陜北某煤礦脫硫方法選擇

孟慶宇（陜西延長石油礦業有限責任公司，陜西 西安 710075）

陜北某煤礦脫硫方法選擇

孟慶宇（陜西延長石油礦業有限責任公司，陜西 西安 710075）

本文從陜北某煤礦的基本情況出發，結合企業產品存在的問題，介紹了煤炭脫硫的方法，提出了現階段工業上可能使用的脫硫方法。

煤；脫硫方法；工業使用

煤炭的脫硫方法一直是科學界研究熱點問題之一，也是部分煤炭企業提高產品品質，打開市場銷量迫切需要的技術，但是由于硫在煤結構中的特殊性，現在的研究成果很難被工業所利用。本文結合筆者的研究就近年來煤炭脫硫方法進行簡要敘述。

1 陜北某煤礦基本情況

陜西北部某煤礦設計生產能力800萬噸∕年，該礦區主采煤層屬中高硫、特低磷、富油、低氟、特低氯、中等軟化溫度灰的低變質階段煙煤。適宜作動力、氣化、水煤漿、液化、低溫干餾用煤。并建設有生產能力800萬噸∕年的洗煤廠。

2 某煤礦的產品結構及選煤工藝

2.1 某煤礦的產品結構

原煤經分選后的產品結構為：精煤和洗混煤。產品的部分指標見表1

表1 魏墻選煤廠產品分析部分指標

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

2.2 某煤礦的洗煤工藝

原煤從原煤倉通過皮帶進入原煤分級篩分級，由塊原煤破碎機破碎后，進入塊原煤脫泥篩脫泥后進入重介淺槽分選，可破可不破碎進入產品倉上塊精煤分級篩，分別進入兩個大小塊精煤倉；末原煤經末原煤脫泥篩脫泥后進入重介旋流器分選，精煤經精煤離心機脫水后摻入到末產品煤中。

經過洗選后，煤炭中的灰分有所下降，發熱量有所增加，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程中矸石中夾帶的無機硫即黃鐵礦，選煤后煤碳中剩余硫大部分為煤炭大分子內的有機硫，有機硫采用物理法在現有的成熟工業技術下是無法有效脫除的。脫除煤炭中有機硫在全國選煤工業化應用中尚未見相關報道。

3 煤炭脫硫方法及脫硫方法選擇

3.1 煤炭脫硫方法

目前行業中公認的脫硫法分為物理脫硫法、化學脫硫法、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差異而使它們分離。該方法的優點是工藝較簡單，投資少，可以脫除50%左右的黃鐵礦，而對煤質中高度分散的黃鐵礦作用不大，且不能脫除煤炭中的有機硫。

3.1.2 化學脫硫法

化學脫硫法是利用不同的化學反應，將煤炭中的硫轉變為不同形態，而使它們從煤中分離出來。化學脫硫方法雖然能脫除無機硫和一部分有機硫，但有兩個缺點，一是大多數化學脫硫法是在高溫、高壓和強氧化一還原條件下進行的，并使用不同氧化劑，故設備及操作費用顯著提高；二是由于在這樣的反應條件下，煤的結構、煤的粘結性被破壞，熱值損失大，因而使所凈化煤的用途受到了限制，難于在工業上大規模應用。

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發展而來的，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階段，但在經濟上很具有競爭力，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際生產過程中發現的，是切實有效的，即利用煤炭生產蘭炭（半焦），在整個生產過程中，煤炭分子內的有機硫被破壞掉并且隨著蘭炭生產尾氣排出，經脫硫裝置轉化為硫磺產品。

表2 蘭炭的產品分析

從表2中可以看出，煤炭經過熱解加工生產為蘭炭后，產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生產蘭炭的工藝多采用內熱式直立爐，該工藝的簡要流程是：低變質煤經篩分分級、洗選、自然干燥后由斗式提升機提升到儲煤倉，并連續加入到干餾爐中，在隔絕空氣條件下發生脫水、干餾、裂解等一系列反應，產生煤氣、焦油和半焦，干餾段下部蘭炭落入水封熄焦槽冷卻，然后由刮板機排出。這種工藝存在的缺點是：廢熱氣與荒煤氣在爐內混合排出，因而煤氣量大，煤氣熱值較低；爐內阻力大，煤氣凈化系統龐大復雜；環境保護壓力大，處理工藝復雜，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，目前能夠將煤炭中有機硫脫除并且在工業化應用的方法只有熱解法，但是鑒于熱解法的缺點，所以在確認是否使用該工藝的過程中，蘭炭的市場是核心的考量指標，在蘭炭市場好的情況下，采用此法將煤炭降硫加工成蘭炭，對于終端市場的應用是環保的；如果在蘭炭市場蕭條的情況下，建議不要采用這種工藝。另外隨著技術的發展，較多研究者將粉末狀的煤進入熱解爐后，將煤焦油和荒煤氣（生產過程中的尾氣）作為終端產品，而產品中無蘭炭或半焦，這種工藝可能是未來技術發展的趨勢。

隨著技術的發展，相信在不就得將來，煤炭脫硫技術會有突飛猛進的發展，現階段工業上有利用價值的方法就是熱解法，但是熱解法的使用受到終端產品的市場制約。

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

孟慶宇（1982-），男，研究生，中級職稱，陜西延長石油礦業有限責任公司，研究方向：煤炭的轉化。