防水卷材工廠瀝青煙氣處理工藝探討

周為民，袁江宏

（湖南信提環(huán)保裝備技術(shù)咨詢有限公司，湖南 湘潭 411200）

摘要：瀝青卷材生產(chǎn)工廠煙氣處理可按配料廢氣和生產(chǎn)線收集廢氣兩個(gè)系統(tǒng)分別處理。生產(chǎn)線收集廢氣的處理可采用“兩級水噴淋+一級臭氧氧化噴淋”或“一級水噴淋+兩級臭氧氧化噴淋”的方式；配料系統(tǒng)廢氣處理，可以充分利用工廠必備的熱載體鍋爐加以改造后進(jìn)行焚燒處理。此煙氣處理系統(tǒng)經(jīng)三年試用，運(yùn)行穩(wěn)定、效果良好。

關(guān)鍵詞：瀝青防水卷材；瀝青煙氣處理；臭氧氧化噴淋；鍋爐焚燒

文章編號：1007-497X（2020）-10-0046-04 中圖分類號：TQ050.6；TU57+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在瀝青類防水卷材的生產(chǎn)管理方面，瀝青煙氣的處理一直是一個(gè)痛點(diǎn)。在環(huán)保要求下，瀝青煙氣的處理陸續(xù)出現(xiàn)了多種方式，包括直接燃燒法、水噴淋法、油浴萃取法、活性炭吸附法、等離子高壓靜電法、過濾法、生物法、RTO 蓄熱焚燒法等。這些工藝有的處理效果不佳、面臨淘汰；有的運(yùn)行管理困難、難以保持處理效果；有的二次污染嚴(yán)重；有的投資太大、運(yùn)行費(fèi)用高昂，企業(yè)難以承受。行業(yè)現(xiàn)狀是，不少瀝青卷材生產(chǎn)企業(yè)存在或多或少、或大或小的環(huán)保問題，部分廠家因?yàn)r青煙氣的處理不當(dāng)長期處于遭投訴、處罰，需改造、搬遷，影響企業(yè)正常經(jīng)營。市場需要處理效果良好，投資費(fèi)用較低，運(yùn)行簡便穩(wěn)定安全、費(fèi)用較低，沒有二次污染的瀝青煙氣處理解決方案。瀝青煙氣來源主要有兩塊，一是配料系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣（以下簡稱配料廢氣），濃度高、流量??；二是生產(chǎn)線收集廢氣（以下簡稱集氣廢氣），濃度低、流量大。廢氣處理裝置可根據(jù)此兩大來源的不同特點(diǎn)，設(shè)計(jì)成不同的處理系統(tǒng)。

 1 集氣廢氣處理系統(tǒng)

以一個(gè)一般規(guī)模的瀝青防水卷材廠為例，假設(shè)有1000萬 m2/a，配料系統(tǒng)一套，總?cè)莘e約 120 m3，配200萬大卡/h 鍋爐 1 臺。集氣廢氣的流量設(shè)計(jì)在 15 000 ~20 000 m3/h，廢氣處理前 VOCs 經(jīng)測試在 20~50 mg/L之間，其流量大、濃度低，不含粉塵、無腐蝕性。

1.1 集氣廢氣處理工藝流程

集氣廢氣處理工藝流程如下：煙氣收集寅水噴淋浴寅高壓靜電塔寅氧化噴淋塔寅達(dá)標(biāo)排放。煙氣經(jīng)收集后通過 DN600 的通風(fēng)管進(jìn)入水噴淋塔，去除一部分油污后進(jìn)入高壓靜電塔，進(jìn)一步除油除味后進(jìn)入氧化噴淋塔，去除有機(jī)物、降低 VOCs 及

去除臭味，達(dá)標(biāo)排放。水噴淋塔采用簡單的螺旋噴嘴雙層噴淋，高壓靜電塔使用圓筒式裝置，氧化噴淋塔采用加裝填料環(huán)兩層噴淋，其主體設(shè)備如圖 1。氧化劑為臭氧，加入方式為噴射式。噴淋循環(huán)水池為三級水池，容積各 10 m3左右，分別為一級噴淋池、二級噴淋池、氧化噴淋池。

1.2 集氣廢氣處理系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)

