窑炉煤气湿法脱硫技术探讨

0前言

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

1窑炉煤气发展前景概述

从气化工艺分依次出现单段炉热煤气、单段炉冷煤气、两段炉热煤气和两段炉冷煤气技术。

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。

2工艺流程

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、酚水蒸发器换热、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。工艺流程简图见图1。

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。工艺流程简图见图2。

窑炉煤气脱硫在生产管理方面应注意以下几点：

（1）脱硫前气体的预处理

焦油、粉尘含量高，温度高是窑炉煤气的三大特点，也是影响脱硫工艺的主要因素。其主要危害是:①影响硫泡沫的聚合和浮选，严重造成堵塔；②影响催化剂的再生，增加净化材料的消耗；③副盐增长速率加快，影响溶液质量和脱硫效率。

焦油作为窑炉煤气生产的副产物，其经济效益也不容忽视，焦油产量一般占用煤的4-6%。主要与所用煤种和气化温度有关。除焦、除尘的设备主要有：电捕焦、洗涤塔和管道除焦器，所以作为管理人员在生产过程中应关注电捕焦的电压、洗气塔的水量及管道除焦器的运行情况等，确保达到良好的除焦除尘效果。

（2）脱硫单元

脱出煤气中H2S，保证出口H2S合格，是脱硫的根本目标，也就是说在保证安全的前提下，提高脱硫效率和气体净化度是脱硫单元的首要任务。

本单元易出现的问题主要有：①脱硫效率不高；②脱硫塔运行周期短（堵塔）。

影响脱硫效率和脱硫塔运行周期的主要因素有：①设计工艺条件的选择（循环量、气体流速、温度）；②设备配置情况；③内件的安装质量；④脱硫液成份的控制；⑤操作管理（碱液制备、催化剂添加）；⑥生产过程的控制（硫泡沫的浮选、循环量、温度、压力、设备运行状况等）。

（3）再生单元

湿法脱硫的再生工艺分喷射再生和高塔再生，对于窑炉煤气脱硫大部分企业都采用塔喷射再生工艺，喷射再生的关键设备是喷射器。

喷射器选型和使用效果的好坏直接影响到吸气量、催化剂的再生和硫泡沫的浮选。

为了降低副盐的生成速率，在脱硫液进喷射器前设置富液槽，富液槽的设置主要是为了降低富液中的HS-含量，降低副盐的增长速率，这就需要在脱硫液进再生槽前有足够的停留时间，满足催化剂氧化HS-的反应，从副盐增长角度看，富液槽越大越好，但富液槽大也有弊端：a.占地面积大，设备投资大；b.富液停留时间长，易形成硫泥沉积在底部，硫回收率降低；

（4）硫回收单元

硫回收率是判断脱硫系统运行是否正常的一个重要指标。影响硫回收率的因素很多，主要有：①清液夹带；②塔内填料积硫；③各槽积硫；③副盐生成等。

硫回收主要有间歇熔硫工艺和连续熔硫工艺，有的企业设置硫泡沫过滤配套间歇熔硫工艺是不错的选择，不但节约熔硫蒸汽，还避免了高温熔硫对脱硫液的破坏，降低副盐生成速率。

过滤机配套间歇熔硫的工艺流程简图见图3。

（5）副盐提取单元

副盐的生成是伴随脱硫过程进行的，尽管我们可以通过选用优质的催化剂、优化设备配置和工艺管理可以降低副盐的生成速率，但副盐的累计增加是不可避免的，当副盐累积到一定程度就会影响脱硫工艺，所以必须对脱硫液进行排液置换或提盐处理。

副盐对脱硫的影响：①影响脱硫效率；②影响硫泡沫的聚合和浮选；③增加净化材料的消耗；④增加设备腐蚀。

3几点建议

3.1窑炉煤气湿法脱硫目前一个比较突出特点是：现场气味大，这些气味主要来自洗气塔的洗涤水池、再生槽顶部、贫、富液池顶部、酚水池、焦油池、地下池等。建议：

①对循环洗涤水的冷却由凉水塔风冷改为换热器间冷。

②对焦油池、酚水池、洗涤水池、贫富液槽、地下槽等要封闭设计，并在顶部开孔将挥发的气体集中回收，作为气化剂经风机进煤气发生炉燃烧。

③洗气塔的洗涤水要定期置换（送焦油池处理或进焚烧炉）

3.2酚水较多，处理难度大。酚水量主要与煤中水分有关，一般占用煤量的5%左右。对于一个70000Nm3/h煤气站,每天酚水量约为30m3左右。现在有的企业对10-20%酚水进行焚烧处理，剩余的部分酚水进行换热、气化处理，但仍有部分酚水过剩需要处理。酚水处理成本高，难度大是本行业污水处理的焦点问题，所以企业迫切需要投资少、运行费用低酚水处理技术。建议：

①大多数酚水是从间冷器冷凝生产，含焦油、粉尘等杂质较多，所以必须先对酚水进行沉降处理，顶部浮选出的焦油回焦油池，底部的粉尘等定期清理。

②处理后酚水经过滤后，进换热器与发生炉下段的煤气进行换热产生蒸汽。产生的蒸汽经分离水分后与空气一起作为气化剂进发生炉。

③脱硫洗气塔的洗涤水也含酚类物质，这部分水最好能做到简单处理循环使用，以不影响脱硫工艺为目标，以达到热量平衡和水平衡。

4结语

尽管目前窑炉煤气湿法脱硫已取得了一定成绩，但是还有许多问题需要我们去解决，只要大家共同努力，献计献策，积极探索和研究新技术、新工艺、新设备，持续优化设备配置和工艺条件，会随着脱硫技术的进步、设计管理及操作经验的丰富会进一步得到完善和提高。