建筑卫生陶瓷企业煤气站煤气脱硫和酚水处理

段光福

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

建筑卫生陶瓷企业煤气站煤气脱硫和酚水处理

段光福

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

介绍了建筑卫生陶瓷企业煤气站煤气脱硫和酚水处理方法，并对各种方法进行了分析比较。综合分析比较结果，建议我国建筑卫生陶瓷企业煤气站煤气采用湿法脱硫，酚水采用燃煤热风炉焚烧、用于制水煤浆或蒸发后通入煤气发生炉内焚烧等方法进行处理。

建筑卫生陶瓷；煤气发生炉；煤气脱硫；酚水

近20年来,我国建筑卫生陶瓷行业飞速发展，从20世纪90年代初开始，产量一直处于世界第一[1]，2014年，产量首次突破100亿平方米，达102.3亿平方米，同比增长5.57%，平均每平方米建筑卫生陶瓷能耗为5.5 kg标准煤。2014年全行业总能耗约为5 600万吨标准煤，主要能源供应结构包括煤、发生炉煤气、天然气、液化气等，其中天然气、液化气等清洁能源仅占总量10%，其他均为煤及发生炉煤气。发生炉煤气在建筑卫生陶瓷行业的广泛应用，降低了企业生产成本，但同时给地区环境带来了很大的压力。近年来，广东、福建、江西、辽宁等主要陶瓷产区通过推行“煤改气”（燃煤和燃用发生炉煤气改为燃用天然气，下同）措施降低陶瓷行业的污染，但推行起来困难重重，部分企业“煤改气”后，由于成本增高，气源不稳定，又恢复使用发生炉煤气。因此，我国建筑卫生陶瓷企业在较长的时间内所用燃料仍将会以发生炉煤气为主，如何控制煤气站存在的污染问题，是建筑卫生陶瓷行业当务之急。这里介绍了建筑卫生陶瓷企业煤气站煤气脱硫和酚水处理方法,对各种方法进行了分析比较，并提出了建议，以供讨论。

1 煤气脱硫

1.1 发生炉煤气中H2S与燃烧后烟气中SO2

煤在气化过程中，80%左右的硫会以H2S的形式转入煤气中，煤气送入辊道窑或热风炉燃烧过程中，这部分硫又以SO2的形式转入烟气中，最终排入大气环境。表1为不同含硫量的煤气化后煤气中H2S含量以及燃烧后烟气中SO2浓度。

根据表1可知，当煤中含硫量2%时，未进行脱硫的煤气燃烧后烟气浓度高达3 958 mg/m3，即使煤中含硫量只有0.2%，煤气燃烧后烟气浓度也将达到396 mg/m3，而《陶瓷工业污染物排放标准》（GB 25464-2010）修改单中喷雾干燥塔和辊道窑燃烧废气中SO2浓度限值为50 mg/m3，因此，煤气在燃烧前必须进行脱硫,为保证燃烧后烟气中SO2达标，脱硫后煤气中H2S含量应控制在50 mg/m3以下。

1.2 目前陶瓷行业采用的煤气脱硫技术

煤气脱硫主要有干法脱硫和湿法脱硫两种方法,干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以栲胶法和888脱硫法应用较为普遍。

1）氧化铁法

氧化铁脱硫以TF型脱硫剂应用最多,该种脱硫剂脱硫效率较高，并可以进行塔内再生。氧化铁脱硫和再生反应过程如下:

①脱硫过程

②再生过程

表1 不同含硫量煤气化后煤气中H2S含量以及燃烧后烟气SO2浓度

2）活性炭法

活性炭脱硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用，活性炭的催化活性很强，煤气中的H2S在活性炭的催化作用下,与煤气中少量的O2发生氧化反应，反应生成的单质S吸附于活性炭表面。当活性炭脱硫剂吸附达到饱和时,脱硫效率明显下降，必须进行再生。活性炭的再生根据所吸附的物质而定，S在常压下，190℃时开始熔化，440℃左右便升华变为气态，所以，一般利用450～500℃左右的过热蒸汽对活性炭脱硫剂进行再生，当脱硫剂温度提高到一定程度时，单质硫便从活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷后形成固态硫。

3）栲胶法

栲胶法脱硫是以纯碱作为吸收剂，以栲胶为载氧体，以NaVO3为氧化剂。其脱硫及再生反应过程如下:

①吸收

在吸收塔内粗煤气与脱硫液逆流接触，粗煤气中硫化氢与脱硫液中碱作用被吸收:

②析硫

在反应槽内硫氢根被高价金属离子氧化生成单质硫:

③氧化剂再生

④载氧体再生

4）888 法

888 法和栲胶法都是以纯碱作为吸收剂，只是用于脱硫的催化氧化剂不同，其他设备和工艺完全相同。888脱硫法以888脱硫剂为催化氧化剂，888脱硫剂系酞箐类及其有机化合物，是以多种金属离子为中心的一大类有机金属化合物的总称[2]。

