沼氣雙級(jí)脫硫裝置的研究

寧令飛，林桂就

(廣西化工研究院，廣西 南寧 530001)

沼氣雙級(jí)脫硫裝置的研究

寧令飛，林桂就

(廣西化工研究院，廣西 南寧 530001)

設(shè)計(jì)制造了一種新型沼氣雙級(jí)脫硫裝置。同時(shí)，在農(nóng)村沼氣用戶的使用過程中，將此沼氣雙級(jí)脫硫裝置與市場(chǎng)上銷售的脫硫器進(jìn)行了脫硫應(yīng)用試驗(yàn)和對(duì)比試驗(yàn)。

沼氣；脫硫；雙級(jí)裝置；硫化氫

在農(nóng)村，能源問題直接影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。沼氣池的建設(shè)有效保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，鞏固了退耕還林的成果。沼氣是一種混合氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳，此外還含有少量的氮、氫、一氧化碳和硫化氫等氣體。沼氣中硫化氫含量約為0.5～10g·m-3。硫化氫氣體具有惡臭雞蛋味，是強(qiáng)烈的神經(jīng)毒物。沼氣點(diǎn)火時(shí)，其中的硫化氫氣體燃燒生成二氧化硫，二氧化硫繼續(xù)氧化生成三氧化硫，二氧化硫和三氧化硫在潮濕環(huán)境下會(huì)生成亞硫酸和硫酸。亞硫酸和硫酸會(huì)腐蝕爐具、炊具、熱水器和家用電器等。長(zhǎng)期吸入二氧化硫和三氧化硫會(huì)損害人的呼吸系統(tǒng)，對(duì)人體健康造成危害。此外，二氧化硫和三氧化硫是形成酸雨的禍?zhǔn)?，?yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。

沼氣脫硫是沼氣發(fā)展的瓶頸之一，搞好沼氣脫硫，對(duì)沼氣在廣大農(nóng)村的普及具有積極的意義。目前市場(chǎng)上有兩種沼氣脫硫器，一種為內(nèi)裝液體脫硫劑的脫硫器，另一種為內(nèi)裝固體脫硫劑的脫硫器，其脫硫效率和使用壽命均不甚理想。脫硫劑的質(zhì)量和脫硫器的結(jié)構(gòu)直接影響到使用壽命和脫硫效率[1]。為此，我們開展了沼氣雙級(jí)脫硫裝置項(xiàng)目的研究。

1 試驗(yàn)部分

1.1 裝置結(jié)構(gòu)及工藝流程

新型沼氣雙級(jí)脫硫裝置外殼選用全新聚乙烯材料吹塑工藝制造，具有抗腐蝕、抗老化和耐壓等優(yōu)點(diǎn)。裝置由雙瓶組成，1號(hào)瓶和2號(hào)瓶通過連通管巧妙設(shè)計(jì)而連接成一整體，1號(hào)瓶和2號(hào)瓶的瓶口分別與沼氣進(jìn)出口接頭螺紋聯(lián)接，用橡膠墊密封。2號(hào)瓶下部設(shè)置多孔分布板，分布板上承裝顆粒脫硫劑，分布板之下為集渣、集氣室。1號(hào)瓶裝液體脫硫劑。沼氣經(jīng)1號(hào)瓶?jī)?nèi)的液體脫硫劑吸收脫硫后，經(jīng)連通管進(jìn)入2號(hào)瓶的集渣、集氣室，經(jīng)多孔分布板均勻分布后，被顆粒脫硫劑再次吸收脫硫，2號(hào)瓶出口的沼氣為凈化氣，可接入爐具、熱水器點(diǎn)火燃燒。設(shè)計(jì)過程中，除了考慮以上的工藝方案外，還需考慮有效容積、阻力、空速、脫硫床層高徑比、安裝、外觀等因素。設(shè)計(jì)方案和制造工藝經(jīng)多次修改完善后進(jìn)入批量試生產(chǎn)。

雙級(jí)脫硫裝置的工藝流程簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 雙級(jí)脫硫裝置的工藝流程簡(jiǎn)圖

1.2 應(yīng)用試驗(yàn)和對(duì)比試驗(yàn)

我們?cè)谄焦h坡造鎮(zhèn)都陽(yáng)村選擇了3戶池型相同、但硫化氫含量不同的沼氣用戶進(jìn)行脫硫?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)。高硫池和低硫池使用沼氣雙級(jí)脫硫裝置脫硫，中硫池使用對(duì)比樣脫硫器脫硫，每隔一段時(shí)間對(duì)沼氣中的硫化氫進(jìn)出口含量測(cè)試1次。

