TWI682029B - 高硫煤中脫硫脫氮之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其主要方法係透過將自來水通入高氧化還原電催化水設備中，通過該設備調控將自來水的pH值降至1-2；次將特定比例的pH值1-2酸性電催化水搭配特定的配方浸泡高硫煤中攪拌均勻後開始升溫加熱，只需短暫加熱便可；再於升溫加熱的過程中，酸性電催化水中大量的H +與煤中的硫和氮發生化合反應，產生硫化氫氣體和氨氣，便可有效脫除煤中的硫元素和氮元素，從而提升煤礦品質，並可符合要求。而前述所產生之硫化氫氣體將通過管道收集進入超氣態電素流設備進行進一步分解處理；由於高硫煤脫硫脫氮後，總碳的含量增加，品質也得到相應的提升，並且達到精煤的水準，進而使原本無法使用的高硫煤能夠再度成為可再利用的煤。

Description

高硫煤中脫硫脫氮之方法
本發明係有關一種高硫煤中脫硫脫氮之方法之技術領域。
煤是地球上最豐富的化石燃料之一，也是中國的最主要能源。但是，中國的煤炭資源平均硫分偏高，其中全硫＞2%的高硫煤儲量約占煤炭總儲量的1/3，在採出的煤炭中約占1/6。
高硫煤在加工利用時產生大量SO 2和氮化物，是形成大氣污染和酸雨的主要原因，中國的大氣污染以煤煙型污染為主，燃煤排放的SO 2使大氣環境品質惡化，酸雨危害加重，因此控制煙氣中的SO 2成為一項迫切的任務。
隨著人們環境保護意識的增強，煤炭用戶對於加工利用的煤炭中全硫含量要求越來越嚴格，中國已經把煤炭脫硫列為潔淨煤技術（CleanCoal Technology，簡稱CCT）的研究專案。
因此，煤炭脫硫是一個重要的研究課題，解決它具有重大現實意義。控制SO 2排放可採用多種方法，應堅持源頭控制和末端治理相結合。按照脫硫工序在煤炭利用過程中所處階段的不同，煤炭脫硫可以分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒後脫硫。煤炭燃燒前脫硫是在煤炭燃燒前就脫去煤中硫分，避免燃燒中硫的形態改變，減少煙氣中硫的含量，減輕對尾部煙道的腐蝕，從而降低運行和維護費用。燃燒前脫硫較之另兩種脫硫工藝有許多潛在的優勢，而且符合“預防為主”的方針。由於眾多家庭用煤、中小鍋爐用煤量大，來源不一，不易控制，因此在選煤廠就把硫脫除到一定範圍的燃前脫硫具有重要意義。
煤中硫化物主要存在形式： 硫是煤中主要有害雜質，其含量變化極大，從0.1%到10%均有，大部分煤中硫分在0.5%~3.0%左右。煤中常見的硫化礦物主要有黃鐵礦，還有白鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、雌黃、雄黃等。
黃鐵礦（FeS 2，等軸晶系）是煤中無機硫的主要來源，也是用物理方法有可能脫除的部分。根據90年煤層煤樣硫分分析，中國170個高硫煤和高硫煤礦井（硫分大於2%），累計全硫為2.56%，其中黃鐵礦硫1.39%，硫酸鹽硫0.1%，有機硫1.01%，也就是黃鐵礦硫占全硫的54.3%。
白鐵礦（FeS 2，斜方晶系）呈自形晶，半自形晶、放射狀、粒狀、同心圓環狀集合體或結核，外形多為近圓形。白鐵礦也可作為包殼包裹著多個莓粒狀或圓球狀黃鐵礦。
煤中其他硫化礦物，如：黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等含量少，多呈微粒狀、粒狀它形集合體和不規則狀出現，自形晶、半自形晶較少，細微性多為2~15μm，分佈於無結構鏡質體、粘土顯微分層中，以及結構鏡質體、絲質體胞腔中。
煤中氮的主要存在形式： 煤中的氮來源於成煤植物和菌種含有的蛋白質、氨基酸、生物鹼、葉綠素、卟啉，一般煤中的氮含量為0.5%~2.5%。由於煤中的氮是在泥炭化階段固定下來的，因此氮幾乎全部以有機物的形式存在，主要是吡咯型、吡啶型和季氮。
