范文一:沼气湿法脱硫—南京碳环
科学名词:
中文名词:沼气湿法脱硫
英文名词:Biogas Wet Desulphurization 目录: 1,总述
沼气发电已成为可再生能源利用领域中越来越多被采用的沼气利用方式,但是,沼气中含有的硫化氢(H 2S )组份对管道设备,发电机组均有腐蚀作用。硫化氢(H 2S )燃烧后生成二氧化硫(SO 2)。因此,发电设备尾气中含有的二氧化硫(SO 2)是形成酸雨的主要成份。
2,沼气湿法脱硫的原理
沼气湿法脱硫采用湿式催化氧化脱硫与硫回收工艺,脱硫液为包含碱液和氧化剂(如碳酸钠、络合铁氧化剂)的碱液。在脱硫塔中,脱硫液自塔顶部,经槽式分布器均匀流下,沼气由塔底部进入。在塔体中部,脱硫液与沼气在填料表面进行传质反应,沼气中的H2S 被碱液吸收后在氧化剂作用下以单质硫S 的形态析出,氧化剂如Fe 3+ (络合态) 被还原为Fe 2+ (络合态) 。含有单质硫S 和络合态Fe 2+的脱硫剂,随后被泵入再生塔,在再生塔中,络合态Fe 2+和被O 2氧化成Fe 3+ (络合态) ,恢复脱硫能力,而单质硫悬浮在再生塔顶部的环形塔内,溢流进入泡沫槽。含硫泡沫经离心机过滤、分离出单质硫。完成湿法脱硫过程。
3,沼气湿法脱硫的化学反应式 (1)络合铁脱硫液吸收H 2S
Na2CO 3 +H2S → NaHCO3 + NaHS (2)析出单质硫
2Fe3+(络合态) + HS- → 2 Fe2+ (络合态) + S↓ + H+ (3)络合铁脱硫液还原再生反应
2 Fe2+ (络合态) + 1/2 O2 +H+ → 2Fe3+ (络合态) + OH-
4,沼气湿法脱硫的运行成本和对环境的影响
水(可以是去离子水或低硬度自来水)、络合铁、碱是湿法脱硫的三大消耗品。 再加上电力消耗,构成了沼气湿法脱硫的主要运行成本。
沼气湿法脱硫过程中无废液和废渣的排放,析出的单质硫S (见照片)收集后可以作为化工原料。
5,多种沼气脱硫方法的比较
在实际使用过程中,干法脱硫适用于硫化氢浓度较低的脱硫场合,生物脱硫适用于中低浓度硫化氢且浓度稳定的场合。
沼气的湿法脱硫工艺可以将沼气中硫化氢(H 2S )浓度从10000 ppm 以上一级脱到200ppm 以下,二级脱到200ppm 以下。对硫化氢浓度的变化有很强的调节能力。
范文二:QSDL 32008-2009 沼气湿法脱硫装置
Q/SDL
胜利油田胜利动力机械集团有限公司企业标准
Q/SDL 32008-2009
沼气湿法脱硫装置
2009-09-10发布 2009-09-10实施 胜利油田胜利动力机械集团有限公司 发布
目次
前言...................................................................................II
1 范围.................................................................................1
2 规范性引用文件.......................................................................1
3 术语和定义...........................................................................1
4 产品分类.............................................................................2
4.1 基本参数............................................................................2
4.2 型号编制规则........................................................................2
5 技术要求............................................................................3
5.1 基本要求............................................................................3
5.2 工作条件............................................................................3
5.3 工艺流程............................................................................3
5.4 表面漆层............................................................................3
5.5 防腐层..............................................................................3
5.6 密封性..............................................................................3
5.7 焊缝质量............................................................................3
5.8 安装要求............................................................................3
5.9 脱硫效率............................................................................3
5.10 物料消耗...........................................................................3
5.11 可靠性.............................................................................4
6 试验方法.............................................................................4
6.1 试验条件............................................................................4
6.2 试验和检验项目......................................................................4
6.3 试验方法............................................................................5
7 检验规则............................................................................5
7.1 检验分类............................................................................5
7.2 出厂检验............................................................................6
7.3 型式检验............................................................................6
7.4 验收检验............................................................................6
7.5 检验项目............................................................................6
7.6判断规则.............................................................................6
8 标志、包装、运输和贮存...............................................................6
8.1 标志................................................................................6
8.2 包装...............................................................................6
8.3 运输...............................................................................7
8.4 贮存...............................................................................7 I
前言
本标准的附录A 为规范性附录。
本标准由胜利油田胜利动力机械集团有限公司标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位:山东胜动燃气发电工程设计咨询有限公司。
本标准主要起草人:任淑琼、李荣军、祝传垠、姜立军、牟善详
II
沼气湿法脱硫装置
1 范围
本标准规定了沼气湿法脱硫装置的主要技术参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存和运输的要求。
本标准适用于含有硫化氢的可燃气体湿法脱硫装置。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡注明日期的引用文件、其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB 191 包装储运图示标志
GB 699 优质碳素结构钢技术条件
JB 4710 钢制塔式容器制造、验收
JB/T 5000.3 焊接件通用技术条件
JB/T 5000.12 涂装通用技术条件
3 术语和定义
3.1
湿法脱硫装置
指一种利用碱液将沼气中所含的硫化氢通过化学反应生成单质硫的气体净化装置。主要由脱硫塔、再生槽、贫液泵、富液泵及碱液池等部分组成。
3.2
脱硫塔
指完成气体脱硫过程的部件。
3.3
再生槽
指恢复碱液脱硫能力的部件。
3.4
贫液泵
指给脱硫塔输送碱液的液体泵。
3.5
富液泵
指给再生槽输送碱液的液体泵。
3.6
催化剂
指在脱硫化学反应中,用于提高脱硫反应速度和再生反应速度的化学物质。如PDS 系列产品等。
3.7
脱硫效率
指原料气通过脱硫塔后脱出的硫化氢的量占原料气中硫化氢含量的百分比,其单位为:%。
3.8
碱液池
1
指贫液池、富液池和硫泡沫池的总称。用来储存碱液和单质硫。
4 产品分类
4.1 基本参数
湿法脱硫装置的型号和基本参数见表1。
表1 湿法脱硫装置的型号和基本参数 项 目
型 号
处理气量,Nm 3/h
原料气硫含量,mg/Nm3
脱硫效率,%
进出沼气管径
工作压力,KPa
工作温度,℃
纯碱,kg/kg(H2S)
物料消耗
PDS ,g/kg(H2S)
