沼气脱硫预处理规划方案

1、90000m 3 /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 月目录1 项目概况 .项目概况 .供货范围 .执行规范 .2 项目整体工艺描述 .3. 沼气净化系统技术描述.前置增压、过滤系统.生物脱硫系统 .干法脱硫系统 .脱水工艺 .增压工艺 .精过滤工艺 .火炬系统 .电气及自控系统.4. 主要设备一览表.5. 运行费用 .错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未

2、定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。6. 系统报价 .错误!未定义书签。1 项目概况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kpa11010 20温度15 3735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

3、水不含游离水h2s 含量ppmv2000150（发电）或10（ cng）有机杂质有环境温度最低 10设计寿命年15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

4、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

5、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。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/制冷设备通用技术规范gb 9237-88制冷设备、空气分离设备安装工

6、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 nyt以及相关行业的国家规范及行业标准2 项目整体工艺描述厌氧发酵出来最大沼气量为

7、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。前置增压、过滤系统为了保护加压风机及防止厌氧沼气

8、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3了前置过滤器 1 台，过滤器的处理流量为1875nm/h ，过滤精度为 50m。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31875 nm/h ，升压能力为 10kpa，适配 22kw 电机， 1 台，考虑旁路。生物脱硫系统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

9、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本项目生物脱硫主要发生的反应是：填料塔内： h2s + 2naoh na 2s + 2h2 o再生池内： 2nas + o2 + 2h 2o 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

10、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。各工艺系统介绍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

11、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。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。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pl

12、c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 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。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。本方案营养液系统设置1 套加药计量泵。虽然反应条件严格控制， 但再生池的反应过程仍有 23%左右的单质硫被氧化成硫酸、亚硫酸等，使系统循环水的 ph 值下降，必须通过添加一定量的碱液来维持系统的最佳 ph范围。本技术方案的碱液添加系统可根据循环水 ph值的变化自动增加碱液进行调整，使溶液的 ph值稳定在最佳反应区

13、间。碱液添加由计量泵控制。废水排及补水系统定期的硫泥排放会导致循环水量减少，每次随着硫泥排出的水约 5t 左右。循环水的减少可以通过自动补水的方式来保持再生池、沉淀池的水位平衡，以达到系统自动补水的目的。干法脱硫系统设计采用干法脱硫工艺作为精脱硫的方式，餐厨厌氧沼气通过生物脱硫后硫化氢浓度从 5000ppm降到 150ppm，当系统后端利用为提纯方式时，启动干法脱硫系统。 通过干法脱硫方式将硫化氢浓度降至10ppm。干法脱硫工艺采用高效成型脱硫剂塔式结构，待处理的沼气从脱硫塔底部进入，与脱硫剂充分均匀接触，将内部携带的气态硫化氢有效转化为固态硫化物，附着于脱硫剂多孔结构内，从而达到从气体中脱硫

14、的目的。该工艺的有效化学反应如下：fe2o3 h2o+h2s fe 2o3 +h2ofe2s3 h2o+o2 fe 2o3h2o+s脱硫塔内部采用优化流道设计，确保气体在塔内的流通速度满足脱硫活性最优化要求，空塔线速度介于s，保证气体与脱硫剂充分接触，脱硫彻底，满足工艺需求。塔体内结构设计合理，气体在内部流通时阻力损失控制在3kpa以内。脱水工艺制冷脱水系统的技术描述如下：1) 制冷机组为风冷式闭式冷却循环。2) 制冷机组室外露天放置。3) 制冷机组为一体化设计、撬块式安装。配置冷水箱做为蓄冷器。4) 冷水机组采用知名品牌，可根据冷媒液回水温度自动控制机组启停，最大限度地节省能源。5) 在冷却

15、系统中加装蓄能水箱， 介质为 20%的乙二酵溶液，设计冰点是零下 15 当冷却水温度达到设定值时，制冷压缩机停止工作，为了保护制冷压缩机，一般制冷压缩机再次启动需要 5 分钟左右，此时，蓄能水箱将冷量持续提供给换热器，在保证沼气得以冷却的同时，也使制冷压缩机得到保护，避免制冷压缩机频繁启停。6) 冷水机组保证环境温度在 -38 以上能正常启动。7) 机组配置风冷器与制冷机串联，当环境温度低时以节省能源，当环境温度低于 -10 ，冷水机组将不工作， 只要使循环水泵处于运行状态， 可利用冬季自然冷源对沼气实现降温除湿。8) 换热器管程采用不锈钢 304 制作。换热器内部设置高效汽液分离装置，有效分