使用XANEX發現：吡咯型氮是煤中氮的主要存在形式，從褐煤到無煙煤中都含有，占氮總量的50%~80%，吡啶氮也是較普遍的含氮形式，它的含量隨煤階的增大而增加，一般為0~20%，季氮是煤中另一種氮的存在形式，其含量為0~3%。根據Wöjtöwicz的研究可知： （1）煤的含氮組分中最多的是五員環吡咯型，其含量從煙煤的80%左右下降到無煙煤的55%左右。隨煤階增大，五員環漸向更穩定的六員環過渡； （2）吡啶含量隨煤階增大，從煙煤的10%左右增大到更高階煤的40%左右； （3）季氮的含量不受煤階影響，其成分最多約占20%，各種氮含量與煤階的關係見第四圖。
從以上文獻得到的氮存在形式的百分比不完全相同，主要是因為所使用的煤種不同，但變化趨勢大致相同。人們對NHi基是否存在於煤中持有不同的看法，Nelson等在其研究的煤樣中，用XANES探測到吡啶、吡咯和季氮，但未發現有NHi基存在。曾有假設NHi存在於各低階煤中，但用XPS無法檢測，原因是NHi量太少且NHi峰位置處於含氮五員環和含氮六員環之間，因此有極少證據表明氨基存在。另外，人們在研究過程中還發現一個很有意義的六員環含氮類：吡啶酮（N-6（O）），它同季氮有密切聯繫，用XPS很難測到，因為其N（1S）能同吡咯的N（1S）能相似，只有用XANES才可檢測。上述這些含氮物質或者以小分子形式存在於煤中，或者以共價鍵與芳環交聯。受熱時，以不同的氮化合物形式釋放。
煤的浮選脫硫的研究現狀： 目前，國內、外已研究出多種用於脫硫的選煤技術，包括物理選煤、化學選煤和生物選煤。其中化學或生物方法都可以有效的脫除無機硫和有機硫，但反應條件比較苛刻，目前尚無法大規模用於商業生產；物理方法雖不能脫除有機硫，但是中國高硫煤中無機硫含量最高，利用現有的選煤技術、適當的選煤方法就可以實現並推廣。該方法簡單易行，並且對現有的工藝流程改動少，投資少，見效快。在物理選煤中，主要有重力脫硫、浮選法脫硫、高梯度磁選脫硫、油團聚和高壓靜電選煤技術脫硫等。這些方法從技術上來說，各有優缺點。從實際生產中來看，除浮選法外，其他方法或因技術，或經濟限制都未能得到大規模的應用。
（一）重力脫硫： 重力脫硫就是利用煤和黃鐵礦之間的密度差異，用水力旋流器和搖床等作為分選設備，將二者分離開來。中國+0.5mm粗粒煤脫硫一般採用重選方法，如跳汰、搖床、水介質旋流器等均有較好的脫硫效果。這方面唐山煤科院所做了大量的研究工作。 山西煤化所用3~0mm煤樣在裝有ZnCl 2，重液的臥式離心機分選結果表明，可以脫除80%~85%的黃鐵礦。但由於ZnCl 2，強烈的腐蝕性，加之難以回收，沒有工業實施的前景。
（二）生物脫硫： 微生物脫硫是在常壓、低於100℃的溫和條件下，利用生物氧化還原反應脫硫。 20世紀50年代到60年代期間，Ashamed、Leathen、Temple、Zarutina把從煤礦酸性礦脈中分離出的氧化亞鐵硫桿菌引入選煤工藝標誌著微生物脫硫的開始。 1961年Sliverman對該菌種的生理生化特性的研究為微生物脫除黃鐵礦機理研究奠定了基礎。目前，廣泛用於煤脫硫研究的微生物是氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌，以及80年代末期ARCTECH Inc.從自然生物種群中分離出的CB1、CB2。據稱，後兩者對脫除煤中噻吩硫具有特殊的效果。 實驗室微生物脫除煤中FeS 2的研究十分廣泛，並取得了可喜的成績。研究人員用氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌混合種群或其他綜合種群脫除90%以上的黃鐵礦硫。