1.3 各种脱硫方法优缺点和建议

在选用反应活性好、硫容高的脱硫剂的前提下,干法脱硫效率较高，但是煤气中H2S过高会造成脱硫剂很快失效，单位运行成本将显著增加，因此干法脱硫比较适宜精脱硫，不适合处理H2S含量较高的煤气。另外，干法脱硫效率随着脱硫剂应用时间增加而不断降低，因此，干法脱硫效率不稳定，不利于控制煤气最终含硫量[3]。干法脱硫剂需要再生，氧化铁再生操作劳动强度大，操作不当很容易起火燃烧，较为危险；活性炭再生过热蒸汽不易获得，再生效果也很难达到要求，多数厂家干脆就不再生，而是取出后更换新的脱硫剂；更换脱硫剂成本较高，更换下来脱硫剂较难处理，容易造成二次污染。

湿式脱硫整个脱硫和再生过程为连续在线过程，脱硫与再生同时进行，不需要备用脱硫塔，煤气脱硫净化程度可以根据企业需要，通过调整溶液配比调整，适时加以控制，净化后煤气中H2S含量稳定。湿式脱硫缺点在于设备较多，工艺操作也较复杂，需要专人负责运行。

从成本考虑，H2S含量小于500 mg/m3时，相同的脱硫效率要求下，干法脱硫和湿法脱硫成本基本相当，但是随着H2S含量增加，干法脱硫成本要明显高于湿法脱硫成本。

我国建筑卫生陶瓷企业主要使用氧化铁干法脱硫，但鉴于干法脱硫效率不稳定，脱硫剂再生困难，脱硫成本高，因此，建议我国建筑卫生陶瓷企业煤气站使用湿法脱硫。

2 酚水处理

建筑卫生陶瓷企业一般采用冷煤气，酚水是热煤气冷却过程中冷凝产物,其中污染物主要由酚类、硫化物、氰化物等组成，是一种较难处理的废水，是建筑卫生陶瓷企业煤气站另一个重要污染源。目前，我国建筑卫生陶瓷企业酚水处理主要有以下几种方法:

1）用于坯料球磨制浆

建筑卫生陶瓷坯料制浆需要大量的水，部分陶瓷企业将酚水作为坯料制浆的补充水。此种方法的主要问题在于坯料料浆在喷雾干燥过程中，料浆中酚类及其他污染物质会以气态形式转入喷雾干燥塔的废气中，最终排入大气环境中。因此，此种方法从环保角度考虑不可行。

2）利用煤气发生炉余热将酚水汽化后排放

利用煤气发生炉下段煤气余热（温度450～500℃）将酚水蒸发、汽化后通过烟囱高空排放，与方法1相同，酚水中酚类及其他污染物质最终排入大气环境，因此，该方法从环保角度考虑也不可行。

3）喷入燃煤热风炉内燃烧处理

建筑卫生陶瓷企业喷雾干燥工段均配套建设有热风炉,在采用燃煤热风炉的建筑卫生陶瓷企业，可将酚水通过高压喷头雾化喷入热风炉内，与煤一起燃烧，酚水中酚类及其他污染物质可在燃烧过程中完全分解，此种方法可彻底消除酚水污染。

4）用于制水煤浆法

水煤浆是由65%～70%的煤粉、30%～35%的水和0.5%～1%的分散剂和稳定剂经过球磨、搅拌而制成的浆状流体燃料。在用水煤浆作为喷雾干燥塔热风炉燃料的建筑卫生陶瓷企业，可将酚水替代部分水掺入到水煤浆中,水煤浆在热风炉内燃烧过程中，酚水中酚类及其他污染物质将在炉膛内完全燃烧分解，此种方法也可彻底消除酚水污染。

5）利用煤气发生炉余热将酚水汽化后通入煤气发生炉内燃烧

利用煤气发生炉下段煤气余热将酚水蒸发、汽化后引入煤气发生炉氧化层，酚水中酚类及其他污染物质将在氧化层内燃烧分解。此种方法与方法3和方法4相同，也可彻底消除酚水污染。

3 结语

1）煤气干法脱硫效率不稳定,脱硫剂再生困难，脱硫成本高，因此，建议我国建筑卫生陶瓷企业煤气站使用湿法脱硫。2）利用煤气发生炉余热将酚水汽化后排放和将酚水用于坯料球磨制浆均会使酚水中酚类及其他污染物质最终排入大气环境，因此，从环保角度考虑不可行；建议我国建筑卫生陶瓷企业煤气站酚水采用燃煤热风炉焚烧、用于制水煤浆或蒸发后通入煤气发生炉内焚烧等方法进行处理，可彻底消除酚水污染。

[1]李小雷,韩复兴.浅论我国建筑陶瓷行业的发展态势[J].河南建材,2008,6:22-23.

[2]苑卫军,李见,王辉.建筑卫生陶瓷行业煤气站脱硫问题探讨[J].佛山陶瓷,2014,2:30-34.

[3]吴宜锴,刘志鹏,刘明华.我国建筑陶瓷工业污染现状与治理技术[J].中国环保产业,2013,6:57-60.