目录 第-一章煤炭的清洁湝生产和燃烧前净化技术…………………(1 第二章中国型煤技术的应用与发展 ……(21) 第三章流化床燃烧工艺脱硫降硝……………(29) 第四章在燃烧中降低硫氮氧化物的其它技术………(51) 第五章燃烧后处理技术—一烟气脱硫………………(66) 第六章综合利用与脱硫………………………(107) 第七章控制大气污染物排放的适宜技术……………(119) 第八章脱硫的宏观效益分析和配套政策· (129) 参考文献……………………………………………(137)
第一章煤炭的清洁生产和 燃烧前净化技术 概述 大家都知道煤炭是最脏的能源,冬天用煤采暖时的烟雾 焦油、灰尖给了我们深刻的印象,即使用锅炉在正常状态下燃 烧时,由于它的氢含量少,产生同等热量时发生的二氧化碳 (CO2)要比天然气多1倍。由于它的热值远比油低,含同量的 硫时,排出的二氧化硫(SO2)却要相应增多,煤灰更是它特有 的污染物。此外,还有燃烧不良时产生的一氧化碳烃类以及 燃料本身和空气中的氮在炉膛高温条件下和氧生成的氮氧化 物(NO,),这些污染物产生的数量以美国典型的燃烧烟煤锅 炉为例时见表』-1 夜』-1 污染物发生量(g/kg煤7330ka 使用范围百芳梨h)型式颅粒物SO:cO烃类NO醛类 0.025 大型锅>25 媒粉锅|8A1395i0.15 旋风锅 A{19s0.5{0.1527.50.0025 T业或 下何链条炉25A9 57.50.025 腐业解炉2.52 抛煤机炉6.5A19S 0.57.50.0025 小型民 抛煤机炉「1A19s553.0|0.0025 用锅妒 <2.5 手烧炉2019si4545,1.5}0.0025 A-媒的灰分(%》;S一煤的硫分(%)
SO2是酸性气体,它们很容易和大气中的氨,金属氧化物 等碱性物质生成气溶胶一类极细的微尘,颗浮在空气中形成 在逆温层时,常见的烟雾,使能见度大为降低,如北京市的年 烟雾日已从过去的不到50天,增加到现在的100多天,不但 影响到北京的景观,而且严重危害人体健康这可能也是北京 在举办2000年奥运会的投票中落选原因之--。 SO2和NO,在南方多雨条件下,常形成酸雨、酸雪等现 象。我国酸性降水中的硫酸根比硝酸根多4倍左右。在最严 重的重庆、阳等地雨水pH值为3.1。比美国东部雨水还酸 重庆市的大桥、汽车、电线由于腐蚀速度快,维修期短导致寿 命降低。今后,我国将在山西、河北、内蒙等能源基地建设坑口 电站;苏、浙沪一带建设港口电站虽用高烟囱排放,烧低硫 煤,但因集中的数量过大(有几千万kw),对京津和江南的 鱼米之乡将可能构成直接威胁 NO,和烃类在夏季的强阳光下极易发生反应生成光化学 烟雾等比原来毒性大百倍的二次衍生物。NO,也会进入同温 层对臭氧层起破坏作用;如O3+NO→O2+NO2,2NO2+紫外 线→2NO+O2如此循环不已,使臭氧(O3)愈来愈少。而NO 亦成为世界性的臭氧层枯竭问题的元凶之一,造成阳光中的 紫外线因失去臭氧层的屏蔽作用,而过于强烈地对地面生物 及人类起着危害作用。 目前发达国家的尘污染问题已解决得差不多了,国际上 普遍关心的全球性长远的环境问题有三个:一个是因CO2, CH4产生的“温室效应”而导致全球性气候变暖,带来极地冰 山融化海水升高淹没沿海城市问题,二是因SO、NO引起的 酸性降水问题;三是因氟氯烃类和NO.等引起的臭氧层危 杋。其中除氟氯烃类外几乎全部与煤的燃烧有关。因此,当今 2