有機硫的微生物脫除研究起步於70年代末。用於脫除有機硫的種群較難培養，處理週期更長，一般脫硫率在10~57%之間。ARCTECH Inc.研究結果表明，微生物有機硫脫除率取決於煤種、顆粒大小、原煤有機硫含量和其他未知參數。 中國在生物和微生物脫硫方面也做了很多工作。早在1984~1986年中國礦業大學就對松藻煤進行了微生物脫硫的研究。8天內黃鐵礦脫除率為70%。現在黃鐵礦脫除率已達到90%，有機硫脫除率約40%，且該法已到中試規模。 儘管實驗室脫硫開展得比較廣泛深入，半工業研究卻很不成熟。只有以1噸/日煤為基礎的半工業化經濟分析才是可靠的。 然而微生物脫硫的工業化面臨著嚴峻的經濟考驗。由於必須向系統提供必要的昂貴的化學物質和反應器，以及處理週期較長，過程需要pH調節等，導致了極高的處理成本，很難工業化。
（三）煤的化學脫硫： 由於化學脫硫具有反應活性高、脫硫率高的特點，近幾年來在實驗室開展了廣泛的研究。目前，化學脫硫主要採用氧化和置換兩種手段。 在120℃~150℃下用鹼液脫除60%~70%的黃鐵礦，但產品有一定量的熱值損失； 在102℃下用1.0 mol / L的FeCl 3從煤中脫除了95%的黃鐵礦； 在30℃的溫和條件下用15%的H 2O 2和0.1 mol / L的H 2SO 4處理泰國煤，2小時脫除了65%的灰分、10%的有機硫、幾乎全部的黃鐵礦及硫酸鹽硫； 實驗室用Co60在氧化條件下對酸性煤漿進行了誘導輻射，脫除了煤中29%的成灰礦物、68%硫酸鹽硫、80%的黃鐵礦硫和67.5%有機硫。 用熔融的NaOH–KOH半小時內脫除了80%~90%的全硫。目前先進的熔融鹼脫硫工藝可以脫除95%以上的成灰礦物和90%的全硫。該工藝不僅能脫除無機硫而且能脫除有機硫，是目前有機硫脫除的最有效方法。微波輻射熔融鹼和煤的混合物可以在很大程度上提高煤的脫硫率，縮短處理時間。 在573~623K下用微波處理煤樣4~6分鐘，去除了90%的有機硫。中國華東化工學院對烏達、新汶、孫村、棗莊原煤進行了微波化學熔融脫硫實驗室試驗。實驗表明，可以脫除原煤中90%以上的黃鐵礦和硫酸鹽硫，而有機硫的脫除率在35%~74%之間。 由於鹼熔法反應條件要求較高，回收鹼液困難，它和氧化法一樣很難短期內投入工業應用。
（四）選擇性油團聚與選擇性絮凝脫硫： 選擇性絮凝脫硫是選擇性分選過程的一種形式，是根據煤和黃鐵礦表面物理化學性質差異進行分選的過程。 該分散劑能選擇地吸附在黃鐵礦表面，而在煤表面吸附量很小，從而實現煤與黃鐵礦的分離。實驗表明：在固體濃度為2.8%以下，採用該分散劑可以去除原煤中71.5%的黃鐵礦。 中國選擇性絮凝也是研究比較多的一種。中國礦業大學的張明旭採用選擇性絮凝劑FR-7A對含硫3.27%的細粒高硫煤樣進行了脫硫實驗，結果發現，在最佳條件下，可以獲得黃鐵礦脫除率為75%的良好指標。中國礦業大學的蔡璋、劉紅纓等對中梁山林東K7煤泥樣進行了實驗，結果表明：黃鐵礦硫脫除率在80%以上，總硫分可降至0.5%以下。 由於選擇性絮凝受洗煤廠的處理量限制，而且絮凝時間長，絮凝物和分散物的分離也需要解決，因此該法目前還無法大規模推廣，不可能在短期內應用於工業化脫硫。而油團聚分選方法一個致命弱點是油耗太高，很難達到工業應用的程度。因此，油團聚方法要在技術經濟上可行，要解決兩個問題：第一是要解決入料的解離度問題；第二是要解決油耗高的問題。