集氣廢氣處理系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè)。首先，循環(huán)噴淋水池的設(shè)置。將每個(gè)循環(huán)水池對應(yīng)各自的噴淋系統(tǒng)進(jìn)行自循環(huán)，水位不足時(shí)優(yōu)先補(bǔ)充氧化噴淋池，通過氧化噴淋池水的溢出補(bǔ)充其他水池耗水。其次，氧化噴淋池通過溶解在水中的臭氧及其反應(yīng)產(chǎn)生的羥基不斷氧化分解廢氣中的有機(jī)物，保持水體的 CODs在一個(gè)比較低的數(shù)值，確保廢氣處理獲得一個(gè)比較理想的低 VOCs 及低臭氣濃度。臭氧氧化處理廢氣和廢水的原理，公開資料較多，本文不做過多介紹。從檢測數(shù)據(jù)看，一級噴淋池池水很快飽和，CODs 達(dá)到 10 萬以上，而氧化噴淋池運(yùn)行兩個(gè)月后依然只有 1 000 左右，水質(zhì)外觀依然清亮。水噴淋在初期效果尚可，但隨著處理時(shí)間的延長，有機(jī)物溶解逐漸飽和、水質(zhì)惡化，慢慢變成了以飽和水溶液噴淋且只能吸附及截留大分子油滴，而氧化噴淋卻正好可彌補(bǔ)小分子化合物分解的需要，通過不斷氧化分解小分子化合物以維持噴淋效果。

1.3 處理效果

裝置運(yùn)行 1 年后，為驗(yàn)證系統(tǒng)各種處理工藝處理廢氣的效果，做了測試，結(jié)果如表 1。

從表 1 可以看出，高壓靜電可能因?yàn)殚L期使用后效果減弱的原因，其處理作用已不大。經(jīng)過對比，建議收集廢氣的處理可采用“兩級水噴淋+一級臭氧氧化噴淋”的方式或者“一級水噴淋+兩級臭氧氧化噴淋”的方式。需要注意的是，氧化噴淋塔必須使用不銹鋼等耐腐蝕材料。不使用高壓靜電在安全上也有好處，起碼不容易著火。一級噴淋池池水不需要處理，上表面會(huì)逐漸富集油污，將其收集可用于再生產(chǎn)；氧化噴淋池中的水可長期使用，也可以隔一段時(shí)間交由污水處理廠處理。臭氧溶解在水中起作用，且其降解時(shí)間一般也在 15 min 以內(nèi)，對環(huán)境的影響極微。

1.4 改進(jìn)建議

臭氧在水中的溶解度不是固定不變的，隨著水溫的降低，臭氧的溶解度會(huì)提高；低溫循環(huán)水噴淋有利于廢氣的處理，如果需要達(dá)到更好的廢氣處理效果，可以加裝一套冷水機(jī)組，建議將水溫控制在 15 益左右。另外，有報(bào)道稱臭氧和雙氧水組合處理廢水的效果極佳，值得關(guān)注與嘗試。 2 配料廢氣的處理

2.1 配料廢氣的基本情況

配料的溫度一般在 200 益左右，其廢氣主要由瀝青、橡膠油中的易揮發(fā)分子組成，也有少量改性劑的揮發(fā)物以及膠粉、填充粉料粉塵。橡膠油及瀝青本身的閃點(diǎn)在 200 益以上，廢氣及其冷凝油滴的閃點(diǎn)也大于 120 益。配料廢氣的揮發(fā)性有機(jī)物濃度很高，初步檢測 VOCs 達(dá)到 1 000 mg/m3以上。配料廢氣的流量與收集效果的關(guān)系如表 2。

2.2 配料廢氣收集及預(yù)處理

配料釜雖為常壓反應(yīng)釜，但應(yīng)盡可能地密閉，提高人孔蓋的密合程度，減少人孔蓋的開啟。采用螺桿輸送方式投料，集氣管加裝軟連接閥門，配料廢氣經(jīng)過一至兩道旋風(fēng)分離去除粉塵和油滴。110 m3的配料總?cè)莘e，可采用 DN600 主通風(fēng)管，反應(yīng)釜集氣管道閥門 DN300。主通風(fēng)管會(huì)富集粉塵和油滴，需及時(shí)清理。如采用液下加粉，配料廢氣的收集處理效果會(huì)更好。因系統(tǒng)風(fēng)阻很小，收集的廢氣可經(jīng) DN400 的風(fēng)管及旋風(fēng)分離器、引風(fēng)機(jī)輸送至處理系統(tǒng)。

