繆云陽，魏后超，劉宏林

（安徽科清環(huán)境工程有限公司南京分公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

在煤氣化項目中，一般清潔燃煤氣化裝置采用循環(huán)流化床氣化爐，配套脫硫系統(tǒng)處理煤氣中的硫化氫，以便煤氣清潔利用。

脫硫系統(tǒng)作為煤氣化工程總承包項目的子系統(tǒng)，上游為除塵系統(tǒng)，下游為煤氣加壓系統(tǒng)，目前市場中主要采用濕式氧化法，脫硫副產(chǎn)品為硫磺。脫硫系統(tǒng)主要包括脫硫塔、富液槽、貧液槽、再生槽、硫泡沫槽、壓濾機(jī)、熔硫釜及配套循環(huán)泵等。由于廠區(qū)內(nèi)早期規(guī)劃未充分考慮煤氣脫硫空間，因此在配套新建脫硫裝置過程中，經(jīng)常遇到場地空間小，現(xiàn)場布置緊湊，無合理的安裝、檢修位置等情況，需將脫硫塔、富液槽、貧液槽及再生槽集成一體，形成脫硫再生一體塔，從而優(yōu)化脫硫系統(tǒng)，保證排放達(dá)標(biāo)情況下滿足現(xiàn)場布置。

1 工藝原理及特點

在脫硫塔和再生槽內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)見式（1）~（4）：

2 脫硫工藝流程

含硫化氫的煤氣由管道送入脫硫塔底部，煤氣在塔內(nèi)由下向上流動，與來自脫硫塔頂部噴淋下的脫硫液（也可稱為貧液）逆流接觸，煤氣中的硫化氫被堿液吸收，脫除硫化氫后的煤氣經(jīng)脫硫塔頂?shù)母咝СF器進(jìn)行氣液分離除去夾帶的液滴后外送至下一道工序使用。吸收硫化氫后的脫硫液（也可稱為富液），經(jīng)過塔內(nèi)的中間液體分布器及填料進(jìn)入塔底的富液槽，再經(jīng)脫硫循環(huán)泵加壓后送至脫硫塔頂部的噴射器入口。脫硫富液高速經(jīng)過噴射器噴嘴，在吸氣室形成負(fù)壓，大量的空氣進(jìn)入噴射器吸氣室，并與脫硫富液一起高速通過噴射器喉管，在此處脫硫富液與空氣進(jìn)行傳質(zhì)反應(yīng)，完成大部分的氧化反應(yīng)。反應(yīng)后的脫硫富液順著噴射器尾管到達(dá)再生槽底部，和氧化反應(yīng)生成的單質(zhì)硫在空氣的浮選下，通過槽內(nèi)液體浮選板由再生槽底部上升到再生槽頂部。含有單質(zhì)硫的泡沫，通過再生槽泡沫溢流堰流到硫泡沫槽儲存，再經(jīng)硫泡沫泵加壓后送至后處理系統(tǒng)制成硫磺。分離泡沫后的脫硫貧液直接由再生槽貧液出口通過液位調(diào)節(jié)器流到脫硫塔頂部，再由脫硫塔頂部液體初分布器均勻分布到填料上，與塔底上來的煤氣逆流接觸完成下一個循環(huán)，脫硫貧液不需再回流至貧液槽。

3 脫硫工藝流程示意圖

脫硫工藝流程如圖1所示，將脫硫塔、富液槽、貧液槽及再生槽集成一體，形成脫硫再生一體塔，整個塔體由下往上分為富液槽、脫硫塔、再生槽，取消了貧液槽，貧液由塔頂再生槽直接溢流至脫硫塔液體分布盤。

圖1 脫硫工藝流程

4 脫硫再生一體化系統(tǒng)與常規(guī)脫硫系統(tǒng)對比

以某清潔粉煤氣化項目脫硫系統(tǒng)為例，設(shè)計選用60 kNm3/h清潔燃煤氣化裝置，采用循環(huán)流化床氣化爐，額定單套產(chǎn)氣量60 000 Nm3/h。脫硫系統(tǒng)作為清潔粉煤氣化項目的子系統(tǒng)，上游為除塵系統(tǒng)，下游預(yù)留煤氣加壓系統(tǒng)。脫硫系統(tǒng)預(yù)留占地面積1 170 m2（約45 m×26 m），主要用于脫除系統(tǒng)煤氣中的硫化氫，以便煤氣清潔利用，脫硫副產(chǎn)品為硫膏。脫硫塔進(jìn)口煤氣正常壓力7.5~8.5 kPa，脫硫塔進(jìn)口煤氣溫度為（40±5）℃，其成分如表1所示。

