處于試驗(yàn)階段，但在經(jīng)濟(jì)上很具有競(jìng)爭(zhēng)力，是有前途的煤炭脫硫方法。

3.1.4 熱解脫硫法

這種脫硫方法是在陜北煤炭加工利用的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的，是切實(shí)有效的，即利用煤炭生產(chǎn)蘭炭（半焦），在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，煤炭分子內(nèi)的有機(jī)硫被破壞掉并且隨著蘭炭生產(chǎn)尾氣排出，經(jīng)脫硫裝置轉(zhuǎn)化為硫磺產(chǎn)品。

表2 蘭炭的產(chǎn)品分析

從表2中可以看出，煤炭經(jīng)過(guò)熱解加工生產(chǎn)為蘭炭后，產(chǎn)品中的硫含量下降到0.32%，脫硫效果十分理想，但是在目前陜北地區(qū)生產(chǎn)蘭炭的工藝多采用內(nèi)熱式直立爐，該工藝的簡(jiǎn)要流程是：低變質(zhì)煤經(jīng)篩分分級(jí)、洗選、自然干燥后由斗式提升機(jī)提升到儲(chǔ)煤倉(cāng)，并連續(xù)加入到干餾爐中，在隔絕空氣條件下發(fā)生脫水、干餾、裂解等一系列反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣、焦油和半焦，干餾段下部蘭炭落入水封熄焦槽冷卻，然后由刮板機(jī)排出。這種工藝存在的缺點(diǎn)是：廢熱氣與荒煤氣在爐內(nèi)混合排出，因而煤氣量大，煤氣熱值較低；爐內(nèi)阻力大，煤氣凈化系統(tǒng)龐大復(fù)雜；環(huán)境保護(hù)壓力大，處理工藝復(fù)雜，熱效率有待提高。

3.2 煤炭脫硫方法選擇

由以上四種工藝可以看出，目前能夠?qū)⒚禾恐杏袡C(jī)硫脫除并且在工業(yè)化應(yīng)用的方法只有熱解法，但是鑒于熱解法的缺點(diǎn)，所以在確認(rèn)是否使用該工藝的過(guò)程中，蘭炭的市場(chǎng)是核心的考量指標(biāo)，在蘭炭市場(chǎng)好的情況下，采用此法將煤炭降硫加工成蘭炭，對(duì)于終端市場(chǎng)的應(yīng)用是環(huán)保的；如果在蘭炭市場(chǎng)蕭條的情況下，建議不要采用這種工藝。另外隨著技術(shù)的發(fā)展，較多研究者將粉末狀的煤進(jìn)入熱解爐后，將煤焦油和荒煤氣（生產(chǎn)過(guò)程中的尾氣）作為終端產(chǎn)品，而產(chǎn)品中無(wú)蘭炭或半焦，這種工藝可能是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

隨著技術(shù)的發(fā)展，相信在不就得將來(lái)，煤炭脫硫技術(shù)會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，現(xiàn)階段工業(yè)上有利用價(jià)值的方法就是熱解法，但是熱解法的使用受到終端產(chǎn)品的市場(chǎng)制約。

[1]張東民，解慶林，周萍，等.煤炭脫硫的研究現(xiàn)狀[J].廣西輕工業(yè)，2007,102（5）：84-85.

孟慶宇（1982-），男，研究生，中級(jí)職稱，陜西延長(zhǎng)石油礦業(yè)有限責(zé)任公司，研究方向：煤炭的轉(zhuǎn)化。