沼气净化技术课件.ppt
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1、污泥厌氧消化技术专题交流 名 称:沼气净化技术(脱硫、脱水、过滤)报告人:方 克 华 日 期:2011 年 01 月 18 日技术交流内容1、沼气脱硫部分2、沼气脱水部分3、沼气过滤部分4、结论沼气净化技术背景 目前污泥厌氧消化产沼气发电技术将成为未来污泥处理的发展趋势。沼气是一种混合气体,主要含CH4 和CO2,但还有少量的水汽、H2S和NH3,痕量的H2、N2、O2、CO和卤化烃等杂质,这些杂质影响了沼气的回收利用。沼气中的H2S是一种可燃性无色气体,常温下为无色有臭鸡蛋气味的气体,有毒,密度比空气大,能溶于水(1:2.6),其水溶液叫氢硫酸,具有腐蚀性,会腐蚀压缩机、金属管道、气体储柜和
2、发电机等设备,严重影响沼气发电利用率。国内有污水处理厂污泥厌氧消化系统由于脱硫系统运行不稳定,严重腐蚀发电系统,造成产生的沼气无法有效利用。而且硫化氢燃烧后生成的二氧化硫,会造成环境污染及影响人的身体健康。因此在沼气利用前必须对沼气进行净化,因此,为实现沼气的环保、高值、高效利用,沼气净化技术显得尤为重要。某工程沼气净化、储存和压送工艺流程某工程沼气净化、储存和压送工艺流程储气罐:考虑产气量和用气量经常不平衡,所以必须设置储气罐进行调节。水封罐:为了调整和稳定沼气压力,本工程在储气罐前后沼气管道上均设置水封罐,同时兼作排除冷凝水作用。压缩机:满足沼气热水锅炉和沼气发动机的进口气压和气量的要求。
3、沼气脱硫 沼气中的硫化氢对于管道和设备具有很强的腐蚀作用,同时其在燃烧时将产生二氧化硫等有害气体污染环境。因此,规范中规定硫化氢含量必须低于20mg/m3。如果沼气中二氧化硫含量超过规范中规定的标准,必须要进行脱硫处理。目前沼气脱硫常用的方法有干式脱硫和湿式脱硫、生物脱硫等。(1)干法脱硫具有工艺简单,成熟可靠、造价低等优点。常用于低含硫气体的处理。常用于低含硫气体的处理。干法脱硫剂有活性炭、氧化锌、氧化锰及氧化铁等,从运转时间、使用温度、公害、价格等 综合考虑,目前采用最多的脱硫剂是氧化铁。工程设计中,常采用干法氧化铁脱硫塔脱硫。含有硫化氢的粗气通过脱硫剂时,硫化氢和活性氧化铁接触,生成硫化
4、铁和亚硫化铁。这种含铁的硫化物与空气中的氧接触,再转化为氧化铁和单体硫。脱硫反应式如下:脱硫:Fe2O3 3H2O+3H2S=Fe2S3+6H2O Fe2O3 3H2O+3H2S=2FeS+S+6H2O 脱硫剂工作一定时间后,其活性会逐渐下降,脱硫效果逐渐变差。当脱硫装置出口沼气中H2 S的含量超过20mg/m3时,就需要对脱硫剂进行处理。当脱硫剂中硫未达到30%时,脱硫剂可进行再生;若脱硫剂硫容超过30%时,就要更新脱硫剂。再生反应式如下:2Fe2S3+3O2=2Fe2O3+6S 4FeS+3O2=2Fe2O3+4S 脱硫剂的再生反应可进行多次,直到脱硫剂微孔大部分被硫堵塞而失活为止。如在脱
5、硫装置内进行再生,必须严格控制再生条件:压力必须为常压;床层温度必须控制在30 60。严格控制超温,否则会引起单质S升华和自燃;水分含量必须控制在使用条件下的35%,pH值则必须控制在810的范围内;为提高再生效果,可以在脱硫装置下部进气口处,定时加入适量的浓NH3 H2O,造成弱碱性的再生环境。当观察到脱硫剂由黑褐色转为红棕色时,再生即完成。塔内装有中央为圆孔的吊筐。叠置起来的吊筐在净化塔中心形成的圆柱形沼气通道,如图上箭头所表示的方向。沼气由塔底进入中心通道,并均匀分布进入各个吊筐中,通过脱硫剂层后进入吊筐与塔壁形成的空隙内,而由塔侧壁排出。气体以正常的速度通过脱硫剂时,每米厚脱硫剂的阻力