表1 脫硫進(jìn)口煤氣成分

脫硫整體設(shè)計性能要求如表2所示。

表2 單套脫硫性能要求（設(shè)計）

兩套工藝流程中，除了脫硫吸收循環(huán)系統(tǒng)，其余公共系統(tǒng)部分均相同，現(xiàn)對選用脫硫再生一體化系統(tǒng)與常規(guī)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行深度對比，主要有以下幾點：

（1）投資成本對比

經(jīng)核算對比，常規(guī)脫硫系統(tǒng)雖然有液封槽、貧液槽、富液槽、相關(guān)的循環(huán)泵及配套的工藝、電氣、儀控、土建等設(shè)備材料，但是相比于脫硫再生一體化裝置，塔槽高度降低，塔槽壁厚相對減薄，土建基礎(chǔ)減少，循環(huán)泵揚(yáng)程減少，功率下降，綜合來看，兩種工藝系統(tǒng)投資成本基本相當(dāng)。

（2）運(yùn)行檢修對比

脫硫再生一體化塔設(shè)備數(shù)量少，流程簡單，不會出現(xiàn)因設(shè)備數(shù)量多，導(dǎo)致其中某一設(shè)備出現(xiàn)故障或損壞的情況下造成整體設(shè)備停運(yùn)的情況，并且設(shè)備數(shù)量少更有利于減少檢修費用。同時，采用一體化塔使得脫硫區(qū)空地更大，更有利于裝置的施工建設(shè)及后期檢修。

（3）設(shè)備數(shù)量對比

常規(guī)脫硫系統(tǒng)包含以下設(shè)備：脫硫塔1臺、液封槽1臺、富液槽1臺、富液泵1臺、貧液槽1臺、貧液泵2臺、再生槽1臺。

脫硫再生一體化系統(tǒng)包含以下設(shè)備：1臺脫硫再生塔、2臺脫硫循環(huán)泵。

由此可見，脫硫再生一體化系統(tǒng)減少了設(shè)備數(shù)量，從而減少了占地面積，在保證性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)的情況下滿足空間緊湊廠區(qū)施工需求。

（4）運(yùn)行成本對比

由于兩種工藝是同一個煤氣參數(shù)及指標(biāo)，僅對脫硫吸收循環(huán)系統(tǒng)的電耗進(jìn)行對比。

常規(guī)脫硫系統(tǒng)中富液泵（一開一備）及貧液泵（一開一備）煤氣參數(shù)需按流量1 200 m3/h、揚(yáng)程65 m、功率400 kW計算，一年電耗（運(yùn)行時間8 000 h、需用系數(shù)0.75）=400×2×0.75×8 000=4800 000 kWh，電耗成本（電價0.4元）=4800 000×0.4/10 000=192萬元。

脫硫再生一體化系統(tǒng)中脫硫循環(huán)泵（一開一備）煤氣參數(shù)需按流量1 200 m3/h、揚(yáng)程85 m、功率500 kW計算，一年電耗（運(yùn)行時間8 000 h、需用系數(shù)0.75）=500×0.75×8 000=3000 000 kWh，電耗成本（電價0.4元）=3 000 000×0.4/10 000=120萬元。

由以上可見，脫硫再生一體化系統(tǒng)比常規(guī)脫硫系統(tǒng)每年運(yùn)行成本少192-120=72萬元，提高了整個項目的效益。

5 結(jié)語

經(jīng)過各類參數(shù)的對比及分析可以得出，在煤氣脫硫項目中，當(dāng)運(yùn)行檢修人員配套完善時，選擇脫硫再生一體化系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)，尤其在廠區(qū)空間緊湊的情況下，更能滿足脫硫系統(tǒng)的新建或者改造需求。目前脫硫再生一體化系統(tǒng)在煤氣廠、焦化廠、合成氨及甲醇廠脫硫項目中已得到廣泛應(yīng)用。

各環(huán)保單位應(yīng)在密切聯(lián)系業(yè)主方和自身實際情況的基礎(chǔ)上，不斷加強(qiáng)對脫硫系統(tǒng)有關(guān)工藝的探討和研究，從實際出發(fā)逐步完善各工況下的脫硫項目方案，為我國煤氣化等項目的硫化氫脫硫技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。