沼气脱硫预处理方案

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月北京时代桃源环境科技有限公司目录1项目概况.........................................................................................................31.1项目概况.............................................................................................31.2供货范围.............................................................................................31.3执行规范.............................................................................................52项目整体工艺描述........................................................................................63.沼气净化系统技术描述................................................................................63.1前置增压、过滤系统.......................................................................63.2生物脱硫系统...................................................................................73.3干法脱硫系统..................................................................................103.4脱水工艺..........................................................................................103.5增压工艺..........................................................................................113.6精过滤工艺......................................................................................123.7火炬系统...........................................................................................123.8电气及自控系统..............................................................................134.主要设备一览表..........................................................................................145.运行费用.......................................................................................................176.系统报价.......................................................................................................17北京时代桃源环境科技有限公司1项目概况1.1项目概况本方案是提供并安装全新的、性能完善、低运行成本、使用寿命长、维修方便并通过调试可以投入生产运行的完整设备。本项目通过处理厨余垃圾发酵产生的沼气，经过前置增压过滤、生物脱硫系统、精脱硫（备用）、脱水、增压处理后综合利用。本方案的内容为沼气净化工程的成套设备。表1-1项目来气参数参数单位沼气进口参数沼气出口参数压力KPa1～1010～20温度℃15～37≤35沼气流量Nm³/h37503750甲烷%58～6058～60氧气含量%0变化量≤1%CO2%35－42——相对湿度%不含游离水不含游离水H2S含量ppmv≤2000≤150（发电）或10（CNG）有机杂质有——环境温度℃最低10设计寿命年151.2供货范围本方案的供货范围为3750Nm3/h沼气生物脱硫项目的技术方案，供货范围的界定如下：业主方把沼气管引入沼气净化区界响应位置内一米。我方将净化后沼气管道引出至沼气净化区界外一米。我方负责上述范围内的工艺设计、成套设备供货、运输、安北京时代桃源环境科技有限公司装、调试及相关的监测、控制等，以及相关的质量保证及服务。主电力电缆一个回路进我方主配电柜；业主方提供AC380V电源，并将电缆接至我方配电进线柜进线开关上端。我方负责全部低压供配电系统以及弱电控制设备的供货及安装，包括配电柜、现场操作箱、接线箱及与所供工艺设备有关的按钮附属电气设备元件；业主方将水、汽等能源管线接到脱硫区相应位置内一米，脱硫区内的水、汽管线由我方负责；我方将废水（含凝结水排放）出脱硫区外1米。以上界限内的所有管道、阀门以及其他附件、材料均由我方提供；管道系统包括所有供货范围内管线的仪表、阀门、法兰、垫片、螺栓、螺母、管道、管件及安装材料等；本方案将单独建立子项控制室，通过工业以太网中央控制系统通讯。连接至中央控制系统的线缆及其敷设不属本方案范围。控制系统所有仪表及控制系统的供货、安装和调试等均在我方供货范围；土建、防雷接地等由业主负责。业主方提供施工临时用电源（接至净化区内1米），施工、调试期间的水、电、热等由业主方负责。初次调试所需的营养液、接种物包含在本次方案范围内。我方保证所供设备为全新的、先进的、成熟的、完整和安全可靠的，且设备符合性能要求，确保安全、可靠、经济的运行。若在安装和调试运行过程中发现缺项（属正常供货范围内），我方承诺无条件补齐。北京时代桃源环境科技有限公司1.3执行规范本项目涉及沼气净化系统的设计、制造、安装、调试标准，采用现行使用的有关国家标准以及部颁标准，这些标准和规范至少包括（不限于）：《制冷装置用压力容器》JB/T4750-2003《压力容器无损检测》JB4730-94《压力容器安全技术监察规程》JB/T4750-2003《低压开关设备和控制设备总则》GB/T14048.1-2000《制冷设备通用技术规范》GB9237-88《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274-98《机械设备安装与验收规范》JB23-96《工业金属管道设计规范》GB50316-2000《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GBJ126-89《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-97《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》GB50185-93《采暖通风和空气调节设计规范》GBJ19-87《供配电系统设计规范》GB50052-95《低压配电设计规范》GB50054-95《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90《沼气工程技术规范》1-5部分NYT1220.1-2006以及相关行业的国家规范及行业标准北京时代桃源环境科技有限公司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，具有脱北京时代桃源环境科技有限公司除部分液态水、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北京时代桃源环境科技有限公司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。北京时代桃源环境科技有限公司在适宜的温度、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