学科前沿讲座.doc

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1、中国矿业大学《学科前沿讲座》结课论文煤微波脱硫技术概述学院：化工学院班级：姓名：学号：2013年1月煤微波脱硫技术概述摘要：本文主要从对煤微波脱硫技术的原理进行了阐述，对微波脱硫技术的分类进行了介绍，简要叙述了煤微波脱硫的研究现状。关键词：微波脱硫，原理，分类，发展现状，燃前脱硫，微波照射，化学法脱硫1、概述　煤炭是地球上最丰富的化石燃料,目前约占世界一次能源消耗的28%。但是煤炭在转化和燃烧利用过程中,会产生SO2和H2S气体,造成严重的环境污染;煤中的硫还会影响焦炭、合成气以及钢铁产品的质量和产量。我国是高硫煤储量较多的国家,据统计,我

2、国煤炭资源中约有30%的煤含硫量在2%以上,西南地区的个别煤田含硫量高达10%。因此开发经济有效的煤炭脱硫技术成为研究的重点。现有的煤炭脱硫技术总体上可以分为煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种。（1）燃烧后脱硫技术又称烟气脱硫技术，该技术发达国家研究的比较多。烟气脱硫的效率较高，脱硫效果较好，但其一次性投资运行费用较高，为电厂的1/3左右。由于成本高，所以我国目前应用较少。（2）燃烧中脱硫技术主要指向炉内喷入钙系脱硫剂的煤炭燃烧技术和添加固硫剂的型煤技术。其中沸腾燃烧固硫方法主要是利用脱硫剂如CaO在床层温度下热解进行固硫反应。利用该

3、方法脱硫，要达到较高脱硫效果Ca/S的摩尔比必须大于10，因此如何提高脱硫剂的利用率，降低Ca/S比，同时又达到较高的脱硫效果，是沸腾燃烧脱硫的研究课题而流化床燃烧固硫是用于煤炭脱硫的又一种燃烧技术，它能实现炉内固硫和低温燃烧，从而降低SO2的排放量。燃烧中脱硫普遍存在效率不高，且有易结渣、磨损和堵塞等问题。（3）燃前脱硫技术主要包括通过洗选减少硫分、灰分，以降低SO2的排放的选煤技术、水煤浆技术、型煤技术和动力煤配煤技术等。对于我国这样的发展中国家来说，煤的燃前脱硫，尤其是通过选煤来降低煤的含硫量具有非常重要的意义。选煤是洁净煤技术的源头

4、技术，既能脱硫又能降灰，同时还可以提高热能利用效率，并且选煤的费用又远远低于燃中和燃后脱硫。而现有的脱硫技术常用的方法包括物理脱硫法化学脱硫法、生物脱硫法。物理方法只能脱除煤中的无机硫而无法脱除有机硫；化学方法虽都可脱除，但要使用到强酸、强碱、高温等条件，易破坏煤中有机质；生物方法稳定性差，实际操作不易控制。而微波作为一种新能源不仅可以改变反应条件，加快反应速度,提高反应产率,还可促进一些难以进行的反应发生,已在很多领域得到广泛研究与应用。而利用微波脱硫是一个有前途的脱硫新方法,其优点是反应条件温和,反应时间快,易于控制,特别是对煤的有机质

5、破坏程度较小。1、原理煤中的硫根据其存在形态,通常分为有机硫和无机硫两大类。有机硫包含硫醇类(R-SH)、硫醚类(R-S-R)、含噻吩环的芳香体系、硫醌类和二硫化合物或硫蒽等。无机硫以黄铁矿(FeS2)为主,有时含有少量的白铁矿、砷铁矿、石膏、绿矾等。煤微波脱硫的原理是煤和浸提剂组成的试样在微波电磁场作用下，产生极化效应，从而削弱煤中硫原子和其他原子之间的化学亲和力，促进煤中硫与浸提剂发生化学反应生成可溶性硫化物，通过洗涤从煤中除去。微波能照射煤时，煤中黄铁矿中的硫最容易吸收微波，有机硫次之，煤基质基本上不吸收微波，量子物理学观点认为：物质

6、受到微波能电子作用后，分子受到一定程度的激发，发生一系列微观效应，如电子自旋共振、核白族、大分子结构的转动和振动等。换而言之高硫煤在微波频率的电磁场作用下，硫键（Fe－S或C－S）可选择性地吸收大量能量而产生高活性的硫，但微波能量不能加热媒质本身，因此既不能破坏媒质又可在50-150℃之间使硫键断裂。其总的结果是使分子具有较大的化学活性，有利于化学反应的进行。2、分类微波脱硫技术归纳起来主要有微波直接脱硫法、微波预处理磁选脱硫法以及微波化学脱硫法三类。（1）微波直接脱硫法微波直接脱硫法是最初采用的方法，也是Zavitsanos和Bleile

7、r的专利法(1)。煤直接在微波下照射，利用微波优异快速的加热作用，使煤中的含硫矿物受热分解，从而达到脱硫的目的。（1）微波预处理磁选脱硫法微波预处理磁选脱硫法是利用微波能有选择地加热煤中的黄铁矿的特性从而激励黄铁矿快速热解，转化成磁黄铁矿和陨硫铁，以增强黄铁矿的磁性，再通过磁选脱除。（2）微波化学脱硫法微波化学脱硫法是将微波照射与化学处理结合起来以得到最佳的脱硫效果，所用的化学试剂有强酸、强碱和过氧化物。微波照射和酸洗处理相结合的脱硫法原理：这种方法是采用微波照射和酸洗处理来研究煤中固有的Fe-S化合物的转变。经微波照射可以诱发贮存在煤中的

8、二硫化铁(黄铁矿)与其周围组分之间进行热脱硫反应，并且能把黄铁矿转换成盐酸溶液可溶的磁黄铁矿Fe1-xS和陨硫铁，微波照射100s后，经酸洗处理可使煤中无机硫含量减少97％。微波