脱硫塔,kg
净质量
再生槽,kg
外形尺寸 脱硫塔,mm ×mm ×mm 2500 1000×850×5400
2170×2100×3400 3800 1250×1180×6100 2740×2600×4070 1200 ≤1 1800 CL300 ≤300 ≤15000 ≥96 DN125 ≤10 10~
35 ≤1 参 数 值 CL700 ≤700 ≤10000 ≥96 DN150 (L ×B ×H ) 再生槽,mm ×mm ×mm
4.2 型号编制规则
湿法脱硫装置的型号编制方法按图1的规定。
首部 中部 后部 尾部
变型区分号
规格代号
部件名称代号
部件类别代号
图1脱硫装置的型号编制方法
4.2.1 首部:部件类别代号,用“C ”表示。
4.2.2 中部:部件名称代号, 用“L ”表示。
4.2.3 后部:规格代号,表示处理气量能力,单位用“Nm /h”表示。
4.2.4 尾部:变型区分号,用“A 、B 、C ……”进行区分,“A ”表示第一次改进,依次类推。
2
3
示例:
CL300:表示每小时处理300Nm 3沼气的脱硫装置。
5 技术要求
5.1 基本要求
脱硫装置应符合本标准的规定,并应按规定程序批准的产品图样和技术文件制造。
5.2 工作条件
在下列环境条件下应能正常运行:
a )环境温度在0℃~40℃;
b )环境温度低于0℃时,经保温和加热处理。
5.3 工艺流程
脱硫装置试验按工艺流程图2进行。
图2 沼气湿法脱硫装置工艺流程
5.4 表面漆层
表面漆层应牢固、均匀、光亮,不得有起皱和剥落等缺陷,并应符合JB/T 5000.12的规定。
5.5 防腐层
脱硫装置的主要设备脱硫塔和再生槽采用碳钢材料制造时,凡与腐蚀介质接触的内表面需进行防腐处理。内表面涂防腐煤沥青,防腐层应牢固、均匀、光亮,无漏涂缺陷,涂层厚度不低于0.4mm 。
5.6焊缝质量
脱硫装置各焊接部件应牢固,焊缝应均匀,无焊穿、咬边、夹渣及气孔等缺陷,焊渣、焊药应清除干净,并应符合JB/T 5000.3 的规定。
5.7 密封性
脱硫装置中各密封面、管接处和焊缝处,不应漏气和漏水。
5.8 安装要求
脱硫装置安装时应符合下列要求:
a ) 脱硫塔、再生槽体的不铅垂度不应超过1/1000,并在底座周围采用压板加地脚螺栓等方式进行固定。 b ) 脱硫塔和再生槽体,在管路、阀门装配完毕后,应分别以工作压力进行通气和通水检查,通气检查可
用肥皂液,以无气泡为合可格;通水检查以无渗漏为合格。
C )气密性试验应在管路、阀门装配完毕后脱硫剂装填前进行;试验应停压1小时无泄漏。
5.9 脱硫效率
在满足表1规定的气体流量和硫含量的条件下,应能达到铭牌上规定的脱硫效率。
5.10 物料消耗
3
在满足表1规定的气体流量和硫含量的条件下,物料消耗应符合表1中相关的规定值。
5.11 可靠性
在遵守使用维护说明书的前提下,脱硫装置的主要设备脱硫塔、再生槽的使用寿命为五年。
6 试验方法
6.1 试验条件
湿法脱硫装置试验所用测量仪器、仪表及测量位置要求见表2。
表2 湿法脱硫装置试验测量仪器、仪表及测量位置、 参数与符号
沼气压力
沼气温度
沼气流量
碱液压力
碱液(贫液)PH 值 测量位置 在脱硫塔进、出气管处 在脱硫塔进、出气管处 在脱硫塔进口或出口管处 在距贫液泵、富液泵出口300 mm~500mm 的管线上测量 贫液池 测量仪器 U 形压力计 WSS 型双金属温度计 流量计 YTF-100型不锈钢压力表(0-0.6MPa ) PH 计
流量计
硫化氢检测仪或检测管 仪器精确度 ±0.01kPa ±1℃ 0.5级 精度等级:1级 ±0.1PH 0.5级 碱液的流量,(m 3/h) 在距贫液泵出口300 mm~500mm 的水管线上测量 硫化氢浓度 在脱硫塔进、出气管处 ±0.1mg/Nm 3
6.2 试验项目
沼气脱硫装置试验项目见表3,试验方法按6.3的要求执行,试验需测量的参数见表4。 表3 试验和检验项目
本标准章、条号
序号 试验和检验项目
技术要求
1
2
3
4
5
6 表面漆层检查 防腐层检查 焊缝质量检查 密封性试验 脱硫效率检测 物料消耗检测 5.4 5.5 5.6 5.7 5.9 5.10 试验方法 型式试验、检验 出厂试验、检验 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5 6.3.6 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ × × 验收试验、检验 △ × × △ √ √ 试验、检验类型
注:√---进行项目;×---不进行项目;△——选择进行项目
4
表4 测量参数 序号
1
2 检验项目 脱硫效率检测 物料消耗检测 沼气压力和温度 √ √ √ √ × √ √ √ × √ 沼气流量 碱液流量 碱液PH 值 碱液压力 硫化氢 进口浓度 √ √ 硫化氢 出口浓度 √ √ 注:√---进行项目;×---不进行项目
6.3 试验和检验方法
6.3.1表面漆层检验
试验前,按产品图样和相关技术文件要求检查脱硫装置的外观,脱硫装置的涂漆应符合JB/T 5000.12的规定。
6.3.2 防腐层检验
防腐层应牢固、均匀,无漏涂缺陷,涂层厚度不低于0.4mm 。涂漆应符合JB/T 5000.12的规定。
6.3.3 焊缝质量检验
各焊接部件应牢固,焊缝应均匀,无焊穿、咬边、夹渣及气孔等缺陷,焊渣、焊药应清除干净。
6.3.4 密封性试验
6.3.4.1再生槽盛水试验
关闭再生槽底部放水阀,向槽内盛水至环形溢流口。静置一小时后,观察再生槽四周外壁、连接面和焊缝等处,应无渗漏现象;否则,需进行相应处理,直至合格为止。
6.3.4.2 脱硫塔密封试验
将脱硫塔所有对外接口进行密封,其中在进口处的密封盲板上需焊有进气接头,并接好空气压缩机。开启空气压缩机,试验压力为0.05MPa ,历时5min 。然后在各焊缝处涂上肥皂水,观察有无气泡逸出,检查是否有渗漏现象。如有渗漏,须进行相应处理,直至合格为止。
6.3.5 脱硫效率检测
a) 测量脱硫装置的入口和出口硫化氢浓度并记录;
b) 测量脱硫装置的入口或出口的气体流量、压力和温度并记录;
c) 测量碱液pH 值;
c) 根据记录计算出脱硫效率;
d) 结果应符合表1的规定。
6.3.6 物料消耗检测
a) 测量脱硫装置的入口和出口硫化氢浓度并记录;
b) 测量脱硫装置的入口或出口的气体流量、压力和温度并记录;
c) 测量碱液压力、流量和pH 值并记录;
c) 测量单位时间内向系统内投入的碱和催化剂质量;
d) 计算出单位时间内每脱除一公斤硫化氢所消耗的碱和催化剂;
e) 结果应符合表1的规定。
7 检验规则
7.1 检验类别
脱硫装置检验分为出厂检验、型式检验、验收检验。
5
7.1.1 型式检验
有下列情况之一时,应进行型式检验,型式检验的样机为1台。
a )新产品的定型鉴定;
b )当产品的设计、材料改变影响到产品性能。
7.1.2 出厂检验
每台脱硫装置出厂前应进行出厂检验。由质检部门出具产品合格证书。
7.1.3 验收检验
如供货合同中有验收检验要求时,根据双方协议,可在安装现场进行验收检验。
7.2 检验项目
出厂检验、型式检验和验收检验的项目按表3的规定。
7.3 判定规则
7.3.1 型式检验的脱硫装置,各项检验项目均应合格,出现不合格项目时,应进行调整或改进,再次进行型式检验(其项目可由检验部门视情况而定),直至合格为止,否则不能投入批量生产。
7.3.2 每台出厂检验的脱硫装置,各项检验项目均为合格时,判为该装置合格。出现不合格项目时,应调整或改进到合格为止,否则判为该装置不合格。
7.3.3 验收检验的脱硫装置,合同规定的各项检验项目均为合格时,则判该台装置合格。出现不合格项目时,应调整或改进到合格为止,否则为该装置不合格。
8 标志、包装、运输和贮存
8.1 标志
8.1.1 脱硫装置的铭牌上至少应标明以下内容:
a) 制造厂名称、商标和产品执行标准号;
b) 产品名称及型号;
c) 净质量
d) 出厂编号和制造日期。
8.1.2 安全警示标志应明显置于沼气脱硫装置的相应部位。
8.2 包装
8.2.1 脱硫装置包装应安全、牢固可靠、符合环保要求。
包装箱外表面应标明下列内容:
a) 收货单位地址及名称;
b) 产品名称及型号;
c) 外形尺寸(L ×B ×H ),单位mm ;
d) 总质量;
e ) 出厂编号和制造日期;
f ) 制造厂名称;
g ) 注意事项及标志,如“重心”、“吊起位置”等,其图示标志按GB191的规定。
8.2.2 交货时应向用户提供随机携带的全部附件、备件及有关技术文件。技术文件应包括:产品使用维护说明书、合格证及装箱单等。
8.2.3 产品使用说明书一般应包括下列内容:
a)产品型式、型号、主要技术参数及主要结构特征;
b)安装、调试及检查方法;
6
c)使用操作方法和程序;
d)维护、保养方法及故障判断处理方法; e)制造厂认为必要的其他内容。 8.3 运输
脱硫设备各零部件的铁路、公路和水路运输应防止磕碰,防雨防潮。 8.4 贮存
脱硫装置的附属配件应贮存在通风、干燥、无腐蚀性物质的仓库内,若在露天存放时,应有必要的防护措施,防止腐蚀、损坏。
7
附 录 A
(规范性附录) 沼气脱硫装置出厂试验记录
沼气湿法脱硫装置出厂试验记录
设备编号: 试验人员:
检验人员:
试验日期:
8
表A.1 沼气湿法脱硫装置出厂试验记录
型号: 试验日期: 年 月 日 序号 1
检查项目 表面漆层检查
检查内容
表面漆层应牢固、均匀、光亮,不得有起皱和剥落等缺陷
防腐层应牢固、均匀,无漏涂缺陷,涂层厚度不低于0.4mm
各焊接部件应牢固,焊缝应均匀,无焊穿、咬边、夹渣及气孔等缺陷,焊渣、焊药应清除干净 再生槽四周外壁、连接面和焊缝等处,无渗漏现象
4
密封性试验
脱硫塔各焊缝处无渗漏现象
测试结果
结论
2 防腐层检查
3 焊缝质量检查
操作者: 检验员:
9
范文三:沼气湿法脱硫技术研究进展
试 验 研 究
沼气湿法脱硫技术研究进展
1 22222张云飞 ,范晶俊 , 钱燕君 , 李 翔 , 蓝俊斌 , 封 锐
:1.杭州创享环境技术有限公司,浙江杭州 311200;
2.龙游县环境监测站,浙江衢州 324000:
摘要:沼气湿法脱硫是重要的沼气脱硫工艺,本文介绍了沼气湿法脱硫工艺的最新发展,
对新型湿法脱硫的机理和优点进行了阐述, 提出了结合电解电化学和生物学领域的湿法
脱硫技术将成为未来发展的重点。
关键词:沼气脱硫;湿法脱硫;电解电化学;硫回收
中图分类号:X701.3 文献标识码:A 文章编号: 1006-8759(2014)01-0019-03
RESEARCH PROGRESS IN THE WET DESULFURIZATION
TECHNOLOGIES FOR BIOGAS
ZHANG Yun-fei
(Hangzhou Chuangxiang Environmental Technology Co.,LTD. Hangzhou 311200,China)
Abstract: Wet desulfurization technologies for biogas are important technologys. This article
describes some latest developments of wet desulfurization technology, explained the mecha-
nism and disadvantages of wet desulfurization technologies for biogas, Proposed the newdevel-
opments in the area of electroehemisty and biology will be the focus of future development.