16、离凝结水。9) 换热器底部带有排水阀，接至业主的排水系统。排水压力为0kpa，最大排水量约 15kg/h 。增压工艺脱硫后的沼气进入一组增压风机，经增压过滤后进入后端使用，增压风机设计流3量为 1875nm/h 。考虑到换热器、过滤器、管道等的压力损失，通往发电机组的风机升压能力为 30kpa，适配 55kw 电机。风机 2 台，一用一备。1) 因为离心风机的噪音较大，而且高速旋转时，叶轮如果和壳体发生摩擦，容易产生火花，增加了不安全性。因此，在升压 1520kpa时，投标选择罗茨风机。2) 风机为皮带传动，配逆止阀，不锈钢金属软连接，自然通风冷却。3) 每台增压风机各配一套变频控制柜，控制方

17、式为恒压变频变压器为abb品牌。4) 配套防爆电机等级 exd bt3，防护等级 ip44。精过滤工艺设置精密过滤装置，过滤器为微压差、大过滤面积设计，过滤精度3m，有效拦截细微杂质，满足燃气机组对气体品质要求，提高燃气利用效率。过滤器壳体为碳钢防腐。过滤器滤芯为pp 材质。在过滤器的进出口设置了压差计量装置。当过滤器的压差大于一定值时，业主可对过滤器滤芯进行更换。3过滤器的处理能力为1875nm/h ，共 2 台，一用一备。火炬系统火炬系统采用落地封闭式焚烧火炬的形式，运行时外部不见明火。整个单元包括排风扇、电源开关等均采取防爆措施，凡是与气体接触的材料均采用ss304材料或采取相应的防腐措

18、施，系统入口设有阻火器以及火焰监测仪。根据要求，火炬系统的额定处理量为3750nm3/h。火炬入口由前置增压系统精脱硫出口母管连接。最终火炬系统达到以下性能：编号项目单位数值1火炬设计焚烧能力nm3/h37502火炬最小稳定焚烧能力nm3/h3003火炬最大焚烧能力nm3/h37504点火成功率%985火炬系统本体电耗kw13kw6燃烧气体停留时间s7火炬外型尺寸m 128火炬燃尽率%99电气及自控系统电气自控装置用于给设备供电及系统的自动运行控制。 自控装置通常包括 plc系统及各种仪表，就地仪表也可给 plc系统的程序设计提供依据。本项目自控程度可达到自动运行、故障报警等控制要求。考虑到项

19、目的整体性与经济性，生物脱硫与沼气除湿增压系统电控系统合并。配电系统1) 项目配电系统基于单回路供电设计。本项目范围仅限于低压配电。用户负责将 ac380v电源接至我方进线柜的上端头。2) 该系统总装机功率为 210kw，考虑裕量，建议配电 220kw，ac380v；3) 配电系统由进线柜、断路器、配电柜、变频器（ abb）、 ups等组成。4) 低压电力电缆采用 zr-yjv-1kv 铜芯，变频器出线电缆采用 zr-yjv22-1kv 铜芯；控制回路采用 zr-rvv电缆；信号回路电缆采用 zr-kvvp铜芯电缆；电缆干线在电缆桥架敷设，支线穿镀锌管。5) 室内配电柜为 ggd型，柜体钢板厚

20、度不小于 2mm，优质冷扎钢板经先进的冲压开孔工艺，全部结构除以内六角螺钉装配成型外，实现无螺母化装配。母排外部加有绝缘并标明相色。6) 所有低压电气元件采用 abb 或西门子品牌，上位机组态软件采用捷控， plc控制柜内加装山特ups电源，采用研华工业光纤交换机。电线电缆采用符合国家标准的品牌电缆。7）室外仪表、配电设备、线缆接头防护等级ip678）动力部分主要电器元件采用abb、西门子等进口名牌品牌。变频器采用abb。自控系统我方控制系统采用 plc 控制，所有元件适应 plc 检测控制的要求。控制系统具有数据采集、在线检测、报警和自动停机等功能。a) 生物脱硫系统可以采用就地控制方式。b

