沼气从厌氧发酵装置产出时,特别是在中温或高温发酵时,携带有大量的H2S。由于沼气中还有大量的水蒸汽存在,水与沼气中的H2S共同作用,加速了金属管道、阀门和流量计的腐蚀和堵塞。另外,H2S燃烧后生成的SO2,与燃烧产物中的水蒸气结合成亚硫酸,使设备的金属表面产生腐蚀,并且还会造成对大气环境的污染,影响人体健康。因此,在使用沼气之前,必须脱除其中的H2S。
常用的沼气脱硫方法有:干法脱硫、湿法脱硫、生物法脱硫等几种脱硫方法。
干法脱硫:干法脱硫是一种简易、高效、相对低成本的脱硫方式,一般适合用于沼气量小,硫化氢浓度低的沼气脱硫。干法脱除沼气气体中硫化氢(H2S)的设备基本原理是以O2使H2S氧化成硫或硫氧化物的一种方法,也可称为干式氧化法。干法设备的构成是,在一个容器内放入填料,填料层有活性炭、氧化铁等。气体以低流速从一端经过容器内填料层,硫化氢(H2S)氧化成硫或硫氧化物后,余留在填料层中,净化后气体从容器另一端排出。
干式脱硫主要包括主体钢结构、脱硫剂填料、观察窗、压力表、温度表等组件。脱硫塔通常设计为一用一备,交替使用,即一个脱硫,一个再生。含有硫化氢(H2S)的沼气进入脱硫塔底部,在穿过脱硫填料层到达顶端的过程中,H2S与脱硫剂发生以下的化学反应:
步:Fe2O3·H2O+3H2S=Fe2S3+4H2O(脱硫);
第二步:Fe2S3+3/2O2+3H2O=Fe2O3·H2O+2H2O+3S(再生);
含有硫化氢的沼气首先与底部入口处荷载相对高的脱硫剂反应,反应器上部是负载低的脱硫剂层,通过设计良好的沼气空速和线速,干式脱硫能到达良好的精脱硫效果。
在沼气进入干式脱硫塔之前,应设置有冷凝水罐或沼气颗粒过滤器。该装置可以消除沼气中夹杂的颗粒杂质,并使得沼气在进入脱硫前含有一定湿度。当观察到脱硫剂变色,或系统压力损失过大时,应交替使用另一个脱硫塔。
当前的脱硫塔在沼气放空后,进行自然通风,对脱硫剂进行再生。当再生效果不佳时,应从塔体底部将废弃的脱硫剂排除,在底部排放废弃填料的同时,相同体积的新鲜脱硫填料加入反应器中。