Keyword: biogas desulfurization; wet desulfurization; electroehemisty; sulphur recovery
随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛 生生物质能源的广泛使用, 沼气脱硫技术一直是 应用,沼气作为一种可再生的生物质能源,在石化 很多国家环境保护以及能源科技工作者的研究对 能源日益匮乏、低碳理念深入人心的今天,越来越 象,处理方法主要分为干法脱硫、湿法脱硫和生物 受到人们的关注和重视。 城市垃圾、污泥、餐厨、高 脱硫三大类, 其中湿法脱硫技术研究已有 100 年
[3]浓度有机废水等有机废弃物在厌氧发酵生成沼气 多年的历史。 相对于干法脱硫和生物脱硫,湿法 的同时,也会产生有毒有害的硫化氢气体,其含量 脱硫具有反应速度快、效果稳定、抗负荷变化大、 因为发酵原料的不同有所变化, 一般生活类物料 启动方便等优点, 一直以来是科研人员研究的重 发酵产 生 的 沼 气 中 HS 含 量 在 2 000~6 000ppm 2点, 近年来随着电解电化学和生物学领域技术的 [1][4]间。 硫化氢是剧毒的有害物质,空气中含 0.1%的 进步,该领域研究已经有了很大突破。 [2]硫化氢数秒内可使人致命;HS 可以和大部分金 21 沼气湿法脱硫技术概述 属反应,对输气管、仪器仪表、燃烧设备有很强腐
蚀作用, 其燃烧产物二氧化硫也是一种腐蚀性很 湿法脱硫是利用特定的溶剂与气体逆流接触 强的气体,同时进入大气能产生酸雨。 为保证人体 使硫化氢进入液相, 溶剂通过再生后可重新进行 健康和保护大气环境, 延长管道设备等的使用寿 吸收。 湿法脱硫主要分为吸收和再生两部分,流程 命,必须在沼气净化过程中尽早予以进行脱硫。 比较简单,大多数工艺可以直接得到单质硫,有资
源回收的作用。 湿法沼气脱硫投资较大,适用于沼 硫化氢的存在大大限制了沼气作为一种可再 气产生量大、硫化氢浓度较高的大中型沼气工程。 近年来,研究人员也开发了许多改进工艺,一些工 收稿日期:2013-11-06
?20? 张云飞等 沼气湿法脱硫技术研究进展 [4]艺也显示出具有较大的市场竞争力。 充气环境下,硫化物被硫杆菌氧化成元素硫。 硫磺
根据吸收反应机理的不同, 湿法沼气脱硫可 以料浆的形式从生物反应器中析出, 可通过进一 分为物理吸收法、碱液吸收法和氧化还原法等。 物 步干燥成硫磺粉末,或经熔融生成商品硫磺,进行 理吸收法主要为高压水洗法, 利用 HS 溶于水的 资源化利用。 该工艺流程见图 1 所示: 2
性质进行分离, 该方法易受到沼气中二氧化碳的 目前谢尔帕克工艺在全球范围已应用了约 -
影响,脱硫效率不高,一般用于沼气脱碳方面;碱 45 个案例,该技术具有以下优点:工艺流程简单,
占地面积少;在吸收塔中 HS 吸收效率高,工艺安 液吸收法反应稳定,设备条件要求不高,由于再生 2
较难一般适用于深度脱硫,不过随着科技的发展, 全可靠;碱液内部循环,菌种自动再生,不会失活;
能耗低,最少地使用化学溶剂,降低了操作成本; 目前已有科研单位结合生物脱硫技术, 开发出碱
较少的操作人员, 维修费用低;形成亲水性硫磺产 液吸收再生法工艺, 使碱液吸收法重新焕发了活
品, 不会在工艺设备中产生堵塞; 操作弹性大安 力; 氧化还原法具有反应速度快且有硫磺回收的
全。 该工艺生物再生段对温度有一定要求,需要维 特点,一直以来都是业界研究的热点和重点。 根据
以上分析, 本文主要介绍碱液吸收法和氧化还原 持在 30?~40?范围内, 另外生物反应器启动较
难,从而增加了运行成本。 法沼气湿法脱硫技术。
2.2 氧化还原法 2 沼气湿法脱硫技术 氧化还原脱硫法是通过氧化剂将硫化物转化 2.1 碱液吸收法 为单质硫的工艺, 氧化还原法在工程领域的应用 碱液吸收法主要利用酸碱中和反应吸收酸性
气体 HS, 主要有碳酸钠吸收法、 氨水吸收法两 2已经有 100 多年的历史,最初的工艺有 Burkheis-
[6]种,该类方法的主要优点是设备简单、经济。 主要 er、Ferrox、Clund、以及 Manchester 等。 由于以上
方法氧化剂难以再生,不能循环使用,今天这些方 缺点是受二氧化碳的影响, 一部分碳酸钠或氨水 [4]法已经不具有竞争力。 寻找合适的氧化剂作为吸 变成了重碳酸钠或碳酸铵而使吸收效率降低,一
收剂,并且在经过再生后能够循环使用,成为有关 部分由酸碱反应而消耗掉, 因而需要及时补充吸
研究人员的研究目标。 收液且不定期需要排出脱硫吸收液, 从而增加运
2.2.1 萘醌氧化-空气再生法脱硫法 行成本, 浪费了大量原辅材料也可能带来二次环
萘醌是由萘在五氧化二钒存在下催化氧化而 境污染。
成,具有足够高的氧化还原电位,溶于水,性质稳 针对碱液吸收法吸收液难再生的缺陷, 荷兰
定,常温下不升华、不挥发,在作为氧化剂氧化硫 帕克公司结合生物脱硫法开发出一种 碳 酸 钠 吸 [3]化氢的过程中不受二氧化碳的影响。 其工艺流程 收+生物再生的工艺--谢尔-帕克 :Shell-Paques:
见图 2 所示。 脱硫技术。
谢尔-帕克:Shell-Paques:脱硫技术工艺原理 如下:含 HS 的沼气进入气体洗涤塔里,与含硫细 2
菌的苏打水溶液进行充分接触,HS 溶解在碱液 2 中并随碱液进入生物反应器中。 在生物反应器的
图 2 萘醌氧化-空气再生法脱硫法工艺流程
反应原理为:
吸收过程:
HS(g)?HS(aq) 22
萘醌(aq)+ HS(aq)?萘酚(aq)+ S(s)? 2
再生过程:
O(g)?O(aq) 22
萘酚 (aq)+ O(aq)?萘醌(aq)+HO(aq) 22
该技术优点是抗干扰、脱硫效率高,对温度没
图 1 谢尔-帕克:Shell-Paques:脱硫技术流程
该技术工艺流程见图 3 所示。 有什么要求, 常温下即可达到 99%以上的净化效
3+日本科学家 Fuji 提出了 Fe盐强酸性脱硫剂 果, 在国外该技术已应用在化工厂和炼油厂尾气
3+2+为代表的硫化氢脱硫制氢工艺,采用 Fe/Fe作氧 脱硫中,但数量不多,主要原因是项目建设成本较
化吸收剂,间接电解法由硫化氢制取氢气和硫磺, 高,另外脱硫分离会造成一定量的萘醌损失,而萘
醌价格高昂,从而导致运行成本高。 投资和运行成 溶液中在 65?、18g FeCI,以 200ml/min 的速度通 3
本的问题导致萘醌法脱硫并没有得到广泛应用。 5 min,硫磺的产率达 95%。 然后用电解 入硫化氢 2+3+的方法将 Fe氧化成 Fe送回吸收反应器,并在阴 2.2.2 HPAS 氧化-空气再生法脱硫法
[8]HPA 氧化-空气再生法吸收液为 NaPMoO极回收了氢气。 日本学者後藤正幸、野口裕司、水 31240
和 NaCl,NaCO,以及 NaNO组成的混合物溶液, 田进等提出三氯化铁氧化硫化氢并通过电氧化还 233
该混合液呈弱碱性, 性质稳定, 起作用的成分为 原的可行性,并进行深入研究,提出采用石墨电极 NaPMoO, 碳酸钠和氯化钠的作用是提高吸收 31240并通过特殊设计, 增大电流氧化效率, 成功实现
2+3+效率和再生效率;该吸收液具有特殊的电荷分布, Fe?Fe, 并提出通过监测处理过程 pH 值变化 具有合适的氧化还原电位, 很容易将 HS 氧化为 2实现电氧化还原强度的自动控制, 对工艺反应各
[9]单质硫。 经过絮凝、重力分离后得到硫污泥。 脱硫 环节进行了深入的研究。
后的吸收液采用空气接触氧化塔再生, 使得吸收 目前国内对电化学再生法沼气脱硫技术的相 液可以循环使用。 关研究甚少, 哈尔滨工业大学鄂利海教授及辽宁
目前该工艺尚未得到实际应用, 其反应机理 石油化工大学雒怀庆教授研究较为系统, 两位教 方 面 已 经 研 究 清 楚 , 推广中遇到难题为 授较早关注了石油化工及天然气中 HS 气体的净 2NaPMoO产量很少,价格昂贵,且同样存在吸收 31240 化, 研究了采用氧化吸收方法处理含硫化氢气体
