[发明专利]一种利用微波辐射进行煤炭燃前脱硫处理的系统及方法

说明书

本发明涉及煤炭燃前脱硫技术领域，具体地说，涉及一种利用微波辐射进行煤炭燃前脱硫处理的系统及方法。该系统包括用于对原煤进行破碎的破碎机，用于对破碎后原煤进行粉碎的球磨机，用于对粉碎后原煤进行微波处理的微波反应装置，用于对微波处理处理后原煤进行磁选的磁选装置，用于对磁选后的原煤进行输送的送料带；磁选装置包括横截面呈方形的磁选装置壳体，磁选装置壳体内部左侧设有一级磁选机构，磁选装置壳体内部右侧设有二级磁选机构。该方法基于该系统予以实现。本发明能够较佳地实现煤炭微波脱硫的工业化生产。

技术领域

本发明涉及煤炭燃前脱硫技术领域，具体地说，涉及一种利用微波辐射进行煤炭燃前脱硫处理的系统及方法。

背景技术

煤是有机与无机化合物的混合体，硫在煤炭中存在形态复杂，主要为有机硫和无机硫，有时还包括微量的呈单体状态的元素硫。有机硫以硫醇类、硫醚类、硫醌类、二硫化物、含噻吩环的芳香体系等结构的官能团存在于煤中，无机硫主要以硫化物的形式存在。煤中硫分还会影响焦炭、合成气等工业产品的质量和产量，对生产设备造成腐蚀，因此煤炭脱硫提质对煤炭加工利用和环境保护有重要意义。

基于微波的穿透性和高介电损耗介质的靶向吸收效应，微波技术是脱除煤中微细矿物和有机硫组分的一种方法。微波是电磁波的一种，频0.3～300.0GHz，最初用于雷达、电视等通信技术中，后用于化工、生物和分析测试方面。作为一种新型加热技术，它不仅可以加快反应速度，而且可以促进一些难以发生的反应，在煤炭脱硫领域也有相关应用的报道。微波脱硫主要利用微波的选择性加热，在对煤有机质主体结构破坏较小的情况下，脱除煤中硫分。微波脱硫反应条件温和，反应时间快，易于控制，是一种很有发展前景的煤炭脱硫技术。

国内外对微波脱硫的研究工作很早已开展，微波脱硫主要利用煤中不同含硫组分微波热效应不同这一物理性质。物质吸收微波的能力与本身的介电常数相关，杨笺康等通过介电常数测定表明，煤炭是一种具有复合介电常数的混合物，其中不同组分对微波的吸收能力不同，主要含有机硫的干煤基本能透过不同频率的微波，介电损耗较小，黄铁矿微波吸收能力是干煤的10倍以上。黄铁矿由极性分子组成，在微波场作用下，极性分子产生偶极转向极化，但微波产生的高频交变电场以每秒几亿次的频率高速变向，偶极转向极化要滞后交变电场变向一个角度，这导致材料内部功率的损耗，微波能转化为热能。除了微波功率产生的热效应，极性分子在电磁场偶极转向并定向排列，高速的转向排列使分子运动碰撞加剧，导致体系温度升高。微波的加热是通过对物质极性分子偶极转向极化作用产生的，所以微波会对煤中不同的物质产生不同的热效应。采用穆斯鲍尔光谱分析了煤中黄铁矿在微波照射后形态的变化，在微波的作用下，煤中的FeS2转变成磁性更强的磁黄铁矿（Fe1－xS）和陨硫铁（FeS）。Fe—S键断裂产生的大量S2－不断向表面扩散，硫以稳定的气态产物H2S、SO2或羰基硫（COS）释放出来。对煤粉微波辐照－干法磁选脱硫进行了研究，通过微波选择性介电加热，无机硫脱除率高达84%。利用微波加热的强化作用代替外部热源加热，其优点是选择性强，无温度梯度，升温速率远大于传热速率，对煤有机质结构破坏较小。 微波作用除热效应外，还存在一种由场的作用以及微波本身特性等许多因素引起的非热效应。研究表明微波对煤有机质中含硫化学键可能产生影响。微波对化学反应的影响主要体现在分子能量方面，在一个分子中，分子有电子能量、振动能量和转动能量3个不同类型的能级。从动力学来说，只要能量足够，分子就可以发生能级跃迁，煤中有机硫结构中分子转动能级间的跃迁频率处于1090～1010Hz，微波作用可以使分子产生转动能级跃迁，此时分子会处在一种亚稳态状态，分子极为活跃，分子内部以及分子之间，旧化学键的断裂、新化学键的形成更为激烈。微波辐射过程中产生的一些热量，同时作用于化学键的变化过程中，这些因素可能导致煤分子中含硫化学键的断裂。另一方面，微波作用下极性分子高频定向转动加大了分子之间的有效碰撞，从而加快了反应的进行。微波的作用机理非常复杂，目前尚无确切定论。

微波技术应用于煤炭脱硫，能量利用效率高，可以脱除呈细粒嵌布的硫铁矿硫和有机硫，脱硫效果良好。但现有技术中，缺乏一种较佳的将微波脱硫运用于工业化的微波脱硫系统或设备或方法。

发明内容