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郑州博威机械对窑炉煤气湿法脱硫的技术探讨
时间:2020-07-29

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窑炉煤气也称为燃炉煤气,其生产过程主要通过煤的气化工艺加工而成,由于其生产和使用成本比重油、轻油、天然气、液化石油气等低,再加上目前两段式煤气发生炉技术的日臻完善,有效地稳定了后段的焙烧工艺,因此被广泛应用于钢铁、铸造、玻璃、陶瓷、石灰、水泥等行业。

1 窑炉煤气发展前景概述

从气化工艺分依次出现单段炉热煤气、单段炉冷煤气、两段炉热煤气和两段炉冷煤气技术。

窑炉煤气生产所用的原料主要是烟煤、褐煤和兰炭等,但无论什么煤种,煤气中都会含有H2S气体(含量范围在0.5-6g/Nm3),随着国家环保对SO2气体排放要求的进一步严格,窑炉煤气湿法脱硫工艺便应运而生。

2 工艺流程

两段式煤气发生炉产生的煤气分为上段煤气和下段煤气,上段煤气经电捕焦除焦油后到间冷器;下段煤气经除尘器除尘、酚水蒸发器换热、风冷器自然降温后与上段煤气在间冷器混合,上下段煤气在间冷器混合后利用循环冷却水间接降温并分离出酚水,煤气经降温后再经过电捕轻除去煤气中的轻油,再经过风机加压后送至脱硫系统。

经风机加压后的煤气,在管道输送过程中,经管道除焦器除焦后,进入洗涤塔,在洗涤塔内,用间冷器分离下来的酚水降温、洗涤煤气,除去煤气中夹带的焦油雾、粉尘等杂质。工艺流程简图见图1。

经除尘、降温、除焦油后的煤气,从脱硫塔底部进入脱硫塔,与从脱硫塔顶部喷淋下来的脱硫液逆流接触,利用脱硫液中的吸收剂脱出煤气中的H2S气体(根据工艺要求可设置一级、二级或三级脱硫塔),净化后的煤气送至下工段使用。

吸收H2S后的脱硫液(此时称为富液)从脱硫塔底部排出后,进入富液槽,再由富液泵升压,经喷射器后进入再生槽,在再生槽内进行硫泡沫的浮选和脱硫催化剂的氧化再生,再生后的脱硫液(此时称为贫液),经液位调节器进入贫液槽,再经贫液泵进入脱硫塔循环使用。

在再生槽浮选出的硫泡沫经泡沫高位槽和泡沫泵进入过滤机,过滤后的清液返回脱硫系统继续使用,滤饼进熔硫釜加工成硫磺销售或直接销售滤饼。工艺流程简图见图2。

窑炉煤气脱硫在生产管理方面应注意以下几点:

(1)脱硫前气体的预处理

焦油、粉尘含量高,温度高是窑炉煤气的三大特点,也是影响脱硫工艺的主要因素。其主要危害是:①影响硫泡沫的聚合和浮选,严重造成堵塔;②影响催化剂的再生,增加净化材料的消耗;③副盐增长速率加快,影响溶液质量和脱硫效率。

焦油作为窑炉煤气生产的副产物,其经济效益也不容忽视,焦油产量一般占用煤的4-6%。主要与所用煤种和气化温度有关。除焦、除尘的设备主要有:电捕焦、洗涤塔和管道除焦器,所以作为管理人员在生产过程中应关注电捕焦的电压、洗气塔的水量及管道除焦器的运行情况等,确保达到良好的除焦除尘效果。

(2)脱硫单元

脱出煤气中H2S,保证出口H2S合格,是脱硫的根本目标,也就是说在保证安全的前提下,提高脱硫效率和气体净化度是脱硫单元的首要任务。

本单元易出现的问题主要有:①脱硫效率不高;②脱硫塔运行周期短(堵塔)。

影响脱硫效率和脱硫塔运行周期的主要因素有:①设计工艺条件的选择(循环量、气体流速、温度);②设备配置情况;③内件的安装质量;④脱硫液成份的控制;⑤操作管理(碱液制备、催化剂添加);⑥生产过程的控制(硫泡沫的浮选、循环量、温度、压力、设备运行状况等)。