, 需要不断补充吸收剂以保证系统 剂流失的问题回收硫磺, 同时利用电解再生反应制取氢气的新 的正常运行。 合理解决吸收剂成本和流失问题后, 型电解工艺, 确定在气液比为 1、 吸收液温度为 [7]该技术才有望得到推广。 3+70?、Fe浓度为 0.801 mol/L 和填料层高为 84cm 2.2.3 三氯化铁吸收-电化学再生脱硫法 的 情 况 下 , 混 合 气 体 中 的 HS 可 由 进 气 的 23+33Fe具有独特的化学性质,不但具有足够高的 3800mg/m。 降低到出气的 7.6mg/m,去除率接近 氧化还原电位,还具有很好的絮凝结晶性质,另外 100%; 提出了采用陶瓷隔膜代替离子交换膜,提 3+Fe溶液廉价易得,所以利用三氯化铁作为吸收剂 高了隔膜的使用寿命; 提出了控制电解程度的一 脱硫技术倍受研究人员的关注。 随着近年来电解 体式电解槽结构, 并通过实验研究了不同条件下 电化学技术的普及和应用, 直接采用电极板的电 阴极和阳极的电流效率, 并对实验结果进行了分 2+3+化学反应将 Fe氧化为 Fe,实现吸收液的再生成 [9]析,为工业化设计提供了一定的依据。 为可能。 三氯化铁吸收-电化学再生脱硫技术首先 该技术是一种能源化和资源化高度耦合的技 由日本学者发现并进行系统研究, 该技术原理如 术,将腐蚀设备、污染环境的 HS 转化为硫磺和氢 2下: 气, 实现资源化和能源。 全过程吸收液基本无损
吸收过程:HS(g)?HS(aq) 22耗,且补充来源广 、 成本低; 吸收液再生清洁 、 方
3+2+HS(aq) + Fe(aq)--Fe(aq) + S(s) ? 便2、快速,除耗电外不消耗任何其他化工原料,且 2+3+再生过程:Fe(aq)-2e?Fe(aq) (阴极反应) 电解电耗不高;整个工艺的各个环节容易控制,可
在常温下进行。
3 总结和展望
随着世界石油化工能源的日益枯竭, 以及绿
色低碳、可持续发展观念的日渐深入人心,沼气作
为可再生能源和生物质能源的重要组成部分,其
应用越来越广泛。 沼气脱硫是沼气资源化利用需 :下转第 29 页: 图 3 三氯化铁吸收-电化学再生脱硫法工艺流程
35(1): 288-292. [16] M.-J. Lazaro, R. Moliner, I. Suelves, et al. Characterisation of
[11] 庞通,刘建国,林伟等. 藻类生物燃料乙醇制备的研究进展[J]. tars from the co-pyrolysis of waste lubricating oils with coal[J]. Fule,
渔业现代化,2012, 39(5): 63-71. 2001,80(2):179-194.
[12] Michael A, Borowitzka. Commercial production of microalgae: [17] M.J Lázaro, R. Moliner, I. Suelves. Co -pyrolysis of a mineral
ponds, tanks, and fermenters [J]. Progress in Industrial Microbiology, waste oil/coal slurry in a continuous-mode ?uidized bed reactor [J].
1999, 35: 313-321. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2002,65(2): 239-252. [18]
王家胜,张景宜,李贵顺等. 高炉瓦斯泥自还原反应试验研究 [J]. [13] Junqing Cai, Yiping Wang, Limin Zhou, et al. Thermogravimet-
ric analysis and kinetics of coal/plastic blends during co-pyrolysis in 河南冶金,2011, 19(4): 9-11.
nitrogen atmosphere [J]. Fule Processing Technology, 2008, 89 (1): [19] 宋永辉,折建梅,兰新哲等. 微波场中低变质煤与油页岩的热
21-27. 解[J]. 煤炭转化,2012,35:2::22-26.
[20] Miao Zhenyong, Wu Guoguang, Li Ping et al. Investigation into [14] S. Sharma, A.K. Ghoshal. Study of kinetics of co -pyrolysis of
coal and waste LDPE blends under argon atmosphere[J]. Fule,co 2010, -pyrolysis characteristics of oil shale and coal [J]. International
Journal of Mining Science and Technology, 2012, 22: 245-249 89: 3943-3951.
[15] V. Kríz, O. Bicakova. Hydrogen from the two-stage pyrolysis of [21] 何德民〃煤 、 油页岩热解与共热解研究[D]〃大 连 : 大 连 理 工 大
学,2006〃 bituminous coal/waste plastics mixtures [J]. International Journal of
Hydrogen Energy, 2011, 36(15): 9014-9022.
?????????????????????????????????????????????
:上接第 21 页:
[1] Sosuke Nishirmw a,Motoy ~ Yoda〃Removal of hydrogen sulfide 要突破的瓶颈, 随着国家绿色低碳战略的日渐形
from an anaerobic biogas using a bio-seruber [J]〃War Sci,1997(36): 成, 之前不被人重视的沼气脱硫市场的面纱渐被 149-356. , 一个总规模 500 亿以上新行业即将进入快 掀起[2] Syed M A〃,Hemhaw P〃F〃Efect oftube size on performance of 速发展期。 afrxed-film tubular bioreactorfor conversion ofhydrogen sulfide to el-
传统的沼气脱硫工艺已很难满足要求, 新兴 emental sulfur[J]〃Water Research,2003,37:1932-1938〃
[3] JacksoYu〃An Advanced Method of Hydrogen Sulfide Removal 的生脱硫技术主要为国外所掌握, 且受限于微生
from Biogas[J]〃Sci Industr Res,1998,16:98-103. 物的活性,很难满足高负荷变化的厌氧工艺。 为解 [4] 胡明成, 龙腾瑞等〃 沼气脱硫技术研究新进展 [J]. 中国沼气, 决以上问题, 研究人员在传统的湿法脱硫技术基 2005,23:1: :17-20〃 础上进行了创新和改良, 使湿法脱硫技术重新焕 [5] 郑民纲〃我国湿式脱硫技术介绍[J]〃煤气与热力,1982,2(2):11- 发了生机, 一些工艺已显示出广阔的市场应用前 13〃
景,尤其以三氯化铁吸收-电化学再生脱硫法和谢 [6] JacksoYu〃AnAdvancedMethod ofHydrogen SulfideRemoval from
Biogas[j]〃Sci Industr Res,1998,(16c):98-103〃 尔-帕克 :Shell-Paques: 脱硫技术最为先进和可
[7] Rui Wang〃Investigation Oil a New Liquia Redox Method for H2S 靠,可在充分保证净化效率的同时,实现硫磺资源 Removal and Sulfur Recovery with Heteropoly Compound[J]〃Separa- 的回收。 其中三氯化铁吸收-电化学再生脱硫法可 tion and Purification Technology,2003,(31)111- 121〃 将硫化氢转化为硫磺和氢气, 可同时实现其他工 [8] 水田进, 饭田博. 硫化水素 N 处理 H 与水素制造. Petrotech (
艺所不能实现的能源化和资源化。 相信随着生产 日) , 1990, 13( 4) : 299.