（五）HGMS脫硫工藝研究概況： 在中國，1984年鄧年新用XCQS濕法強磁選機改裝的類高梯度磁選機處理中梁山煤表明，可以從St=6.16%，Ad=30.0%的試料中回收硫分2.08%、灰分21.56%的精煤，精煤產率為66%。1988年樊成剛在1T下用連續型Sala高梯度磁選機處理中梁山精煤，半工業實驗結果表明，精煤產率71.6%下可脫除60.7%的硫和42.5%的灰，處理量為80 kg / h。1993年鄭建中採用CHG---10HGMS處理南桐原煤，半工業實驗表明，精煤產率在60%以上時脫除了70%以上的黃鐵礦硫。 遺憾的是，目前的HGMS一般場強較低，梯度較低，分選槽經常發生堵塞現象，而黃鐵礦的磁化率是普通金屬礦物的1/10–1/100，不能簡單把此類磁選機應用於低磁化係數煤/黃鐵礦的分離，而超導HGMS成本太高，難於工業化。
＜所欲解決之技術問題＞ 本發明人有鑒於上述習知高硫煤脫硫技術之效果不佳及有待改善之缺失，盼能提供一突破性之方法，以提升高硫煤脫硫脫氮之效果，乃潛心研思、設計組製，綜集其多年從事相關產品設計產銷之專業技術知識與實務經驗及研思設計所得之成果，終研究出本發明一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，使高硫煤脫硫脫氮後，總碳的含量增加，品質也得到相應的提升，並且達到精煤的水準。
＜解決問題之技術手段＞ 本發明係有關一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其主要方法係透過將自來水通入高氧化還原電催化水設備中，該高氧化還原電催化水設備係應用本案發明人前所申請大陸實用新型201120312616.4一種連續生成高氧化還原性水的反應器之技術，通過該設備調控將自來水的pH值降至1-2；次將特定比例的pH值1-2酸性電催化水搭配特定的配方浸泡高硫煤中攪拌均勻後開始升溫加熱，只需短暫加熱便可；再於升溫加熱的過程中，酸性電催化水中大量的H +與煤中的硫和氮發生化合反應，產生硫化氫氣體和氨氣，便可有效脫除煤中的硫元素和氮元素，從而提升煤礦品質，並可符合要求。
而前述所產生的硫化氫氣體，將通過管道收集進入超氣態電素流設備進行進一步分解處理，該超氣態電素流設備係為應用本案發明人前所申請大陸發明201310090394.X觸媒電漿和包含其的隧道電漿及201010217588.8一種均勻電場介電質放電反應器兩件專利之技術；由於高硫煤脫硫脫氮後，總碳的含量增加，品質也得到相應的提升，並且達到精煤的水準，進而使原本無法使用的高硫煤能夠轉化為從可再利用的煤。
本發明方法所使用電催化水對煤表面改性之原理說明如下：
1、電子轉移機理 煤粒直接得到電子而進行，其反應歷程為：
（1）醚鍵還原 [化1] RCH 2–O–CH 2R’+4H·+e→R–CH 3+R’–CH 3+H 2O
（2）羥基還原 [化2] ROH+2H ++e→RH+H 2O
（3）羰基還原 [化3] ArR’C=O+2H ++e→ArR’CH 2OH+H 2O
（4）羧基還原 [化4] RCOOH+H ++e→RH+CO 2RCHO+H ++e→RCHO+H 2O RCH 2+H ++e→RCH 2OH RCH 2OH+H ++e→RCH 3+H 2O
2、活潑H·作用機理 首先，電催化水將H 2O電解反應生成活潑的遊離H· [化5] H ++e→H·
然後，活潑H·與煤表面的-OH，-O，＞C=O，-COOH作用： [化6] Ar-OH+H·→[Ar·]+H 2O [Ar·]+H·→ArH [Ar·]+[Ar·]→Ar-Ar
同理，H·與＞C=O，-COOH作用的反應歷程與上述類似。
3、支持電解質的作用 當有HCl作為支持電解質時，反應機理推測為： [化7] [coal] -+H +→[coal]H
總之，在一定電化學條件下，煤表面的改性結果是：煤表面結構中含氧官能團減少，煤表面的吸附氧的含量也減少，從而改善了煤的可浮性；與此同時，煤中的有機物硫被還原成親水性的S 2-，與煤分離，達到脫硫的目的。