2.3 配料廢氣處理方案

配料廢氣的處理，我們曾采用過噴淋、靜電、活性炭等方式，都不太理想，也考慮過 TRO 蓄熱燃燒，經(jīng)比較，*終決定嘗試直接利用熱載體鍋爐處理配料廢氣。采用的是一臺 200 萬大卡的燃油（燃?xì)猓?dǎo)熱油鍋爐，將廢氣通入鍋爐爐膛燃燒室進(jìn)行充分燃燒，燃燒溫度為 1 000 益左右（圖 2）。為保持鍋爐的持續(xù)燃燒并確保廢氣得到處理，將鍋爐燃燒分為兩段式，大火燃燒負(fù)荷約 90%（即供熱量約為 180 萬大卡/h）和小火燃燒負(fù)荷約 30%（即供熱量約為 60 萬大卡/h），大小火的切換根據(jù)配料及生產(chǎn)的負(fù)荷要求自動(dòng)調(diào)整，相應(yīng)的引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量為 2 000 m3/h 和 1 700 m3/h，自動(dòng)調(diào)整切換。

2.4 系統(tǒng)改造及安全措施

首先，將配料廢氣的引風(fēng)機(jī)改為中壓風(fēng)機(jī)，確保風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓要比爐膛風(fēng)壓更高；其次，將鍋爐氮封管重新設(shè)計(jì)，管徑調(diào)整為 DN150。配料廢氣經(jīng)氮封管進(jìn)入鍋爐爐膛，廢氣進(jìn)入爐膛的流速約為 25 m/s；出口加裝彎頭，盡量讓廢氣在爐膛中以螺旋方式前進(jìn)。引風(fēng)機(jī)的前后各安裝一套控制閥，引風(fēng)機(jī)及控制閥的開啟和關(guān)閉與鍋爐的燃燒方式聯(lián)鎖。另外，在鍋爐排煙口和煙囪排放口之間增加一臺引風(fēng)機(jī)協(xié)助排煙，以降低爐膛本體煙壓。鍋爐系統(tǒng)本身也自帶防爆泄壓裝置。為防止小火燃燒時(shí)導(dǎo)熱油超溫停爐，可充分利用瀝青池加熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)移熱量。盡管廢氣本身的安全系數(shù)要高于使用的燃料，但設(shè)計(jì)中還是增加了很多安全設(shè)施和安全控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生回火以及意外停爐處置不當(dāng)?shù)劝踩[患。

2.5 配料廢氣鍋爐焚燒系統(tǒng)的主要操作參數(shù)和處理效果

配料廢氣鍋爐焚燒系統(tǒng)的主要操作參數(shù)見表 3；配料廢氣采用燃煤鍋爐焚燒和燃油鍋爐焚燒的處理效果比較見表 4。

其他指標(biāo)比較容易達(dá)標(biāo)，這里不做過多介紹。以我們的判斷，某些工廠采用燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐，如改造用以廢氣處理，環(huán)保檢測指標(biāo)會(huì)更好。

3 總結(jié)與展望瀝青卷材生產(chǎn)工廠煙氣處理可按配料廢氣和生產(chǎn)線收集廢氣兩個(gè)系統(tǒng)分別處理。

生產(chǎn)線收集廢氣的處理可采用“兩級水噴淋+一級臭氧氧化噴淋”或“一級水噴淋+兩級臭氧氧化噴淋”的方式；如果需要達(dá)到更好的廢氣處理效果，可以加裝一套冷水機(jī)組，建議將水溫控制在 15 益左右。配料系統(tǒng)廢氣處理，可以充分利用工廠必備的熱載體鍋爐加以改造后進(jìn)行焚燒處理，其他需要的設(shè)備簡單，費(fèi)用投入少、維護(hù)方便，幾乎不產(chǎn)生二次污染，廢氣經(jīng)處理后的環(huán)保指標(biāo)也比較理想。工廠通常使用的熱載體鍋爐，因增加了廢氣處理，其煙氣排放量增加約 60%，空預(yù)器的換熱效果有所降低，如果有鍋爐生產(chǎn)企業(yè)能針對性地進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)，相信能更好地利用鍋爐熱能，進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用。本瀝青煙氣凈化處理系統(tǒng)試用三年以來，運(yùn)行穩(wěn)定、效果良好，通過了韶關(guān)市環(huán)保部門組織的清潔生產(chǎn)評審并獲得好評。 

[致謝] 感謝廣州錫能鍋爐成套設(shè)備有限公司和上海吉璨通風(fēng)設(shè)備有限公司在本項(xiàng)目研究中給予的支持與幫助。