[9] Noguchi H., etal.. Method for Disposal of Hydrogen Sulfide with 性试验的进一步深入,沼气脱硫将不再成为难题。
Sulfur Recovery[P]. JP 1996,7(3):36-42.
参考文献 [10] 鄂利海 周定,等.电化学间接氧化法处理 HS 气体 的 研 究[J]. 2
化工环保,2001,12(1),6-11.
范文四:行业资料沼气湿法脱硫—南京碳环
科学名词:
中文名词:沼气湿法脱硫
英文名词:Biogas Wet Desulphurization
目录:
1,总述
沼气发电已成为可再生能源利用领域中越来越多被采用的沼气利用方
式,但是,沼气中含有的硫化氢(HS)组份对管道设备,发电机组均有2
腐蚀作用。硫化氢(HS)燃烧后生成二氧化硫(SO)。因此,发电设备22
尾气中含有的二氧化硫(SO)是形成酸雨的主要成份。2
,沼气湿法脱硫的原理 2
沼气湿法脱硫采用湿式催化氧化脱硫与硫回收工艺,脱硫液为包含碱液
和氧化剂(如碳酸钠、络合铁氧化剂)的碱液。在脱硫塔中,脱硫液自
塔顶部,经槽式分布器均匀流下,沼气由塔底部进入。在塔体中部,脱
硫液与沼气在填料表面进行传质反应,沼气中的H2S被碱液吸收后在氧
3+2+化剂作用下以单质硫S的形态析出,氧化剂如Fe (络合态)被还原为Fe
2+(络合态)。含有单质硫S和络合态Fe的脱硫剂,随后被泵入再生塔,
2+3+在再生塔中,络合态Fe和被O氧化成Fe (络合态),恢复脱硫能力,2
而单质硫悬浮在再生塔顶部的环形塔内,溢流进入泡沫槽。含硫泡沫经
离心机过滤、分离出单质硫。完成湿法脱硫过程。
3,沼气湿法脱硫的化学反应式
(1)络合铁脱硫液吸收HS2
NaCO +HS ? NaHCO + NaHS 2323
(2)析出单质硫
3+-2++ 2Fe(络合态) + HS ? 2 Fe (络合态) + S? + H
(3)络合铁脱硫液还原再生反应
2++3+- 2 Fe (络合态) + 1/2 O +H ? 2Fe (络合态) + OH 2
4,沼气湿法脱硫的运行成本和对环境的影响
水(可以是去离子水或低硬度自来水)、络合铁、碱是湿法脱硫的三大消耗品。 再加上电力消耗,构成了沼气湿法脱硫的主要运行成本。
沼气湿法脱硫过程中无废液和废渣的排放,析出的单质硫S(见照片)收集后可以作为化工原料。
5,多种沼气脱硫方法的比较
干法脱硫 湿法脱硫 生物脱硫
设备结构 简单 复杂 复杂
运行能耗&费用 高 低 低
操作工艺&控制 简单 简单 苛刻
运行能耗 低 中等 中等
设备投资 低 较高 高
技术成熟度 高 高 中等
环境友好 有脱硫剂更换 无二次污染 部分H2S被转
移到液相中
2-的SO 4
在实际使用过程中,干法脱硫适用于硫化氢浓度较低的脱硫场合,生物脱硫适用于中低浓度硫化氢且浓度稳定的场合。
沼气的湿法脱硫工艺可以将沼气中硫化氢(HS)浓度从10000 ppm以上一2
级脱到200ppm以下,二级脱到200ppm以下。对硫化氢浓度的变化有很强的调节能力。
范文五:湿法脱硫
3.1.1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺
石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺[6]是当今世界各国应用最多和最成熟的湿法工艺, 该工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂, 石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时, 石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内, 吸收浆液与烟气接触混合, 烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除, 最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴, 加热器加热升温后, 由增压风机经烟囱排放, 脱硫渣石膏可以综合利用。
石灰石(石灰)/石膏湿法脱硫主要特点如下:
(1) 脱硫效率高;
(2) 引进早,技术成熟,可靠性高;
(3) 对煤种变化的适应性强;
(4) 系统复杂,占地面积较大,一次性建设投资相对较大;
(5) 吸收剂资源丰富,价格便宜;
(6) 脱硫副产物便于综合利用;
(7) 后期处理复杂,二次污染严重;
(8) 脱硫系统无法快速响应锅炉负荷的变化运行;
(9) 粉尘排放浓度较难满足要求;
(10) 整个系统物料处于浆状,制浆、喷淋系统易结垢、堵塞,工艺复杂,系统管理、维护费用较高。
3.2 脱硫工艺比较
表3-1 脱硫工艺比较
特性
SO2脱除率(%)
使用的吸收剂
脱硫副产品的处炉内喷钙 35~50% 石灰、石灰石 灰场堆放、土地回喷雾干燥 85~90% 石灰 灰场堆放、土地回LIFAC 75~85% 石灰石粉 灰场堆放、土地回CFB 90%以上 石灰/石灰石 灰场堆放、土地回
置与利用
对电厂现有设备
的影响 埋 由于灰量增加,除埋 烟道中可能有积埋 烟气性质变化对埋 烟气性质变化对除尘器有影响,烟
道中可能有积灰,
锅炉水冷壁空预
器积灰增加。 尘器效率应提高,灰,烟气压降增加 除尘器有影响,烟对烟气压降影响最小 道中可能有灰, 烟气压降增加
对电厂的发电机
组和设备运行的
影响 锅炉水冷壁管有结焦的可能,空预器堵塞,粉尘排放
增加,电耗增加很电耗有中等程度增加,耗水量有中等程度增加,脱硫灰综合利用待开电耗有中等程度增加,耗水量有中等程度增加,脱硫灰综合利用待开
发 电耗有中等程度增加,耗水量有中等程度增加,脱硫灰综合利用待开发 少,无废水排放,发
飞灰综合利用困
难
运行经验 已有商业化运行,已有成熟的商业
供应厂商不多 运行经验,有几个
供应商可供货
费用 约为机组投资3%,约占机组总投资
运行费用高 8% 已投入商业化运行,仅有一家供应商供货 约占机组总投资5% 已投入商业化运行,有几个供应商供货 约占机组总投资6%
3.3 脱硫工艺的确定
根据以上的分析,并结合云南滇东电厂的实际情况,该电厂机组容量较大
(4×600MW),并是新建工程项目,对烟气除尘和脱硫要求较高,均要求达到95%以上。炉内喷钙适用于300MW以上的电厂,故不适用于云南滇东电厂;喷雾干燥法脱硫工艺脱硫效率较低,系统机械传动部件较多,而故障率较高,占地面积大,且到目前为止尚无用于600MW机组脱硫的先例,也不适用于云南滇东电厂;而湿式石灰石—石膏法脱硫技术具有工艺最为成熟、运行可靠性最高、吸收剂资源广泛、成本低廉、反应速度快、设备简单、脱硫效率高、钙利用率高、其废渣可抛弃也可作为石膏回收、对高硫煤脱硫率可达90%以上、对低硫煤脱硫率可达95%以上、适用煤种及机组范围广﹑运行稳定、适合水源较充足地区及大
型燃煤电站安装使用等优点,该工艺最大的优势在于国产化水平高,这对降低工程成本和运行费用非常的重要,而且已经在600MW机组得到商业运行。当燃煤含硫量大于1%,钙硫比等于1时,脱硫率可达98%以上,排烟温度在55℃左右,经过GGH加热后,能够满足本工程的要求。
综上所述,石灰石-石膏湿法烟气脱硫在该自备电厂新建脱硫项目中体现了较为明显的优势,比其他脱硫工艺更加适合该电厂的具体情况。因此,该方案采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺进行该电厂4×600MW工程的新建脱硫装置。
3.4 本设计采用的脱硫系统
脱硫系统工艺采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺,系统主要由:烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统等组成。其基本工艺流程为:锅炉烟气经电除尘器除尘后,通过增压风机、GGH降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中,以便脱除S02、HCl和HF,与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏(CaSO4·2H2O),并通过石膏浆液泵排出,进入石膏脱水系统。浆液池底部进行搅拌,防止浆液中的固体成分沉积结垢。经过净化处理的烟气流经吸收塔顶部的两级除雾器除雾,在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。最后,洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。
