胡梅俠
(山西省運(yùn)城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法隊(duì),山西 運(yùn)城 044000)
在紡織印染定型機(jī)廢氣中不僅含有大量纖維和粉塵,同時(shí)還含有聚苯類有機(jī)物、印染助劑等多種油類成分,是典型VOCs(揮發(fā)型有機(jī)物),會(huì)給大氣環(huán)境造成一定污染[1]。當(dāng)廢氣在定型機(jī)排放口與凈化裝置之間進(jìn)行傳遞以及在凈化裝置內(nèi)移動(dòng)時(shí),這些纖塵和油污極易黏附到裝置或其配輔件內(nèi)部而影響凈化效果,且會(huì)造成煙氣堵塞、漏油、自燃自爆等現(xiàn)象,使定型機(jī)無(wú)法正常工作[2]。人長(zhǎng)時(shí)間接觸高濃度油煙氣可造成肺部炎癥和組織細(xì)胞損傷,肺活量下降;油煙煙氣影響人體的免疫細(xì)胞、巨噬細(xì)胞功能,造成人體免疫功能下降;油煙氣中的苯類等有機(jī)污染物能引起基因突變、DNA 損傷、染色體損傷,具有潛在的致癌性。因此,加強(qiáng)紡織印染定型機(jī)廢氣VOCs 污染物的治理是非常重要的,同時(shí)也是印染企業(yè)降低生產(chǎn)成本,改善生產(chǎn)操作環(huán)境的需要,更是國(guó)家將加強(qiáng)工業(yè)大氣污染物綜合整治,推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)污染物治理的要求。本文以山西某紡織印染有限公司為案例,在其原有定型機(jī)VOCs 處理工藝的基礎(chǔ)上,實(shí)施濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝的改造研究[3-6]。
山西某紡織印染有限公司采用2.2 m/10 箱型定型機(jī),額定廢氣量為10 000 m3/h。定型機(jī)從底部吸入空氣,定型溫度設(shè)定在170 ℃~210 ℃,定型后廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排出,此時(shí)廢氣溫度為170 ℃~180 ℃,后期采用“熱能回收-水噴淋清洗-靜電除油”,然后經(jīng)主風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪進(jìn)行排放。
山西某紡織印染有限公司定型機(jī)原有VOCs 處理工藝及系統(tǒng)如圖1 所示。該處理系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、定型廢氣換熱器、濕式靜電裝置系統(tǒng)、主風(fēng)機(jī)等部分組成。其VOCs 處理核心濕式靜電裝置系統(tǒng)從上至下由高壓電源、清洗、噴淋、梯形柵板、填料、油水分離池、循環(huán)泵。經(jīng)定型機(jī)定型產(chǎn)生的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排出,此時(shí)定型機(jī)廢氣溫度高達(dá)170 ℃~180 ℃,進(jìn)入定型廢氣換熱器對(duì)余熱進(jìn)行回收后,廢氣溫度降低至75 ℃,該廢氣進(jìn)入到濕式靜電裝置系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理,處理后的廢氣溫度為30 ℃~45 ℃,經(jīng)主通風(fēng)機(jī)從煙囪處進(jìn)行排放。
圖1 定型機(jī)原有VOCs 處理工藝示意圖
1.2.1 定型廢氣換熱器
在定型機(jī)原有VOCs 處理工藝中,采用定型廢氣換熱器回收熱能。其工作原理為:廢氣換熱器安裝有大量熱管,熱管具有傳熱量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和無(wú)運(yùn)動(dòng)部件等特點(diǎn);當(dāng)定型廢氣換熱器中的熱管被溫度較高的廢氣加熱時(shí)水箱水溫度升高,正常水溫在20 ℃,加熱的水溫可達(dá)到50 ℃~80 ℃,組合式熱管要將新鮮空氣加熱至130 ℃左右的熱風(fēng)后流入定型機(jī),對(duì)廢氣熱能進(jìn)行回收利用。組合式熱管換熱器采用分散式安裝方式,安裝簡(jiǎn)單,且安裝材料少、安裝費(fèi)用低、安裝停機(jī)時(shí)間短。
1.2.2 濕式靜電裝置系統(tǒng)
濕式靜電裝置處理VOCs 的工作原理為:利用高壓強(qiáng)電場(chǎng)使油煙及油污顆粒帶電,當(dāng)帶正/負(fù)電荷的微粒通過(guò)除塵電極時(shí),分別被負(fù)/正電極吸附,從而達(dá)到除油煙目的。在該濕式靜電裝置處理系統(tǒng)中,廢氣在裝置上部高壓靜電的作用下對(duì)油煙及油污進(jìn)行分離,分離后經(jīng)導(dǎo)流板從塔壁間隙流入裝置底部,清洗裝置對(duì)高壓電源的陽(yáng)極筒壁進(jìn)行清洗,用循環(huán)水噴淋填料層對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻吸收,循環(huán)泵抽取油水分離池中的循環(huán)水,油水分離池中的上層廢油污進(jìn)行回收利用。
