随着现代工业的迅猛发展,煤、石油、天然气等化石能源大量消耗,特别是煤炭燃烧产生的SO2、H2S等污染性气体,对环境、社会造成严重危害。日前,褐煤、长焰煤等低阶煤资源成为煤炭能源利用的重要方向。随着我国煤炭产能逐渐西移,低阶煤开发规模变大,中东部和南方地区采深增加,煤质越来越差,原煤的硫分增加。提高低阶煤的燃烧效率,减少燃煤污染性气体排放,实现环保、高效利用,已经成为我国政府、企业和学术界共同关注的问题。本文采用微生物脱硫和化学催化技术,针对低阶煤进行减排、助燃研究,并根据实验结果进行了中试工艺设计。本文对低阶煤生物脱硫过程中脱硫菌种、脱硫周期、煤粉粒度以及脱硫气氛等影响因素进行了优化实验,并发现脱硫工艺条件为:温度为30℃,初始pH=2,煤浆浓度为10%,接种量为10%,转速为150rpm/min,煤粉粒度为80目,通入CO2的气体流量为30ml/min的脱硫气氛下,嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌混合共同脱硫时,测得低阶煤中硫化铁硫脱除率约为90%。采用SEM、IR、XRD、XPS、BET、TG等多种物化表征手段对脱硫前后煤表面结构变化进行分析,并以生物脱硫过程中（煤中硫化铁中）Fe的脱除量（摩尔量）为基准,采用等体积浸渍法引入Mn、Fe、Ni、Cu、Ce、Ca等的金属硝酸盐作为助燃催化剂,对脱硫前后煤的燃烧性能进行对比研究。初步确定在脱硫煤中添加0.1%的燃煤复合催化剂（主要化学组成为Cu（NO₃）₂-38.4%、Fe（NO₃）₃-8.0%、Ce（NO₃）₂-3.5%、Mn（NO₃）₂-25.3%、Ca（NO3）2-5.0%）时,脱硫后低阶煤的着火温度降低了约10℃,总硫减排量达到约60%。根据实验结果,设计了一套5000t/a的低阶煤生化协同助燃减排中试工艺,工艺流程包括配料工段、脱硫工段、化学助燃固硫工段以及尾气处理工段。粉碎筛分后的低阶煤在生物反应器中脱硫,经压滤机过滤得到的脱硫低阶煤在输送装置上负载燃煤复合催化剂;负载燃煤复合催化剂的脱硫煤进入煤粉炉进行燃烧供能（供热）,产生的烟气经冷却、除尘后,进入脱硝塔完成脱硝操作,剩余尾气达到排放标准后,用引风机导入生物反应器中实现CO2的回收利用。根据前述的工艺流程对生物反应器、脱硝塔进行了设备设计,对设计的低阶煤生化协同助燃减排工艺进行了环境影响、安全性、经济性评价分析。