6、为12262452Pa。沼气与脱硫剂接触时间,一般取50300S。脱硫后沼气中含硫化氢量应降低1020mg/m3。脱硫器的直径D,一般按H/D=23值选取。脱硫器其它尺寸,按图2标注尺寸关系计算。脱硫剂宜分层安装,要求再生或更换方便 颗粒状脱硫剂是相互转换使用,新鲜脱硫剂首先装入第3塔,然后由第3塔排出,经过活化萃取后,依次再装入第2塔和第1塔。脱硫剂从第1塔排出,再采用过氯乙烯萃取脱硫剂中的硫元素,将处理过的脱硫剂,转换到第2塔循环使用。装置中约80%的脱硫剂要经过萃取,各塔内脱硫剂经过活化萃取过筛后要损失掉一部分,只能用新鲜脱硫剂来补充。连续脱硫装置节约了脱硫的处理费用,并实现工艺过程的连
7、续性。当脱硫器出口沼气中H2S含量超过使用要求指标时,即使脱硫剂中硫化铁含量未到30%,也应进行脱硫剂的再生,再生过程要控制好床层温度,一般为3070 ,最高不能超过90 。对于吸附硫量较小的情况,一般采用空气再生,当床层温度升高过快时,则用关小空气进气阀来控制温度。对于含硫量大的情况,则要采取强制通气再生。再生过程所需时间取决于吸硫量的多少,吸硫量多,再生过程长;否则再生过程短。再生一般为2-3次。待床层温度不再上升,而进口和出口空气中的含氧量基本相等时,则表明再生过程结束。(2)湿式脱硫法 湿法脱硫的流程复杂,投资大,适合于气体处适合于气体处理量大和硫化氢含量高的工程。理量大和硫化氢含量高
8、的工程。在湿式脱硫法中一般使用碱性液体来吸收硫化氢。消化的沼气从底部进入塔中,与吸收剂逆流接触反应,然后从塔顶部排除,反应如下:2NaOH+H2 S Na2 S+2H2O NaOH+H2 S NaHS+H2O 实际运行中,湿法脱硫碱液的吸收受到流速、流量、温度等因素的影响,H2 S的溶解度很可能达不到100%,脱硫时易形成NaHS,而非Na2S。NaHS再生时会与O2 反应生成硫酸盐和硫代硫酸盐,有害物质在吸收液中富集,并使溶液的吸收能力降低,从而需不定期的排除脱硫循环液,浪费了大量的原辅材料,也可能带来二次环境污染。(3 3)生物脱硫技术)生物脱硫技术 生物脱硫是利用发酵液中的各种微生物如:
9、脱氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、排硫硫杆菌、丝状硫细菌、氏硫菌属、辨硫菌属、发硫菌属等,在微氧条件下将H2S氧化成单质S和H2SO4,其反应式如下:2H2 S+O2 2S+2H2O 2S+3O2+2H2O 2H2 SO4 硫磺氧化细菌 亦可以简单写为:H2 S+2O2 H2SO4 从沼气发酵罐内导出的气体进入生物脱硫塔,同时从发酵罐内抽出部分发酵液,用泵将发酵液从生物脱硫塔的底部抽到顶部进行淋洒,发酵液的作用有两个:(1)发酵液当中含有很多微生物,与沼气中的H2 S作用后,能够生成含有S单质的细菌,存在于生物脱硫塔内部的填充层里,这种细菌是好氧性细菌,因此,在进行生物脱硫前,沼气应预
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