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窑炉煤气脱硫存在的问题及工艺优化

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发表于 2020-5-19 14:20:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
0  前言
我国虽是煤炭大国,但煤炭储量中“四高”(高含硫2-3%,高灰分25-40%,高挥发份>25%,高灰熔点>1500℃,SiO2+Ai2O3/Fe2O3
+CaO+MgO>5),劣质煤比例较高。随着我国经济不断发展,优质煤储量不断减少,由此促进了劣质煤气化技术的不断发展,劣质煤气化工艺逐步走向成熟。主要的工业窑炉煤气制气工艺有恩德炉粉煤气化工艺、航天炉粉煤气化工艺、灰熔聚粉煤气化工艺、两段炉粉煤气化工艺和两段炉固定床常压气化工艺等。
上述煤气化工艺所配套的脱硫工艺,基本采用了化肥行业固定床常压造气所配套的脱硫工艺。出现了较多生产问题。
1  粉煤气化工艺脱硫
1.1  工艺流程
备煤工序(干粉煤)→气化炉(煤气)→旋风除尘器→废热锅炉→洗涤冷却塔→除尘捕滴器→煤气进入脱硫工序。
1.2  存在问题及分析
粉煤气化工艺50%以上的灰由煤气带出,致使煤气中的含尘量过高,一般废热锅炉出口处煤气中含尘量50g/m3左右。经洗涤、冷却、除尘捕滴,入脱硫煤气中含尘量仍然有80mg/m3左右。洗涤冷却过程中,洗涤冷却水质不能保证,进脱硫塔煤气含灰量过大;溶液中灰硫粘合颗粒过大,硫泡沫浮选不好;长期运行,填料层积灰、积硫,塔阻上升,脱硫效率下降;进塔溶液采用喷头的,易造成部分喷嘴堵塞,溶液偏流,脱硫效率下降。
1.3  优化方案
(1)严格控制洗涤冷却水悬浮物浓度,保持洗涤冷却水质稳定。
(2)气化温度达1250℃,煤气中含焦油量极少,可采用干式除尘设备除尘。
推荐在废热锅炉后,安装东狮公司生产的中高温陶瓷除尘器,该设备运行温度高,耐化学腐蚀和抗氧化性能强,除尘效率高,2.5微米灰尘净化率可达99.9%以上,净化后煤气中粉尘浓度可达10mg/Nm3。洗涤冷却塔的洗涤水质得以改善,洗涤后冷却水处理负荷减小,排污压力减小。
2  两段炉固定床常压气化工艺脱硫
2.1  工艺流程
储煤仓中的原料煤,经加煤机加入两段式煤气发生炉干馏段,受来自气化段煤气的加热干馏,干馏后的半焦状态下的煤焦,进入气化段与气化剂(空气、蒸汽)发生反应,生成煤气。气化段生成的煤气分为两部分,一部分(约75%)从两段炉下段煤气出口,经旋风除尘器出炉,另一部分(约25%)经中心筒进入干馏段,干馏原料煤与干馏煤气混合,从上段煤气出口出炉。
下段出口煤气,经旋风除尘器降温、除尘后,进入强制风冷器,继续降温、除尘,然后进入间冷器进一步降温。
上段出口煤气,经一级电捕除焦油器捕除焦油后,进入间冷器与下段出口煤气混合降温后,进入二级电捕除焦油器,捕除轻质焦油后,煤气经煤鼓加压后进入脱硫工序。
2.2  存在问题及分析
目前,投产的两段炉固定床常压气化煤气脱硫装置,工艺设计上普遍采用了化肥行业固定床常压造气配套的煤气脱硫工艺。由于两段炉固定床常压气化炉选用劣质煤为气化煤,干馏煤气中含有较高的焦油、苯、萘、酚类等化学物质,而干馏煤气净化普遍采用干式电捕焦器、间接风冷器分离、冷却煤气。不经洗涤的煤气对脱硫系统连续稳定生产造成了严重影响,具体表现如下。
(1)煤气煤鼓加压后无冷却入塔温度过高,达50—60℃,造成脱硫液中Na2S2O3、Na2SO4增长过快。
(2)再生槽泡沫少,煤气中夹带的焦油、苯、萘、酚类等化学物质进入脱硫液中,与单质硫混合形成质密的颗粒混合物,造成浮选困难泡沫稀少。
(3)脱硫塔阻力上升很快,运行2--3月即塔堵。从停车扒出填料上附着物观察,下层填料附着物较上、中层填料附着物颜色偏深,上、中层填料附着物颜色较浅;取样烘干、称重,上层填料附着物明显比下层填料附着物重;分析硫含量,上层填料附着物明显比下层填料附着物高。由此判断,下层填料附主要为焦油、萘、灰分、硫膏等混合物,堵塞主要原因是入塔煤气夹带的焦油、萘、灰分造成;上、中层填料附着物主要为硫膏,堵塞主要原因是再生浮选差,硫颗粒由贫液带入塔内填料附着沉积造成。
2.3  技术改造
针对上述问题,通过对几套窑炉煤气脱硫装置调试,逐步总结,形成了对现有窑炉煤气脱硫装置进行延缓塔堵技术改造方案,在技术交流中得到了多家企业的认同,目前已与一家公司签署了技改合同。
具体方案:
(1)在脱硫塔入口煤气管道上加装东狮专有设备——煤气管道对冲式反应器一台。利用对冲反应器良好的洗涤能力,洗涤煤气中夹带的焦油、苯、萘、酚类、灰分等物质进入脱硫液中,减少煤气夹带焦油、萘、灰分淤积堵塞下层填料问题。利用对冲反应器良好的脱硫能力,脱除部分H2S(脱硫效率40-70%),稳定提高脱硫效率。
(2)增加硫泡沫过滤能力,加大再生溢流量,过滤量为脱硫溶液循环量的10-20%,降低贫液中悬浮硫。
2.4  工艺优化
在不改变造气工艺流程的情况下,对脱硫工艺流程进行优化。在脱硫塔入口煤气管道上,加装东狮专利煤气管道对冲式反应器一台,达到对煤气的洗涤和脱硫。煤气管道对冲式反应器溶液循环系统与脱硫塔溶液循环系统分离各成独立系统。
(1)煤气流程:煤鼓→煤气管道对冲式反应器→脱硫塔。
(2)对冲式反应器溶液循环流程:对冲式反应器→富液池→溶液过滤泵→溶液过滤机→贫液池→对冲式反应器。
说明:该循环溶液为全过滤工艺,对冲式反应器来的富液进入富液池析出单质硫,由溶液过滤泵,经溶液过滤机,过滤出硫颗粒形成滤饼,过滤后的溶液喷洒与空气接触,完成溶液的再生和冷却,进入贫液槽。此循环解决煤气脏,吸收脱出的硫浮悬不出的问题。
(3)脱硫塔溶液循环流程:脱硫塔→富液池→富液泵→再生槽→贫液槽→贫液泵→脱硫塔。
说明:经煤气管道对冲式反应器对煤气进行了充分洗涤、降温和一级脱硫后,脱硫塔溶液循环采用常规设计即可。
想了解更多脱硫经验、技术,请关注微信公众号:东狮脱硫技术协作网

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