世界政治家经常议论的话题是如何在保证经济发展的前提 下,找出减缓或推迟这三个环境间题的对策,例如软洲经委 会成立了“跨国界长距离大气污染公约”执行机构,日本前首 相海部俊树也要求中国解决酸雨问题,以免像欧洲那样产生 跨国彩响。联合国环境规划署提出了防气候变暖的对策和 用核能、水电等可再生能源来取代煤炭等建议 但是我国的能源构成中煤炭占3/4这一趋势在本世纪 内已成定局;到200年时,年煤炭产量在14亿t左右,而且 由于采煤层的加深,含硫量在不断升高,含硫在2%以上的高 硫煤约占20%左右,即使增加了洗选,仍会给矿区留下大量 含硫更高的冼中煤,要由坑口电厂来吃掉因此电厂的用煤量 4亿t,排放的SO2将从1982年的占全国17.7%上升到 2000年时的40%;其余10亿t煤中:2亿t用作炼焦、造气 出口,另由较分散的工业锅炉、炉窑、民用炉灶各用1/3。民用 炉的烟囪要比电厂低得多,同样ItSo2,对城市大气中SO浓 度贡献要比电厂高烟囱排出的SO2大得多,以北京市80年代 初测算是63倍。所以新的大气法要求小炉灶烧洗精煤和固硫 型煤,对工厂亦有脱硫要求,普遍收So排污费 总之如何清洁生产、加、利用这14亿t煤炭,使其能高 效、干净地为我函的经济建设服务是一项重大的技术政策,也 是一项庞大的系统工程,从当前工业上提倡的清洁生产原则 来说在煤炭的生产上就涉及到高硫煤的合理开釆、利用、洗选 和矿区的污染消除问题,而煤炭在燃烧前的气化脱硫脱氮的 净化技术又是各行各业进行清洁生产的基础。 、控制高硫煤的生产和使用 煤炭来自远古时代的植被和无机物,它们几乎含有地球
上所有的元素。一旦燃烧其中的氢、碳、硫生成水、二氧化碳和 SO2并放出热量;硅、铝、铁钙等无机氧化物则并不发热形成 飞灰煤渣。除了水外,它们都是污染物对环境有-定影响。 煤炭中的硫有无机、有机之分:无机硫主要是与煤炭共生 的硫铁矿,它们有的大如拳头,有的细如金屑镶嵌在煤层中与 煤起开采出来,大的可用手拣出,小的则需把煤块破碎后才 能洗选出来有机硫因成煤地质年代不同而有较大差异,在侏 罗纪时期地表一片泽网茂器的植被富集了水中的硫酸盐,成 煤中有较高有机硫含量;大水退后陆生植物的含硫就少,生成 的煤就覆盖在高硫煤上,所以同一煤矿往往.上层是低硫的 (<‰%),下层蚶是高硫煤(>2%),最高的有10%硫。有机 硫用机械破碎、水洗都不能脱除,要用化学药剂或电磁照射 使碳硫间的化学健破坏后才能脱除,成本较高。所以当无机硫 占2/3时,只可用洗选脱除50%的硫,它们都是豌铁矿,当含 硫达35%时又称硫精矿。 煤炭含硫垯高,并不一定是坏事当煤炭气化时,全部硫 可转化为硫化氢(HS),可以很容易地氧化成硫磺,而贮运出 售煤含硫愈髙,昂贵的硫磺回收愈多煤气的成本就愈低。用 髙硫煤烧锅炉后,采用回收法烟气脱硫,叮回收SO2生成更贵 的液体二氧化硫或化肥,硫的含量高低成为有无经济效益的 敏感因素,如PAFP法煤含硫要到2.5%以上时才有利润 银有色金属公司用高硫煤烧硫化铜的QSL法,含硫愈高,出 硫酸愈多,它是一项清沽炼铜艺所以务院环委会曾规 定:高硫煤应用于有脱硫能力的工厂。 德、美等国家的环保标准对用于接燃饶的煤炭以单位 发热值不许超过一定的SO2岳来控制谋炭的生产和进口;超 过此值的煤矿只奷停宀,或被诅降价以促使闬户上脱硫措施