電催化水對煤中硫治理原理： 除了煤中有機物中的硫，同時也有無機物的形態，主要以FeS 2呈現。如下方為FeS 2轉化成含硫廢氣原理： [化8] FeS 2+2H+=Fe 2++S↓+H 2S↑ 4FeS 2+11O 2=2Fe2O 3+8SO 2↑ 2H 2S+SO 2=2H 2O+3S↓（歸中反應）
本發明方法對硫化氫的治理說明： 硫化氫的性質： 分子結構：中心原子S原子採取sp³雜化（實際按照鍵角計算的結果則接近於p³雜化），電子對構型為正四面體形，分子構型為V形，H—S—H鍵角為92.1°，偶極矩0.97D，是極性分子。由於H—S鍵能較弱，300℃左右硫化氫分解。 燃點：260℃，飽和蒸氣壓：2026.5kPa/25.5℃，溶解性：溶於水（溶解比例1：2.6）、乙醇、二硫化碳、甘油、汽油、煤油等。 臨界溫度：100.4℃，臨界壓力：9.01MPa。 顏色與氣味：硫化氫是無色、劇毒、酸性氣體。有一種特殊的臭雞蛋味，嗅覺閾值：0.00041ppm，即使是低濃度的硫化氫，也會損傷人的嗅覺。濃度高時反而沒有氣味（因為高濃度的硫化氫可以麻痹嗅覺神經）。用鼻子作為檢測這種氣體的手段是致命的。相對密度為1.189（15℃，0.10133MPa）。 爆炸極限：與空氣或氧氣以適當的比例（4.3%～46%）混合就會爆炸。 可燃性：完全乾燥的硫化氫在室溫下不與空氣中的氧氣發生反應，但點火時能在空氣中燃燒，鑽井、井下作業放噴時燃燒，燃燒率僅為86%左右。硫化氫燃燒時產生藍色火焰，並產生有毒的二氧化硫氣體，二氧化硫氣體會損傷人的眼睛和肺。在空氣充足時，生成SO 2和H 2O。若空氣不足或溫度較低時，則生成遊離態的S和H 2O。
超電素流治理廢氣： [化9] H 2S+e -=H 2↑+S↓ SO 2+e -=O 2↑+S↓ 2H 2S+SO 2=H 2O+3S↓
＜對照先前技術之功效＞ 本發明方法係通過高氧化還原電催化水設備調控將自來水的值降至1-2；並將特定比例的值1-2酸性電催化水搭配特定的配方浸泡高硫煤中攪拌均勻後開始升溫短暫加熱；再於升溫加熱的過程中使酸性電催化水中大量的H +與煤中的硫和氮發生化合反應，產生硫化氫氣體和氨氣，便可有效脫除煤中的硫元素和鋅元素，從而提升煤礦品質，並可符合要求。
本方法之優勢： 1、經濟效益大：通過收集一些廢棄高硫煤再經過處理後，銷售價格能達到100-200元（人民幣）/噸。 2、同時脫除煤中的硫及氮，煤的碳含量會上升，並且省去熱電廠、冶煉廠等用煤大戶在環保設備上大量的投入。 3、高硫煤再生技術運行過程中不會外排有害物質。
本發明係有關一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其主要方法係透過將自來水通入高氧化還原電催化水設備中，通過該設備調控將自來水的pH值降至1-2；次將特定比例的pH值1-2酸性電催化水搭配特定的配方浸泡高硫煤中攪拌均勻後開始升溫加熱，只需短暫加熱便可；再於升溫加熱的過程中，酸性電催化水中大量的H +與煤中的硫和氮發生化合反應，產生硫化氫氣體和氨氣，便可有效脫除煤中的硫元素和氮元素，從而提升煤礦品質，並可符合要求。而前述所產生之硫化氫氣體將通過管道收集進入超氣態電素流設備進行進一步分解處理；由於高硫煤脫硫脫氮後，總碳的含量增加，品質也得到相應的提升，並且達到精煤的水準，進而使原本無法使用的高硫煤能夠再度成為可再利用的煤。