3.5 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统
3.5.1 烟气系统
锅炉出来的烟气经过电气除尘器除尘后,依次经过引风机和增压风机增压后进入气气换热器(GGH)的冷却侧降温,然后进入吸收塔系统除去SO2,再经过气气换热器(GGH)的加热侧升温后,通过烟囱排入大气[8]。
烟道设有旁路系统。进出口挡板门为双挡板型式,在脱硫系统运行时打开。旁路挡板门也为双挡板型式,在吸收塔系统运行时关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时,入口挡板和出口挡板关闭,旁路挡板全开,烟气通过旁路烟道经烟
囱排放。
3.5.2 SO2吸收系统
烟气由进气口进入吸收塔的吸收区,在上升过程中与石灰石浆液逆流接触,烟气中所含的污染气体绝大部分因此被清洗入浆液,与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除,处理后的净烟气经过除雾器除去水滴后进入烟道。
吸收塔内烟气上升流速为2.5~5m/s并配有喷淋层,每组喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔上流区的横截面。喷淋系统采用单元制设计,每个喷淋层配一台与之相连接的吸收塔浆液循环泵[23]。
每台吸收塔配多台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定。
吸收塔排放泵连续地把吸收浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。通过排浆控制阀控制排出浆液流量,维持循环浆液浓度在大约8-25wt%。
脱硫后的烟气通过除雾器来减少携带的水滴,除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm3。两级除雾器采用传统的顶置式布置在吸收塔顶部或塔外部,除雾器由聚丙烯材料制作,型式为折流板型,两级除雾器均用工艺水冲洗。冲洗过程通过程序控制自动完成。
3.5.3 石灰石浆液制备系统
浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式。不同的制浆方式所对应的设备也各不相同。至少包括以下主要设备:磨机(湿磨时用)、粉仓(干粉制浆时用)、浆液箱、搅拌器、浆液输送泵。
每个系统设置一个石灰石浆液箱,每塔设置2台石灰石浆液供浆泵。吸收塔配有一条石灰石浆液输送管,石灰石浆液通过管道输送到吸收塔。每条输送管上分支出一条再循环管回到石灰石浆液箱,以防止浆液在管道内沉淀。
3.5.4 石膏脱水系统
石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。
石膏旋流站底流浆液由真空皮带脱水机脱水到含90%固形物和10%水分,脱水石膏经冲洗降低其中的Cl-浓度。滤液进入滤液水回收箱。脱水后的石膏
经由石膏输送皮带送入石膏库房堆放,后由螺旋卸料装置卸至汽车运输。
3.5.5 供水和排放系统
1.供水系统
从电厂供水系统引接至脱硫岛的水源,提供脱硫岛工业和工艺水的需要。工业水主要用户为:除雾器冲洗水及真空泵密封水。冷却水冷却设备后排至吸收塔排水坑回收利用。
工艺水主要用户为:
① 石灰石浆液制备用水;
② 烟气换热器的冲洗水;
③ 所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。
2.排放系统
FGD岛内设置一个公用的事故浆液箱,事故浆液箱的容量应该满足单个吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求,并作为吸收塔重新启动时的石膏晶种。
吸收塔浆池检修需要排空时,吸收塔的石膏浆液输送至事故浆液箱最终可作为下次FGD启动时的晶种。事故浆液箱设浆液返回泵(将浆液送回吸收塔)1台。
FGD装置的浆液管道和浆液泵等,在停运时需要进行冲洗,其冲洗水就近收集在各个区域设置的集水坑内,然后用泵送至事故浆液箱或吸收塔浆池。
5.3.2 吸收塔尺寸设计计算
1. 吸收塔塔径
吸收塔截面积A=
吸收塔塔径: D=
2. 吸收浆液量
工程设计中吸收区的高度一般是指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离,该高度按照烟速和停留时间确定。原烟气与吸收液中吸收塔内反应时间2~5s,取5s,吸收区高度为:
h=νt=3?5=15m Q2160000=200m3 3?3600ν=4Aπ=4?200=15.9m,取16m 3.14
液气比与脱硫效率有关,一般在8~25 L/m3,取20L/m3,所需的吸收浆液量为:
V=2160000×20=43200000L/h=43200m3/h
3. 氧化槽
吸收液在氧化槽内停留时间一般为4~7min,取4min,则氧化槽容积为: V=43200×4/60=2880m3
设计氧化槽直径为D=20m,
氧化槽高
H=VπD2
4==9.17m,圆整后H=10m 3.14?202
4
4. 喷淋层
设计中喷嘴选择螺旋喷嘴,喷嘴流量一般为30~80m3/h,设计每个喷嘴流量为54 m3/h,则所需喷嘴个数为:n=43200/54=800个
本设计采用螺旋喷嘴,各层喷嘴之间上下空间上错开布置。根据喷嘴的设置要保证浆液的重叠覆盖率至少达到170%~250%,即喷嘴顶端下0.9米处的锥形喷雾覆盖面积乘以每层的喷嘴数应能覆盖170%~250%的吸收塔截面积。根据所选的喷头数量,在塔内均匀布置,用喷洒角90°的喷头,层间高差为1.7米时,其喷洒覆盖率按直径为1.8米布满塔的圆面积。
喷淋塔一般选用2~6个喷淋层,每平方米安装0.7~1个喷嘴,设计每平方米一个,每层需安装个数为150个,则吸收塔内喷淋层数为:
n’=800/150=4.99层,圆整后取5层
喷淋层的层间距一般为为0.8~2米,本设计中喷淋层的层间高差根据国外离心式喷雾喷头经验,按1.7米设计。则喷淋层高度为h4=5×1.7=8.5m
5. 氧化系统
根据经验,当烟气中含氧量为6%以上时(本设计的含氧量为5.93%,与6%极为接近),在吸收塔喷淋区域的氧化率为50~60%,本设计取50%。采用枪式氧化分布技术,在浆液池中氧化空气利用率为25%~30%,因此,浆液池中需要的
理论氧气量为(喷淋区氧化率取50%,浆液池中空气利用率取30%):根据化学反应方程,氧化1摩尔二氧化硫需用0.5摩尔氧气。
氧化空气量的计算[29]:
V=Cso2?Q?ηs?0.25Kg
ρO?0.212
式中:Cso2—进入FGD系统入口的SO2含量(干标),mg/Nm3;
Q—进入吸收塔入口的烟气量,Nm3/h;
ηs—脱硫效率,%;
ρO—氧气的密度,1.429Kg/m3。 2
可知,吸收1Kg SO2并生成石膏,理论需氧量为0.25 Kg,则实际需理论空气量为:
V=2377?2160000?0.96?0.25=4063.5Nm3/h 1.429?0.21
而实际氧化空气的利用率为25%~30%,实际所需的氧化空气量为: 4063.5/(25%~30%)=1015.9~1219.1Nm3/h
5.3.3 吸收塔附属设备的选型
1. 除雾器
脱硫后的烟气通过除雾器来减少携带的水滴,除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm3。本设计中除雾器垂直布置在吸收塔内部顶端,除雾器形式选择则流板除雾器。折流板除雾器具有结构简单,对中等尺寸和大尺寸液滴的捕捉率高,压降比较低,易于冲洗,具有敞开式结构便于维修和费用较低等优点,最适合湿法FGD系统除去烟气中的水雾。除雾器由阻燃聚丙烯材料制成。为防止设备停用后喷嘴堵塞,除雾器装设有工艺水冲洗系统。
本设计中,吸收塔设两级除雾器,第一级除雾器接触的烟气含液体量较多,板片上有较多的浆液要冲除,因此第一级板距稍宽些30~75mm。第二级除雾器为了尽可能多地去除雾滴,提高除雾效率,板距通常较窄20~30mm。两级除雾器间距为1.5m,第一级除雾器与吸收塔最上层喷淋母管间的距离为2m,第二级除雾器背面至吸收塔或烟道截面开始变窄处距离为1m。
2. 除雾器冲洗系统