(3)再生单元

湿法脱硫的再生工艺分喷射再生和高塔再生,对于窑炉煤气脱硫大部分企业都采用塔喷射再生工艺,喷射再生的关键设备是喷射器。

喷射器选型和使用效果的好坏直接影响到吸气量、催化剂的再生和硫泡沫的浮选。

为了降低副盐的生成速率,在脱硫液进喷射器前设置富液槽,富液槽的设置主要是为了降低富液中的HS-含量,降低副盐的增长速率,这就需要在脱硫液进再生槽前有足够的停留时间,满足催化剂氧化HS-的反应,从副盐增长角度看,富液槽越大越好,但富液槽大也有弊端:a.占地面积大,设备投资大;b.富液停留时间长,易形成硫泥沉积在底部,硫回收率降低;

(4)硫回收单元

硫回收率是判断脱硫系统运行是否正常的一个重要指标。影响硫回收率的因素很多,主要有:①清液夹带;②塔内填料积硫;③各槽积硫;③副盐生成等。

硫回收主要有间歇熔硫工艺和连续熔硫工艺,有的企业设置硫泡沫过滤配套间歇熔硫工艺是不错的选择,不但节约熔硫蒸汽,还避免了高温熔硫对脱硫液的破坏,降低副盐生成速率。

过滤机配套间歇熔硫的工艺流程简图见图3。

(5)副盐提取单元

副盐的生成是伴随脱硫过程进行的,尽管我们可以通过选用优质的催化剂、优化设备配置和工艺管理可以降低副盐的生成速率,但副盐的累计增加是不可避免的,当副盐累积到一定程度就会影响脱硫工艺,所以必须对脱硫液进行排液置换或提盐处理。

副盐对脱硫的影响:①影响脱硫效率;②影响硫泡沫的聚合和浮选;③增加净化材料的消耗;④增加设备腐蚀。

3 几点建议

3.1 窑炉煤气湿法脱硫目前一个比较突出特点是:现场气味大,这些气味主要来自洗气塔的洗涤水池、再生槽顶部、贫、富液池顶部、酚水池、焦油池、地下池等。建议:

①对循环洗涤水的冷却由凉水塔风冷改为换热器间冷。

②对焦油池、酚水池、洗涤水池、贫富液槽、地下槽等要封闭设计,并在顶部开孔将挥发的气体集中回收,作为气化剂经风机进煤气发生炉燃烧。

③洗气塔的洗涤水要定期置换(送焦油池处理或进焚烧炉)

3.2 酚水较多,处理难度大。酚水量主要与煤中水分有关,一般占用煤量的5%左右。对于一个70000Nm3/h煤气站,每天酚水量约为30m3左右。现在有的企业对10-20%酚水进行焚烧处理,剩余的部分酚水进行换热、气化处理,但仍有部分酚水过剩需要处理。酚水处理成本高,难度大是本行业污水处理的焦点问题,所以企业迫切需要投资少、运行费用低酚水处理技术。建议:

①大多数酚水是从间冷器冷凝生产,含焦油、粉尘等杂质较多,所以必须先对酚水进行沉降处理,顶部浮选出的焦油回焦油池,底部的粉尘等定期清理。

②处理后酚水经过滤后,进换热器与发生炉下段的煤气进行换热产生蒸汽。产生的蒸汽经分离水分后与空气一起作为气化剂进发生炉。

③脱硫洗气塔的洗涤水也含酚类物质,这部分水最好能做到简单处理循环使用,以不影响脱硫工艺为目标,以达到热量平衡和水平衡。

4 结语

尽管目前窑炉煤气湿法脱硫已取得了一定成绩,但是还有许多问题需要我们去解决,只要大家共同努力,献计献策,积极探索和研究新技术、新工艺、新设备,持续优化设备配置和工艺条件,会随着脱硫技术的进步、设计管理及操作经验的丰富会进一步得到完善和提高。

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