請參閱第一圖及第二圖所示，係本發明方法進行高硫煤中脫硫脫氮之裝置實施例，該裝置包括高氧化還原電催化水設備（1）、熱水蓄水罐（2）、加溫反應爐（3）、氣液分離器（4）、溫濕度控制器（41）、超氣態電素流設備（5）、靜電收集裝置（61）、加濕加溫器（6）、煙囪（7）、輸送帶（8）、尾礦收集器（9）、廢氣收集裝置（91）、循環水回收處理池（11）及中和池（10），本裝置前述各構件之相互連接關係如第三圖所示，待處理之高硫煤由輸送帶（8）輸送進入加溫反應爐（3），該高氧化還原電催化水設備（1）係本案發明人前所申請大陸實用新型201120312616.4一種連續生成高氧化還原性水的反應器之技術，在此不再增加說明，在未加溫前，是透過將自來水通入高氧化還原電催化水設備（1）中，通過該設備調控將自來水的pH值降至1-2之酸性電催化水；次將特定比例的pH值1-2酸性電催化水搭配特定的配方浸泡前所輸入之高硫煤中攪拌均勻後啟動加溫反應爐（3）開始升溫加熱，只需短暫加熱便可；待升溫加熱的過程中，酸性電催化水中大量的H +與高硫煤中的硫和氮發生化學反應，最終反應產生氣體使得硫和氮與煤中的官能團進行分離，產生氣體主要為硫化氫、二氧化硫和氨氣。
加熱的過程產生出來的廢氣經氣液分離器（4）將廢氣中多餘的水蒸氣進行分離，分離的冷凝蒸氣由於廢氣為可溶性氣體，因此需通往循環水回收處理池（11）進行治理，而廢氣繼續進入超氣態電素流設備（5）進行進一步分解處理，該超氣態電素流設備（5）係為本案發明人前所申請大陸發明201310090394.X觸媒電漿和包含其的隧道電漿及201010217588.8一種均勻電場介電質放電反應器兩件專利之技術；請參考該兩案，在此不再增加說明。
硫化氫經超氣態電素流設備（5）分解處理後便會產生多種晶體結構的硫分子，經由加濕加溫裝置（6）使硫的小分子團聚，最後在靜電收集裝置（61）上進行收集，多餘達標的尾氣從煙囪（7）排出。
由於高硫煤脫硫脫氮後，總碳的含量增加，品質也得到相應的提升，並且達到精煤的水準，進而使原本無法使用的高硫煤能夠再度成為可再利用的煤。
前述熱水蓄水罐（2）熱源來自高硫煤加熱過後通入所設管道導入的熱蒸氣，熱水蓄水罐（2）目的在於二次加熱並對高氧化還原電催化水設備（1）所產生之電催化水進行保溫，以便讓電催化水隨時保持備用狀態，同時節約加熱的能源。
中和池（10）的目的在於高氧化還原電催化水設備（1）所同時產生出酸性和鹼性水，為了節約水資源，將鹼性水通往中和池（10）進行中和處理快速還原成中性水，以再次被使用。中和池（10）與循環水回收處理池（11）的水是分開進行。
由於氣液分離器（4）於進行氣液分離的過程，水蒸氣將被冷凝，但所分離的氣體中有可溶性氣體，因此經冷凝的液體將通過管道進入循環水回收處理池（11）進行治理，為了節能環保，冷凝的液體治理完後便可重複再利用。
前述經脫硫脫氮處理之後煤會一同與煤水一起排出通往尾礦收集器（9）中的傳送帶進行傳輸（圖中未示）。煤水和尾礦經由尾礦收集器（9）進行固液分離，產生的高溫蒸氣會被廢氣收集裝置（91）所提供的一個管道及風機（圖中未示）將廢氣收集；分離的煤水會通往循環水回收處理池（11）進行治理並循環使用。
（1）‧‧‧高氧化還原電催化水設備
（2）‧‧‧熱水蓄水罐
（3）‧‧‧加溫反應爐
（4）‧‧‧氣液分離器
（41）‧‧‧溫濕度控制器
（5）‧‧‧超氣態電素流設備
（6）‧‧‧加濕加溫裝置
（61）‧‧‧靜電收集裝置
（7）‧‧‧煙囪
（8）‧‧‧輸送帶
（9）‧‧‧尾礦收集器
（91）‧‧‧廢氣收集裝置
（10）‧‧‧中和池
（11）‧‧‧循環水回收處理池
第一圖為本發明方法進行高硫煤中脫硫脫氮之裝置立體圖。 第二圖為本發明方法進行高硫煤中脫硫脫氮之流程方塊圖。 第三圖為第一圖所示本發明方法進行高硫煤中脫硫脫氮之裝置各構件之相互連接關係方塊圖。 第四圖為各種氮含量與煤階的關係。
(1)‧‧‧高氧化還原電催化水設備
(2)‧‧‧熱水蓄水罐
(3)‧‧‧加溫反應爐
(4)‧‧‧氣液分離器
(41)‧‧‧溫濕度控制器
(5)‧‧‧超氣態電素流設備
(6)‧‧‧加濕加溫裝置
(61)‧‧‧靜電收集裝置
(7)‧‧‧煙囪
