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沼氣脫硫塔系統(tǒng)是為沼氣發(fā)電、鍋爐燃燒等定向設(shè)計(jì)的工藝。它結(jié)合沼氣使用的實(shí)際需求，對(duì)沼氣進(jìn)行系統(tǒng)的脫硫、脫水等凈化處理。該系統(tǒng)按照工藝分為三大類：干法脫硫系統(tǒng)、濕法氫氧化鈉脫硫系統(tǒng)、濕法碳酸鈉脫硫系統(tǒng)。
沼氣脫硫塔系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行順序：
沼氣脫硫塔系統(tǒng)
沼氣作為一種能源,在使用前必須經(jīng)過(guò)凈化,使沼氣的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求?！稓夤こ碳夹g(shù)規(guī)范》NY/T1220.2-2006規(guī)定,沼氣低熱值>18MJ/m3,沼氣中H2S質(zhì)量濃度<20mg/m3,沼氣溫度<35。沼氣凈化主要包括脫硫、脫水和過(guò)濾。
脫硫:沼氣作為能源利用時(shí),要求H2S的質(zhì)量濃度符合有關(guān)要求,否則對(duì)管道、設(shè)備(如鍋爐、沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)等)有腐蝕作用。脫硫方法有干法脫硫、濕法脫硫、水噴淋脫硫等。
脫水:水分與沼氣中的H2S反應(yīng)產(chǎn)生氫硫酸,腐蝕管道和設(shè)備;水分凝聚在檢查閥、安全閥、流量計(jì)、調(diào)節(jié)器等設(shè)備的膜片和隔膜上,影響其準(zhǔn)確性;水分能增大管道的氣流阻力;水分能降低沼氣的熱值。脫水方法有冷凍法、吸附法、化學(xué)反應(yīng)法等。
過(guò)濾:沼氣中含有雜質(zhì),尤其在消化池運(yùn)行初期或消化狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)雜質(zhì)較多。因此,進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)前一般應(yīng)采取過(guò)濾措施。濾網(wǎng)可設(shè)在沼氣管道上,一些發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)備內(nèi)部也設(shè)有濾網(wǎng),應(yīng)定期清洗。
脫硫工藝的選擇：
干法脫硫
干法脫硫中常見(jiàn)的方法為常壓氧化鐵脫硫法。在常溫常壓下沼氣通過(guò)脫硫劑床層,沼氣中硫化氫與活性氧化鐵接觸,生成硫化鐵和硫化亞鐵。然后進(jìn)行再生,含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸,當(dāng)有水存在時(shí),鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化為氧化鐵和單質(zhì)硫。這種脫硫、再生過(guò)程可進(jìn)行多次,直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其他雜質(zhì)覆蓋而失去活性為止。一旦脫硫劑失去活性,需將脫硫劑從塔內(nèi)卸出,攤曬在空地上,然后均勻地在脫硫劑上噴灑少量稀氨水,利用空氣中的氧,進(jìn)行自然再生。
氧化鐵的脫硫反應(yīng)如下:
Fe2O.3H2O 3H2S→Fe2S3 6H2O
Fe2O3.3H2O 3H2S→2FeS S 6H2O
氧化鐵的再生反應(yīng)如下：
脫硫劑一次裝入后,平時(shí)不需維護(hù),當(dāng)出口沼氣的硫含量超標(biāo)時(shí),應(yīng)更換脫硫劑。更換出來(lái)的脫硫劑可以再生,再生的次數(shù)與脫硫劑的品質(zhì)有關(guān),一般可以再生2~3次。
濕法脫硫
濕法脫硫有直接氧化法、化學(xué)吸收法、物理吸收法。目前國(guó)內(nèi)常用的主要是直接氧化法脫硫,將硫化氫在液相中氧化成單質(zhì)硫,流程比較簡(jiǎn)單,可以直接得到單質(zhì)硫。這種方法主要用于處理硫化氫濃度較低而二氧化碳濃度較高的氣體。這種脫硫方法的缺點(diǎn)是溶液吸收硫化氫的硫容量低,因此溶液循環(huán)量大、回收硫的處理量大。適用于脫硫量<10t/d的氣體。
濕法脫硫反應(yīng)如下:
原料氣進(jìn)入脫硫塔底部,通過(guò)塔內(nèi)填料層時(shí),與塔頂噴淋而下的脫硫液(堿液)逆流接觸,堿液吸收硫化氫生成NaHS,塔頂出來(lái)的凈化氣中硫化氫質(zhì)量濃度下降到20mg/m3,脫硫氣體由塔頂流出,經(jīng)氣液分離后進(jìn)入下一工序。吸收了硫化氫的溶液經(jīng)循環(huán)泵送入再生槽進(jìn)行再生,再生后溶液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器進(jìn)入脫硫塔頂部循環(huán)使用。
干濕結(jié)合法脫硫
干濕結(jié)合法脫硫效率高,管理一體化,綜合運(yùn)行費(fèi)用低,保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)單,設(shè)備壽命長(zhǎng)、運(yùn)行可靠,脫硫劑價(jià)格低廉,可將脫硫脫水置于一體,設(shè)備可*連續(xù)進(jìn)行脫硫、脫水。用pH值來(lái)控制一級(jí)脫硫效率。采用干法脫硫進(jìn)行二級(jí)脫硫,使脫硫率提高到99.8%。
與干法脫硫相比,干濕結(jié)合法脫硫運(yùn)行費(fèi)用低,但因設(shè)備復(fù)雜,需要較高的運(yùn)行維護(hù)操作水平。
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