[发明专利]高硫煤中脱硫脱氮的方法及系统

说明书

本发明提供一种高硫煤中脱硫脱氮的方法，其包括以下步骤：将高硫煤和酸性电催化水搅拌混合，升温至90～100℃，反应0.5～1小时后，固液分离得到精煤；其中，所述酸性电催化水的pH为1‑6，优选pH为1‑2。高硫煤脱硫脱氮后，总碳的含量增加，质量也得到相应的提升，并且达到精煤的水平，进而使原本无法使用的高硫煤能够再度成为可再利用的煤。

技术领域

本发明涉及一种高硫煤中脱硫脱氮的方法及系统。

背景技术

煤是地球上最丰富的化石燃料之一，也是中国的最主要能源。但是，中国的煤炭资源平均硫分偏高，其中全硫>2％的高硫煤储量约占煤炭总储量的1/3，在采出的煤炭中约占1/6。

高硫煤在加工利用时产生大量SO₂和氮化物，是形成大气污染和酸雨的主要原因，中国的大气污染以煤烟型污染为主，燃煤排放的SO₂使大气环境质量恶化，酸雨危害加重，因此控制烟气中的SO₂成为一项迫切的任务。

随着人们环境保护意识的增强，煤炭用户对于加工利用的煤炭中全硫含量要求越来越严格，中国已经把煤炭脱硫列为洁净煤技术(CleanCoal Technology，简称CCT)的研究项目。

因此，煤炭脱硫是一个重要的研究课题，解决它具有重大现实意义。控制SO₂排放可采用多种方法，应坚持源头控制和末端治理相结合。按照脱硫工序在煤炭利用过程中所处阶段的不同，煤炭脱硫可以分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。煤炭燃烧前脱硫是在煤炭燃烧前就脱去煤中硫分，避免燃烧中硫的形态改变，减少烟气中硫的含量，减轻对尾部烟道的腐蚀，从而降低运行和维护费用。燃烧前脱硫较之另两种脱硫工艺有许多潜在的优势，而且符合“预防为主”的方针。由于众多家庭用煤、中小锅炉用煤量大，来源不一，不易控制，因此在选煤厂就把硫脱除到一定范围的燃前脱硫具有重要意义。

煤中硫化物主要存在形式：

硫是煤中主要有害杂质，其含量变化极大，从0.1％到10％均有，大部分煤中硫分在0.5％～3.0％左右。煤中常见的硫化矿物主要有黄铁矿，还有白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、雌黄、雄黄等。

黄铁矿(FeS₂，等轴晶系)是煤中无机硫的主要来源，也是用物理方法有可能脱除的部分。根据90年煤层煤样硫分分析，中国170个高硫煤和高硫煤矿井(硫分大于2％)，累计全硫为2.56％，其中黄铁矿硫1.39％，硫酸盐硫0.1％，有机硫1.01％，也就是黄铁矿硫占全硫的54.3％。

白铁矿(FeS₂，斜方晶系)呈自形晶，半自形晶、放射状、粒状、同心圆环状集合体或结核，外形多为近圆形。白铁矿也可作为包壳包裹着多个莓粒状或圆球状黄铁矿。

煤中其他硫化矿物，如：黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等含量少，多呈微粒状、粒状它形集合体和不规则状出现，自形晶、半自形晶较少，粒度多为2～15μm，分布于无结构镜质体、粘土显微分层中，以及结构镜质体、丝质体胞腔中。

煤中氮的主要存在形式：

煤中的氮来源于成煤植物和菌种含有的蛋白质、氨基酸、生物碱、叶绿素、卟啉，一般煤中的氮含量为0.5％～2.5％。由于煤中的氮是在泥炭化阶段固定下来的，因此氮几乎全部以有机物的形式存在，主要是吡咯型、吡啶型和季氮。

使用XANEX发现：吡咯型氮是煤中氮的主要存在形式，从褐煤到无烟煤中都含有，占氮总量的50％～80％，吡啶氮也是较普遍的含氮形式，它的含量随煤阶的增大而增加，一般为0～20％，季氮是煤中另一种氮的存在形式，其含量为0～3％。根据的研究可知：

(1)煤的含氮组分中最多的是五员环吡咯型，其含量从烟煤的80％左右下降到无烟煤的55％左右。随煤阶增大，五员环渐向更稳定的六员环过渡；