(8)‧‧‧輸送帶
(9)‧‧‧尾礦收集器
(91)‧‧‧廢氣收集裝置
(10)‧‧‧中和池
(11)‧‧‧循環水回收處理池

Claims (5)

  1. 一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其主要方法係透過將自來水通入高氧化還原電催化水設備中，通過該設備調控將自來水的pH值降至1-2，次將特定比例的pH值1-2酸性電催化水搭配特定的配方浸泡高硫煤中攪拌均勻後開始升溫加熱，只需短暫加熱便可，再於升溫加熱的過程中，酸性電催化水中大量的H+與煤中的硫和氮發生化合反應，產生硫化氫氣體和氨氣，便可有效脫除煤中的硫元素和鋅元素，從而提升煤礦品質，並可符合要求，而前述所產生之硫化氫氣體將通過管道收集進入超氣態電素流設備進行進一步分解處理，由於高硫煤脫硫脫氮後，總碳的含量增加，品質也得到相應的提升，並且達到精煤的水準，進而使原本無法使用的高硫煤能夠再度成為可再利用的煤，前述依本發明方法進行高硫煤中脫硫脫氮之裝置包括高氧化還原電催化水設備、熱水蓄水罐、加溫反應爐、氣液分離器、溫濕度控制器、超氣態電素流設備、靜電收集裝置、加濕加溫器、煙囪、輸送帶、尾礦收集器、廢氣收集裝置、循環水回收處理池及中和池，待處理之高硫煤由輸送帶輸送進入加溫反應爐，在未加溫前，係透過將自來水通入高氧化還原電催化水設備中，通過該設備調控將自來水的pH值調至1-2之酸性電催化水，次將特定比例的pH值1-2酸性電催化水搭配特定的配方浸泡前所輸入之高硫煤中攪拌均勻後啟動加溫反應爐開始升溫加熱，只需短暫加熱便可，再於升溫加熱的過程中，酸性電催化水中大量的H+與高硫煤中的硫和氮發生化學反應，產生硫化氫氣體和氨氣，而前述所產生之硫化氫氣體將通過管道收集進入超氣態電素流設備進行進一步分解處理，由於高硫煤脫硫脫氮後，總碳的含量增加，品質也得到相應的提升，並且達到精煤的水準，進而使原本無法使用的高硫煤能夠再度成為可再利用的煤。
  2. 如申請專利範圍第1項所述一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其中所述該熱水蓄水罐熱源來自高硫煤加熱過後通過所設管道導入的熱蒸氣，熱水蓄水罐目的在於二次加熱並對高氧化還原電催化水設備所產生之電催化水進行保溫，以便讓電催化水隨時保持備用狀態，同時節約加熱的能源，該電催化水亦可以獨立之電加熱方式加熱。
  3. 如申請專利範圍第1項所述一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其中所述氣液分離器將產生之硫化氫氣體和氨氣及酸性電催化水進行分離，分離過後的液體需進入循環水回收處理池進行治理。
  4. 如申請專利範圍第1項所述一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其中所述氣液分離器亦係為將廢氣中水蒸氣採用冷凝的方式進行回收，氣液分離器於進行氣液分離的過程，液體將被冷凝，但所分離的氣體中有可溶性氣體，因此經冷凝的液體將通過管道進入循環水回收處理池進行治理，為了節能環保，次液體治理完後便可重複再利用。
  5. 如申請專利範圍第1項所述一種高硫煤中脫硫脫氮之方法，其中廢氣收集裝置主要係將治理好本身帶有高溫的煤礦，在排出加溫反應爐的過程會產生大量的水蒸氣和二氧化硫及硫化氫氣體，因此必須加裝封閉環境的廢氣收集裝置予以收集，經脫硫脫氮處理後之煤將會藉由設在尾礦收集器中的傳送帶進行傳輸，並藉廢氣收集裝置所提供的一個管道及風機將廢氣收集，以便將帶有高溫的煤礦的水蒸氣和廢氣抽走收集治理。
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