除雾器冲洗系统的作用是定期冲洗掉除雾器板片上捕集的浆体、固体沉积物,保持板片清洁、湿润,防止叶片结构和堵塞流道。第一级除雾器设计上下两层冲洗水,第二级除雾器只设迎风面冲洗水。第一级迎风面的冲洗水流量应为1.0 L/s·m2,第一级背面和第二级迎风面的冲洗水流量应为0.34 L/s·m2[26]。
3. 循环浆液泵
循环浆液泵将吸收塔反应罐内的石灰石浆液送至喷嘴,每台循环浆液泵对应一层喷淋层,则每座吸收塔供需6台泵(5用1备)。
循环浆液泵选择离心泵,卧式,泵的壳体采用球墨铸铁+橡胶内衬,叶轮用防腐耐磨材料制成。按浆液中氯离子含量4 g/L进行选材。吸收塔循环浆液量43200m3/h,每台循环浆液泵流量为 V=43200/5=8640m3/h。
型号:FWPF800-933离心泵
流量:10653m3/h
扬程:31.5m
数量:6台(5运1备)
输送介质:30%浓度石灰石浆液
4. 吸收塔排浆泵
石膏浆液排出泵为离心泵,泵的壳体采用球墨铸铁+橡胶内衬,叶轮用防腐耐磨材料制成。每台吸收塔设2台石膏浆液泵(1运1备)。
吸收塔排出石膏浆液量为:
W=172×2160000×2377×96%/(64×20%)=66.23t/h
浆液密度为
V=M1120Kg/m3,吸收塔石膏浆液流量为
ρ=66230Kg/h3=59.1m/h 31120Kg/m
吸收塔排出泵型号:Y2255-4离心泵
流量: 315 m3/h 功率: 37KW
转速: 1480r/min 扬程: 23m
5. 氧化风机
氧化系统采用喷管式系统,氧化空气被注入到搅拌机桨叶的压力侧。一部分HSO3-在吸收塔喷淋区被烟气中的氧气氧化,另一部分的HSO3-在反应池中被氧化
空气完全氧化。
根据石膏的产量选择氧化风机[19]规格如下:
型号:T6D250C罗茨风机 升压:107.4Kpa 流量:4236 m3/h 数量:6台(4运2备)
转速:1170r/ min
5.3.4 吸收塔高度的计算
1. 烟气进口底部至浆液面的距离h2
考虑浆液鼓入氧化空气和搅拌时液位有所波动;入口烟气温度较高,浆液温度较低可对进口管底部有些降温影响;加之,该区间需接进料管;一般将这个高度定位800~1200mm。本设计选定这个高度为h2=1200mm。
2.烟气进出口高度h3
烟气一般水平进入吸收塔,水平引出,而且横截面积随容量增大。另外吸收区路程短使得吸收区烟气速度分布难以均匀。为使烟气均匀通过,采用以下几个措施:①采用较大的烟气进出口宽高比,进口宽度占到塔径的80%以上;②进口向下倾斜6℃~10℃
根据工艺要求的进出口气流速度(一般为12m/s~18m/s)而定进出口面积。 本设计选取进出口流速18m/s,则烟气进出口截面积=
圆整后取34㎡。
进出口宽度设计为塔径的80%,则进出口宽度=0.8×20m=16m
则进出口高度h3=34/16m=2.12,圆整取进出口高度为2.2m
3.最上层喷浆管与第一段除雾器的高度差h4
根据喷浆后雾滴大小及烟气上升流速考虑,这个高度值一般为3m~3.5m,本设计选取h4=3.5m。
4.烟气出口距除雾器距除雾器最上端冲洗水管距离 2160000=33.33m2,3600?18
取h5=0.5m。
则计算该吸收塔总的高度= h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8=28.1m ,圆整取28m。
5.3.5 吸收塔附属部件设计
(1) 浆段和除雾器段的塔体相当部位安装直径为φ1000mm的安装孔;
(2) 塔顶设置一快式排气孔,直径为φ500mm,以便于停车检修时迅速排出塔顶不聚集的烟气以保证检修人员的安全;
(3) 塔体上部设置一800mm×1000mm的清扫门。
5.4 浆液制备系统的设计计算
5.4.1 浆液制备系统的选择
石灰石浆液制备系统的作用是:储存石灰石粉、配制吸收剂浆液、向吸收塔供给吸收剂浆液,保证吸收浆液的pH值。
石灰石浆液制备系统有湿式制浆系统和干式制浆系统。本设计选用湿式制浆系统,湿式制浆系统结构简单,占地面积小,设备发生故障的可能性大为降低。一般干粉制浆系统的初投资比湿式制浆系统高20%~35%。虽然湿式磨粉机比干式磨粉机的电能高,但就整个系统而言,湿式制浆比干式制浆运行费用要低8%~15%,而且湿式制浆对石灰石粉和粒径的调节更方便。
5.4.2 主要设备的计算
本设计采用每两台炉公用一套石灰石制浆系统的方案,即共设计两套制浆系统。
不设单独的石灰石磨制系统,采用直接购买石灰石粉进行配制。粒径为φ20mm的石灰石粉由卡车直接卸入卸料斗,由振动给料机送入石灰石粉仓内,石灰石粉仓的容积应满足两台炉6天运转的石灰石粉消耗量的储存。
根据物料横算可知,每台吸收塔系统消耗的石灰石量为4.89/h,则两台吸收塔系统的石灰石消耗量为9.78t/h。
1. 石灰石粉仓的体积
设计该石灰石储存仓可储存6天的石灰石消耗量,则石灰石块仓的体积:(查得石灰石的堆积密度为2700kg/m3)
9.78?103?24?63
V仓= =522m3
2700kg/m2. 石灰石粉仓的尺寸确定
设计石灰石块仓上部圆柱体直径为φ8m,则上部圆柱体的截面积为S=
∏
?(8m)2=50.27m2 4
V522m3
=10.38m,则上部圆柱体的高度H==圆整后取上部圆柱体的高度2
S50.27m
为11m。.
粉仓顶部设有库顶布袋除尘器,块仓的下部为两圆锥体,两圆锥体的直径分别为φ4m,锥角设为60°,高度为3m,石灰石粉仓采用钢筋混凝土混合结构,下部椎体采用16Mn钢板制作。 3. 石灰石浆液储存罐
每套系统设置1座石灰石浆液箱,共2座.。设计使浆液储存罐可存储工况条件下10小时浆液用量,则浆液池的体积=
4.89t/h?2?10
=265m3。设计浆液
30%?1230
储存罐内直径为φ6m,通过计算浆液池高度=265÷∏×4÷36=9.37m。圆整,并使浆液罐上部留有0.5米余量,最终取浆液罐高为10米。每座石灰石浆液箱设有一台搅拌机,防止浆液沉淀。
4. 石灰石湿式球磨机的设计计算与选型
根据《石灰石-石膏法烟气脱硫工程设计规范》,当两台机组共用一套吸收剂制备系统时,每套系统宜设置两台石灰石湿式球磨机及石灰石浆液旋流器,且单台设备出力按设计工况下的石灰石消耗量的75%选择。
①本设计所使用的石灰石浆液含固量为30%,查得含固量为30%的石灰石浆液密度为1230kg/m3。由上可知,湿式球磨机每小时处理的石灰石重量为设计工况下石灰石消耗量的75%,石灰石量=4.89t/h×2×75%=7.4t/h。
②根据石灰石的设计资料,计算石灰石中含水率W=100%-(93.66%+2.48%+0.85%+0.84%+1.12%)=1.1%
③干燥物料的重量=1.23t ×30% =0.369t。水分重量G(总水)=1.23t×(1-30%)=0.861t,已计算得石灰石本身含水率为1.1%,则形成1立方米浆液所需要的石灰石重量G(石灰石)=G(物干)(/1-1.1%)=0.369t/98.9%=0.3731t。则形成1立方米泥浆需加工艺水量G(水)=G(水总)-G(物水)=0.861t-0.3731t×1.1%=0.857t。则料水装填比=G(物)/G(水)=0.3731/0.857=1/3.14。即每1吨石灰石制备成浆液要消耗工艺水3.14吨,然后形成密度为1230kg/m3、含固量为30%的石灰石浆液。
④根据湿式球磨机每小时处理的石灰石量为7.4t,则泥浆总质量=
7.4t/h?(1-1.1%)
=24.67t/h,即所需要球磨机的生产能力为24.67t/h。
30%
选择型号为MSGT-3268的湿式球磨机,其基本参数如下所示: 筒体直径 3600mm; 通体长度 7500mm; 同体有效容积 6880m3; 主电动机功率 ≤100KW;
生产能力 27t/h。
5. 石灰石浆液旋流器的设计选型
①由球磨机的选型可知,该浆液旋流器要处理的浆液量为24.67t/h,转换为体积流量,Q浆液=24.67×1000/1230 (m3/h)=20.06(m3/h)。
②含固量为30%的浆液,其石灰石粒径一般应至少达到90%通过325目的筛子,平均粒径为10微米至20微米。
由上面的参数选择型号为FX-180的水力旋流器。其处理能力为20至30 m3/h。
5.5 其他系统设备设计选择
5.5.1 增压风机
增压风机布置在气—气换热器(GGH)的上游、运行在干工况下。其型式为动叶可调轴流式,带液压动叶可调控制器。增压风机包括电机、控制油系统、润滑油系统和密封空气系统。可变的叶片间距控制流量及压力。
增压风机烟气流量(取10%裕量) V=2160000×(1+10%)=2376000m3/h 增压风机出口压力为 1.0~3.0 kpa 增压风机入口压力为 -0.4 kpa 脱硫岛各段烟气阻力见表5-4:
