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沼气脱硫预处理方案

北京时代桃源环境科技有限公司

90000m3/d厌氧沼气脱硫预处理及火炬

技术文件

北京时代桃源环境科技有限公司

2015年8月

目录

以及相关行业的国家规范及行业标准

2项目整体工艺描述

厌氧发酵出来最大沼气量为3750m3/h，结合后期利用方式，兵分两路进行沼气脱硫和预处理；

两套系统同样配置，每套系统处理量1875m3/h，首先进入粗过滤、前置增压、生物脱硫塔、干法精脱硫（预留）、制冷脱水、后置增压、精过滤，净化后的沼气满足发电需求，此时沼气中的硫化氢含量从2000ppm降至小于150ppm；

其中干法脱硫作为预留，当系统沼气利用方式为CNG时，增加或启动干法脱硫，使硫化氢含量从150ppm降至小于10ppm;

当系统产气量大于用气量或系统维护检修时，启动焚烧火炬；

工艺流程

3.沼气净化系统技术描述

由于两套系统配置项目，以下只描述单套系统。

3.1前置增压、过滤系统

为了保护加压风机及防止厌氧沼气携带粉尘、有机物、液态水、油脂等进入生物脱硫系统，必须采用过滤器对沼气进行过滤处理。过滤器为大过滤面积设计，具有脱除部分液态水、较大颗粒物的作用，脱水过滤器滤芯采用不锈钢材质制作。项目设置了前置过滤器1台，过滤器的处理流量为1875Nm3/h，过滤精度为50μm。过滤器前后端安装了压差表，当压差大于2kPa时，建议更换滤芯。

过滤后的沼气进入增压风机进行升压，增压风机设计流量为1875Nm3/h，升压能力为10kPa，适配22kw电机，1台，考虑旁路。

3.2生物脱硫系统

3.2.1生物脱硫工艺原理

脱硫塔为气液逆向接触的填料吸收塔。含硫沼气从填料塔底部进入与从塔顶进入的碱性循环水（贫液）在脱硫塔填料表面充分接触，硫化氢等硫化物与碱液发生化学反应，从而达到脱硫的目的，脱硫效果达到99%以上。反应后的循环水（富液）经脱硫塔底部进入到再生池。富液中的含硫化合物在再生池中经脱硫菌和氧气的作用下转变为单质硫，完成贫液再生。再生池产生的单质硫混浊液进入沉淀池沉淀，最终通过定期排放排出生物脱硫系统进行回收利用。

生物脱硫工艺流程简图

本项目生物脱硫主要发生的反应是：

填料塔内：H2S+2NaOH→Na2S+2H2O

再生池内：2Na2S+O2+2H2O→2S+4NaOH

这两步对沼气脱硫系统都非常重要。第一步反应为脱硫过程，H2S等硫化物通过第一步反应得到去除；第二步反应为再生过程，如果没有第二步反应，循环水就不能再生，造成系统脱硫能力下降，无法满足沼气脱硫的需求。

3.2.2各工艺系统介绍

3.2.2.1脱硫塔与循环水系统

从洗涤塔出来的沼气进入生物脱硫塔。

生物脱硫塔主体由玻璃钢制造。塔内有防腐格栅及支撑梁，可承受填料的重量。

现场安装由甲方完成。要求脱硫塔外层有聚胺脂或毡类保温层，保温外面再有彩钢板保护层，彩钢板保护层外再刷UV防护漆。

系统采用碱性溶液来脱除沼气中H2S。为了降低碱液的用量，脱硫系统采用循环水再生设计，设有生物再生池。碱性循环水由循环泵送到脱硫塔上部喷淋，在重力的作用下流经塔内填料表面，增加循环水的停留时间，充分吸收沼气中的H2S，然后从脱硫塔底部回流到再生池，再生后进入下一次循环。

脱硫塔上下设有压力表，指示脱硫塔压损变化。

3.2.2.2再生系统

从脱硫塔重力流入再生池中。在再生池底部设有曝气装置。提供循环水再生所需适当的氧气。曝气系统设有在线计量检测装置，控制曝气风机的流量，严格控制溶解氧的含量。

在适宜的温度、溶解氧、营养及pH等环境下，脱硫菌将循环水中的硫化物氧化成单质硫，再生池与沉淀池有连通管路，单质硫随管路进入沉淀池。沉淀后的循环水经对流泵打入再生池。沉淀池底部有排污口，可将沉淀下来的硫泥排至集水井。硫泥是批次出料，每天排一~二次。

生物脱硫菌的生长和脱硫过程需要适宜的温度，项目采用热水加热的方式为生物脱硫菌提供适宜的温度环境。再生池内安装温度传感器，经PLC自动控制再生池中水的温度。加热热水来自厌氧发酵加热系统的尾水，进水温度为51℃，直通式。流量不超过0.5t/h。在夏季时，热水会少用或者不用（用自来水补水），冬季时，热水直通。

3.2.2.3营养液及碱液系统

微生物生长需要一定的营养元素，营养物质添加系统可自动将营养液加到再生池，加药量由计量泵进行精确控制。本方案营养液系统设置1套加药计量泵。

虽然反应条件严格控制，但再生池的反应过程仍有2~3%左右的单质硫被氧化成硫酸、亚硫酸等，使系统循环水的PH值下降，必须通过添加一定量的碱液来维持系统的最佳PH范围。本技术方案的碱液添加系统可根据循环水PH值的变化自动增加碱液进行调整，使溶液的PH值稳定在最佳反应区间。碱液添加由计量泵控制。

3.2.2.4