2 結(jié)果和討論

2.1 脫硫應(yīng)用效果

沼氣脫硫應(yīng)用對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可看出，1號(hào)用戶(平均硫化氫含量為4.67g·m-3)使用沼氣雙級(jí)脫硫裝置7個(gè)半月后，脫硫效率降至79.1%，經(jīng)再生后繼續(xù)使用3個(gè)月零20天(平均硫化氫含量7.97g·m-3)，脫硫效率降至79.6%，累計(jì)使用時(shí)間為11個(gè)月(按脫硫效率降至80%計(jì))。2號(hào)用戶(平均硫化氫含量0.96g·m-3)，使用11個(gè)多月后脫硫效率仍為100%。3號(hào)用戶(平均硫化氫含量2.13g·m-3)使用對(duì)比樣沼氣脫硫器2個(gè)半月后，脫硫效率降至77.8%，經(jīng)再生后繼續(xù)使用22d，脫硫效率再次降至72.7%，累計(jì)使用時(shí)間為3個(gè)余月(按脫硫效率降至80%計(jì))。在硫化氫含量高出1倍多的情況下，沼氣雙級(jí)脫硫裝置的使用時(shí)間仍比對(duì)比樣脫硫器的使用時(shí)間長(zhǎng)很多。

表1 平果縣坡造鎮(zhèn)都陽(yáng)村沼氣脫硫應(yīng)用對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.2 裝置創(chuàng)新點(diǎn)

1）本沼氣雙級(jí)脫硫裝置為液固兩相串聯(lián)脫硫，使用了性價(jià)比較高的沼氣脫硫劑[2]，脫硫效率高，具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性，已被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予實(shí)用新型專利。

2）由于采用了多孔分布板，使得沼氣能夠均勻分布，不易產(chǎn)生壁效應(yīng)，吸收脫硫更完全。

3）顆粒脫硫劑中的碎小顆粒或粉末沉降于集氣、集渣室內(nèi)，不會(huì)堵塞氣路，使氣路更加通順。

4）若本裝置后的管道、閥門或燃具漏氣，本裝置內(nèi)的液體脫硫劑會(huì)鼓泡，因此，本裝置可起到監(jiān)測(cè)沼氣泄漏的作用。

5）本裝置使用的顆粒脫硫劑易于再生。

到目前為止，我們共試驗(yàn)推廣應(yīng)用了20多萬(wàn)套這種新型沼氣雙級(jí)脫硫裝置。據(jù)沼氣用戶反映，使用本產(chǎn)品后，沼氣中的難聞臭味消失了，容易點(diǎn)火，火焰正常穩(wěn)定，炊具、爐具、熱水器光亮如新，不存在原有的腐蝕穿孔現(xiàn)象，還可以起到監(jiān)測(cè)沼氣泄漏的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

1）本沼氣雙級(jí)脫硫裝置具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性，已被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予實(shí)用新型專利(專利號(hào)ZL02277223.5)。

2）本沼氣雙級(jí)脫硫裝置具有脫硫效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，起到了保護(hù)環(huán)境、保護(hù)人體健康的作用，可延長(zhǎng)爐具、炊具、熱水器和家用電器的使用壽命。

3）本沼氣雙級(jí)脫硫裝置使用時(shí)易于點(diǎn)火，火焰正常、穩(wěn)定。

4）本沼氣雙級(jí)脫硫裝置可起到監(jiān)測(cè)沼氣泄漏的作用。

5）沼氣平均含硫量越低，脫硫劑的使用壽命越長(zhǎng)，脫硫劑失效后，經(jīng)再生，還可以多次使用。

[1] 韋文虎，張金林.沼氣脫硫[J].能源研究與利用，1991(2)：19-22.

[2] 岳登貴，劉惠萍.PM成型脫硫劑在沼氣中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].中國(guó)沼氣，1997，15(4)：34-36.

Development of Two-stage Biogas Desulfurization Unit

NING Lingfei, LIN Guijiu
(Guangxi Research Institute of Chemical Industry, Nanning 530001, China)

X 701.3

B

1671-9905(2017)12-0053-02

寧令飛(1964-)，男，工程師，從事脫硫技術(shù)研究和推廣應(yīng)用工作

2017-09-11