表5-4 脱硫岛各段阻力
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名称
风机前烟道阻力 风机入口烟气挡板阻力
风机后烟道阻力 烟气流经吸收塔阻力 烟气流经除雾器阻力 净烟气烟道阻力 净烟气烟道挡板阻力 旁路挡板阻力 总阻力
单位 Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa
压力损失 217 30 353 815 185 479 30 30 2137
增压风机压力P=2137×(1+20%)=2567 Pa
式中20%为压力富裕量。 增压风机选择[19]:
型号:ASN—3000/2000动叶可调轴流风机
流量:850000m3/h 负荷范围:25%—1.0%
效率:87.42% 布置方式:垂直进风,水平出风 压力:2700 Pa 转速:990r/min
5.5.2 搅拌器
搅拌器是用来搅拌浆液防止沉淀,吸收塔搅拌器还有将氧化空气破碎成气沫与浆液充分混合的作用,使亚硫酸钙向硫酸钙的氧化过程进行的更快、更充分。搅拌器采用侧进式,分上下两层,上层使浆液中固体物质与氧化空气接触,加强浆液氧化反应(亚硫酸根氧化率可达99.8%),下层使浆液中的固体物质保持在悬浮状态,避免沉淀。
搅拌器外壳:铸铁外壳及顶部通过法兰联接在驱动器上,底部用螺栓固定在搅拌器的支座上。螺栓材料为碳钢外镀1.4529不锈钢涂层。
轴密封:采用非冲洗单向作用的机械密封系统,密封圈由SIC制成,O型圈由氟橡胶制成,接触浆液部分为1.4529不锈钢材料制成,有机械密封关断装置。
轴:用刚性联轴器与齿轮箱输出轴连接,采用1.4529不锈钢制成。 转轮:三叶,通过销钉和螺母安装在轴的末端,采用双层浇铸材料制成,轮转速为190-280r/min。
变速箱:变换搅拌器的转速,使搅拌液面变化最小速度大于40m/min。
5.5.3 石膏处置系统
从反应罐送至一级脱水设备的浆液固含量大约是10wt%~30wt%,设计为15wt%。而真空皮带过滤机生产的石膏饼含水量大约是8%~12%,设计为10%。
吸收塔排出石膏浆液量:
W1= M(石膏晶体)×qs×n(SO2) ×η/64×10-6÷Ss
=172g/mol×2377mg/m3×2160000m3/h×96%/(20%×64)=66.23t/h 脱水石膏产量:
W2=M×qs×η/64×Sg =172×2377×2160000×96%/(99%×64)=14.7t/h 滤液水量=66.23—14.7=51.53t/h
qs——干标烟气量,Nm3/h; Ss——浆液固含量,%; Sg——石膏饼固含量,%。
石膏脱水系统设置两级脱水,一级水力旋流器, 二级真空皮带压缩机。 设计石膏在储仓中停留时间为5天,石膏密度为2.61g/cm3,则储仓体积应为:
V=
14.7?1000
×5×24×1=675.86m3,取V=700m3
2610
设计储仓高h1=7m,则:A1=V/h1=700/7=10m2,设计为矩形储仓。则: 储仓尺寸为:长×宽×高=10m×10m×7m。
5.5.4 废水排放系统和处理系统
两套脱硫装置设置一套废水排放和处理系统。根据脱硫工艺的要求,脱硫系
统需要排放一定量的废水以维持吸收塔浆液适当的氯离子浓度。石膏浆液旋流器的一部分溢流液送至废水水箱,经废水旋流器浓缩废水,废水旋流器的底流液返回吸收塔,含有1.2%固体颗粒的溢流液经废水输送泵送至废水处理系统,处理达标后排放。
5.5.5 浆液排放与回收系统
两套脱硫装置公用一套浆液排放与回收系统。吸收塔浆池需要排空进行检时,塔内浆液通过排浆泵排入事故浆液池。在吸收塔重新启动前,通过泵将事故浆液罐中的浆液送回吸收塔,因此事故浆液池最小体积应能容下浆液池中所含浆液量。
设计事故浆液池高H=20m,直径D=
4V4?43200
==32m πH3.14?20
5.5.6 工艺水耗量的计算
脱硫除尘岛的工艺水包括两部分,即石灰石浆液制备用水和吸收塔烟气冷却水。
1. 石灰石浆液用水量
根据物料平衡式可知,石灰石浆液用水量为产生石膏量的2倍。
Q水=2?W石膏?M谁÷MCaSO4?2H2O 则: Q水=2×58.8×172=12.3t/h 2. 吸收塔烟气冷却水
吸收塔烟气冷却水是将烟气的温度降低到反应温度一般为脱硫后烟气露点以上20~30℃,通常为75℃。
根据热平衡可以得到:
Q冷却水=Q放÷C'
式中
Q冷却水
— 吸收塔冷却水量,t/h; — 烟气的放热量,t/h;
Q放
C' — 水的单位重量吸收热,kcal/kg。
可以简化计算:
Q放=Vnomal?C烟气?(Tin-Tout) 式中:Vnomal —烟气量,Nm3/h;
C烟气 — 烟气比热,烟气比热与烟气温度有关系,但简化计算中可取
烟气比热为0.3kal/(Nm3℃);
Tin、Tout — 分别表示吸收塔入口和出口烟气温度,℃。
C'=q?(T2-T1)+q' 式中:q — 水的温升热,为0.1kal/(kg℃);
q' — 水的蒸发热,为540kcal/kg; T1 — 水加入温度,℃; T2 — 水反应后温度,℃。
则:Q放=2160000?0.3?(116-55)=395.28?105kcal/h
C'=0.1?(70-25)+540=544.5kcal/kg
因此,吸收塔冷却水量为:
Q冷却水=395.28?105÷544.5=72.6t/h 由公式:
Q总=Q水+Q冷却水 则用水总量:
Q总=12.3+72.6=84.9t/h
水的密度为1000kg/ m3,则流量为V=M/1000=84900/1000=84.9 m3 设计2座工艺水箱,工艺水箱的容积为:150m3
尺寸为:长×宽×高=5×5×6 m
3
9.3 设备一览表
表9-1 设备一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
名 称 静电除尘器
吸收塔 增压风机 循环浆液泵 石膏浆液泵 石灰石浆液泵 氧化风机 搅拌器 喷嘴 除雾器 工艺水箱 石灰石浆液箱 石灰石粉仓 石膏储仓 事故浆液池
规 格 型 号
长×宽×高=26×20×20m 吸收区D=16m H=15m 氧化罐D=20m H=10m ASN-3000/2500动叶可调轴流风机
FWPF800-933离心泵
Y2255-4离心泵 ZQB型轴流潜水泵 T6D250C罗茨风机 叶轮转速为190-280r/min
螺旋喷嘴 折流板式
长×宽×高=5×5×6m D=6m H=10m D=8m H=11m 长×宽×高=10×10×7m 高20m,直径32m
备 注 卧式(4台) 逆流喷淋空塔 5层喷淋层
流量:2230000m3/h 流量:10653m3/h 流量:315m3/h 流量:45000 m3/h 流量:4236 m3/h 侧进式,上下两层 流量54m3/h,710个
上下两级
2座 2座 2座 2座 2座
第9章 工艺布置
9.1 脱硫装置的平面布置
脱硫设施布置应满足一下要求: (1) 工艺流程合理,烟道短捷; (2) 交通运输方便;
(3) 充分利用主体工程公用设施; (4)合理利用地形和地质条件; (5)节约用地,工程量少、运行费用低;
(6)方便施工,有利维护检修;
(7)符合环境保护,劳动安全和工业卫生要求。
9.2 浆液管道布置要求
(1)浆液管道设计时应充分考虑工作介质对管道系统的腐蚀与磨损,一般应选用衬胶、衬塑管道或玻璃钢管道。
(2)浆液管道开关阀宜采用蝶阀或隔膜阀,调节阀宜采用陶瓷球阀,调节阀后应考虑防磨措施,如加装陶瓷短管。
(3)浆液管道应有排空和停运自动冲洗措施。
(4)管线综合布置应根据总平面布置、管内介质、施工及维护检修等因素确定,在平面及空间上应与主体工程相协调。
(5)自流浆液管道应留有足够的坡度。
(6)管线布置应短捷、顺直,并适当集中,管线与建筑物及道路平行布置,干管宜靠近主要用户或支管多的一侧布置。
(7)相邻的平行衬胶或衬塑管之间应错开法兰,法兰和相邻管道外表面应留有最小30mm的间隙,法兰和平壁设施应留有最小70mm的间隙,方便安装检修。
(8)脱硫装置区的管线除雨水下水道和生活污水下水道外,其它宜采用综合架空方式敷设。支架高度应与主体工程相协调,过道路地段,净高不低于5.0m;低支架布置时,人行地段净高不低于2.5m;低支墩地段,管道支墩宜高出地面0.15m~0.30m。
(9)脱硫装置区内的浆液沟道当有腐蚀性液体流过时应做防腐处理,废水沟道宜做防腐处理,室外电缆沟道盖板应做严格的密封处理。
转载请注明出处范文大全网 » 沼气湿法脱硫—南京碳环