21、) 实现运行参数的在线监测；c) 当运行参数超限时，视需要分别产生报警或停机信号；d) 根据运行参数的变化，实时调整设备的运行状态；e) 记录数据，并生成用户所需的日报表、月报表、实时趋势和历史趋势；f) 具备现场手动操作，系统急停装置，声光报警功能；g) 具备启动系统自检功能；h) 具备用户管理权限，操作等级区分i) 提供的控制系统具备依据授权修改系统参数的功能，并能监控其它设备相关参数，具体工作参数由双方协商确定。并提供终身维护升级。系统装置运行监测、显示和控制点如下：系统的启动、停止开关；复位、控制开关风机、水泵启动、停止开关沼气流量（含瞬时流量和累积流量）空气流量甲烷含量，氧气含量4.

22、 主要设备一览表序号名称规格与参数单位数量品牌一前置过滤增压系统1前置过滤器3套2时代桃源ss304壳体， ss304滤芯， 20um，1875nm/h2手动阀对夹蝶阀， dn300，阀板 ss304套2无锡高商3前置增压风机q=1875nm3/h，p=10kpa套24气动对夹蝶阀对夹蝶阀， dn125，阀板 ss304台2无锡高商5前置增压撬体台2时代桃源二生物脱硫系统1脱硫塔本体? *15m， frp套2时代桃源2脱硫系统滤料鲍尔环， pp套2时代桃源3压力表010kpa，防腐个4时代桃源4顶部喷淋系统frp套2时代桃源5防腐栅板frp22时代桃源m6再分布器frp套2时代桃源7循环水泵9

23、0m3/h 、 h=30m、n=11kw台4时代桃源8变频器11kw台4时代桃源9曝气风机120m3 /h 、 p=50kpa、 n=4kw台4时代桃源10变频器4kw台4时代桃源11橡胶模曝气管abs工程塑料管道、三元乙丙等个2时代桃源12再生池*4m， pe、钢质加强个2米顿罗或同等13硫泥泵3台2时代桃源q=5m/h 、 h=10m、 n=1kw14电加热25kw套2abb15贫液回流泵3台2时代桃源q=20m/h 、 h=15m、 n=、变频电机16变频器台2时代桃源17营养水箱3个2时代桃源v=1m，pe18搅拌器n=82 转， n=， ss316台2时代桃源19加药计量泵9l/h

24、， p=12bar ，套2时代桃源20naoh水箱3个2时代桃源v=1m，pe21搅拌器n=82 转， n=， ss316台2时代桃源22naoh计量泵50l/h ， p=10bar，台2时代桃源23废水集水井及废水泵坑混凝土结构，防腐处理个2时代桃源24平衡水箱pe、防腐，带液位报警个2时代桃源25压力传感器020kpa、-1010kpa台4罗斯蒙特26沼气流量计02000m3/h套2floword27空气流量计3套2floword0200m/h28温度传感器0100，防爆， 420ma输出台2e+h29甲烷浓度仪0100%，防爆， 420ma输出套2ados30h2s 浓度仪05000pp

25、mv，手持式套2克诺尔31在线 ph计监控再生池 ph套2时代桃源32在溶解氧测定仪420ma输出，控制曝气量套2罗斯蒙特七干法脱硫1脱硫罐? * ，frp个4时代桃源2吸附剂氧化铁精脱硫剂套4时代桃源八制冷脱水1制冷机组ac-50(d), 风冷，制冷功率 140kw.输入功率2套安格斯50kw2换热器换热管材质为 ss304，壳程材质为碳钢，换热2台时代桃源功率 132kw3温度传感器ss3162个e+h4截至阀dn65， ss3048个时代桃源5压力表ss3162个布莱迪6温度表ss3162个布莱迪九增压系统1罗茨风机q=3500nm3/h，p=30kpa，4台台湾环鑫2电机55kw， 4 级，防爆4台锡安达3变频器55kw，恒转矩4台abb4手动阀对夹蝶阀，阀板ss3042套无锡高商5气动对夹蝶阀对夹蝶阀，阀板ss3042套无锡高商6阻火器