长春东狮集团 窑炉煤气湿法脱硫技术探讨

窑炉煤气也称为燃炉煤气,其生产过程主要通过煤的气化、干馏等工艺加工而成,由于其使用成本比重油、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。

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。

为了进一步提高对窑炉煤气湿法脱硫技术的认识,在此以两段式发生炉配套湿法脱硫工艺为例进行技术交流和探讨。

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、循环水冷却器降温、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,

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。

目前窑炉煤气配套湿法脱硫工艺全国范围也有几十套装置,但由于运行时间较短,无论在设计、配套设备、技术管理、操作经验等方面还不十分完善,在某些方面还或多或少存在一些不足,也正是因为这些问题,使“新兴”的窑炉煤气湿法脱硫工艺还达不到像焦炉煤气和半水煤气脱硫的长期稳定运行要求。

再者,任何新技术在工业化的应用上都伴随着持续改进、不断优化的过程,出现问题和不足也属正常现象,关键是我们要查处存在的问题和不足并及时改进,才能保证窑炉煤气湿法脱硫长期稳定运行。经过近几年笔者在湿法脱硫走访与技术服务过程中,总结窑炉煤气湿法脱硫工艺主要存在如下问题和不足:

(1)煤气中焦油、煤灰含量高,进入脱硫液后影响到催化剂的再生和硫泡沫的聚合。

①煤气发生炉上段温度控制偏高,有时会超过120℃,高温煤气进入电捕焦会使电捕焦除焦效果下降,大量焦油雾随煤气进入到间冷器,也影响到间冷器的冷却效果,所以煤气进入二级电捕焦时效果也会下降,造成进入脱硫系统的煤气中焦油含量较高;

②降温、除尘设备选型不合理,尤其是降温设备,冷却面积较小,达不到理想的降温效果;

③降温、除尘设备的工艺设计不合理,在煤气进脱硫装置前应增加一级降温、洗涤和除焦设备;

(2)喷淋塔设计不合理,达不到理想降温、除焦效果。首先,喷淋塔所用喷淋水水质、温度等应满足煤气降温、洗涤要求;其次,喷淋塔所用的喷淋水量要达到设计要求;再次,尽量减少喷淋水进入脱硫液系统。为了满足脱硫工艺的要求,出喷淋塔的煤气温度不应超过40℃(最好控制在35℃左右),煤气中的焦油雾含量<30mg/Nm3,粉尘含量≤200mg/Nm3。

(3)富液池设计偏大,有的富液池甚至有死角,使富液中的悬浮硫长时间得不到浮选而变成硫泥沉积在富液池底部。

(4)溶液黏度大,生成的硫颗粒不易从溶液中分离出来而被脱硫塔内填料过滤后黏附在填料上,久而久之造成硫堵脱硫塔。

(5)对于使用连续熔硫工艺也可能是部分硫颗粒随清液带出,根据经验数据,清液中的硫颗粒大多数都在1g/L以上,有的甚至达到3g/L以上。

(6)部分硫颗粒转化成副盐而存在于脱硫液中。根据化学方程式计算,每生成1吨Na2S2O3需H2S约430Kg;同理每生成1吨Na2SO4需H2S约239Kg;每生成1吨NaCNS需H2S约420Kg。对于1套1000m3溶液的脱硫系统,每天三种副盐各增长1g/L,就意味着每天减少1吨多的硫磺回收量。

由于窑炉煤气的湿法脱硫工艺起步较晚,所以无论在设计经验、工艺管理经验还是职工的操作经验都比较欠缺,尤其在设计经验方面有些设计单位没有根据窑炉煤气的特点进行设计,仍然采用成熟的半水煤气脱硫工艺的技术参数进行类比设计,特别在降温、除焦、除尘的设计、溶液循环量的确定和液体分布器的选型上没有根本改变,这是造成脱硫效率不高、溶液偏流、硫堵脱硫塔的主要原因。建议相关厂家在窑炉煤气湿法脱硫设计、改造方案中选用脱硫经验丰富的设计单位,针对窑炉煤气的特点进行设计,切记不能生搬硬套半水煤气和焦炉煤气脱硫工艺的设计参数进行类比设计。

(1)除焦、除尘、降温设备设计不合理,窑炉煤气的突出特点就是焦油、粉尘含量高、煤气温度高,这些特点正是造成窑炉煤气脱硫工艺不稳定的主要原因。现在的窑炉煤气脱硫设计基本都是1级电捕除焦,1级水洗除尘、降温,特别是夏天,难以达到除焦、除尘、降温的效果,建议在进脱硫系统前再增加1级电捕除焦和水洗除尘、降温设备,净化进脱硫系统的煤气,减少焦油、粉尘等杂质对脱硫液的影响。

(2)脱硫塔的液体分布器选型不合理,甚至没有段间再分布器,尽管有的企业液体分布器选型正确,但在安装过程中没有按照技术要求进行安装,同样造成脱硫液在脱硫塔内分布不均匀、脱硫液或煤气偏流,使脱硫液吸收H2S的效果下降,轻者影响脱硫效率,重者造成脱硫塔堵塔。建议相关设计单位和企业在进行设计和改造窑炉煤气脱硫系统时选用合理的液体分布器和段间再分布器,并且在安装过程中严格按照技术要求的标准进行安装。

(3)脱硫塔的喷淋密度设计偏小。有些设计单位仍然采用半水煤气脱硫的设计参数类比设计窑炉煤气脱硫系统,忽略了窑炉煤气焦油和粉尘含量高的特点,也有些企业为了降低电耗,故意降低溶液循环量,减少脱硫塔的喷淋密度,这些举措都是造成脱硫效率不高、脱硫塔堵塔的主要原因。根据相关经验,对于窑炉煤气脱硫工艺脱硫塔的喷淋密度最好设计在50m3/m2.h以上,脱硫塔选用的填料也要根据脱硫前H2S的含量、设备配置及工艺的实际情况进行选择,不能一概而论。

窑炉煤气脱硫现场的气味主要来自于酚类物质和煤焦油,特别是洗气塔的循环水系统,夏季气温高,蒸发量大,现场气味特别大,尽管有些企业对相关设备采取了封闭或高空排放措施,但效果也不是很理想,有些企业的洗气塔使用酚水降温、除尘,再用循环水间接给酚水降温效果不错,值得推广;各台设备顶部挥发的气味则集中回收,统一引到焚烧炉去焚烧的方法也可以借鉴。

系统的酚水主要来源于窑炉煤气中的冷凝水,由于窑炉煤气的气化工艺原因,会产生许多酚类物质并存在于煤气中,在煤气冷却过程中酚类物质随水蒸气一起冷却成为含酚废水。这部分酚水数量较多,处理费用很高,所以窑炉煤气生产企业迫切需要投资省、运行费用低的酚水处理工艺,尽管有的企业采取回焚烧炉燃烧、或制作水煤浆用,但处理量有限,仅仅能处理总酚水量的40—50%左右,还有50—60%的酚水急需妥善处理。

窑炉煤气脱硫技术尽管起步较晚,但只要大家共同努力,积极探索和研究新技术、新工艺、新设备,会随脱硫技术的进步和设计、管理及操作经验的丰富会进一步得到完善和提高。返回搜狐,查看更多

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