1.2.3 主風(fēng)機(jī)
在定型機(jī)廢氣排放系統(tǒng)的煙道系統(tǒng)、定型廢氣換熱器、濕式靜電裝置等存在阻力作用,必須安置主風(fēng)機(jī)對(duì)處理后的廢氣進(jìn)行排放,主風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓在3300Pa~3 800 Pa。
從該企業(yè)定型機(jī)VOCs 處理工藝的實(shí)踐來(lái)看,“熱能回收-水噴淋清洗-靜電除油”工藝的VOCs凈化效果不理想,顆粒物平均去除率約為78%左右,VOCs 去除率為83%左右,經(jīng)處理后的廢氣無(wú)法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放,基于國(guó)家對(duì)于工業(yè)廢氣VOCs 排放的治理要求,只有對(duì)原有VOCs 處理工藝及系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造、優(yōu)化設(shè)計(jì),提高VOCs 的去除率,從而達(dá)標(biāo)排放。
針對(duì)山西某紡織印染有限公司定型機(jī)原VOCs廢氣排放不穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的環(huán)境問(wèn)題,采用濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝進(jìn)行改造,提高對(duì)VOCs 的處理效果。
在原定型機(jī)VOCs 廢氣處理工藝的主風(fēng)機(jī)出口位置增設(shè)活性炭裝置和催化氧化裝置,如圖2 所示。
圖2 增設(shè)的活性炭裝置和催化氧化裝置示意圖
從圖2 可知,增設(shè)的1 號(hào)活性炭裝置和2 號(hào)活性炭裝置互為備用,當(dāng)其中一套裝置吸附飽和后,隨即將廢氣通道切換到另一套裝置中進(jìn)行吸附,經(jīng)活性炭裝置吸附后的廢氣經(jīng)煙囪進(jìn)行排放?;钚蕴垦b置吸附飽和后采用熱空氣再生方法進(jìn)入活性炭再生過(guò)程,脫附的廢氣有機(jī)物再次進(jìn)入催化氧化裝置分解成水和二氧化碳,處理后的廢氣溫度高達(dá)350 ℃~380 ℃,將其引至定型廢氣換熱器回收余熱。
系統(tǒng)新增的主要設(shè)備有活性炭裝置、再生風(fēng)機(jī)、催化氧化裝置、再生換熱器。活性炭裝置中活性炭的填裝高度為600 mm,再生風(fēng)機(jī)風(fēng)流量為1 200 m3/h~2 000 m3/h,催化氧化裝置催化劑填量為70 L~100 L,再生換熱器采用碳鋼材質(zhì),新鮮風(fēng)機(jī)流量為1 900 m3/h~2 200 m3/h,廢氣流量約為12 000 m3/h。
經(jīng)試驗(yàn)確定增設(shè)的活性炭裝置的參數(shù):活性炭裝置吸附溫度45 ℃~65 ℃,廢氣通入流速為0.35 m/s~0.45 m/s,活性炭裝填高度為600 mm?;钚蕴繉?duì)廢氣的飽和吸附容量在0.12 g/g~0.25 g/g?;钚蕴垦b置脫附參數(shù)設(shè)置如下:脫附溫度為105 ℃~115 ℃,脫附空氣流速0.115 m/s,脫附時(shí)間45 min。
經(jīng)試驗(yàn)確定催化氧化裝置的工作參數(shù):催化劑裝填量70 L~100 L,工作溫度330 ℃~380 ℃,空速不大于30 000 h-1。
改造后,山西某紡織印染有限公司定型機(jī)有機(jī)廢氣處理方式采用了濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝,對(duì)其處理凈化能力與改造前進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比分析,結(jié)果如表1 所示。
表1 定型機(jī)VOCs 處理工藝改造前后對(duì)比檢測(cè)結(jié)果表
從表1 數(shù)據(jù)可知,采用濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝處理定型機(jī)有機(jī)廢氣后,170 ℃黑坯布定型生產(chǎn)后排放的顆粒物質(zhì)量濃度由34 mg/m3降低至10.2 mg/m3后,去除率從77.78%提高至93.29%,定型機(jī)VOCs 質(zhì)量濃度由26 mg/m3降低至7.13 mg/m3后,去除率從81.69%提高至95.06%;180 ℃白坯布定型生產(chǎn)后排放的顆粒物質(zhì)量濃度由32.6 mg/m3降低至15.7 mg/m3后,去除率從78.13%提高至90.10%,定型機(jī)VOCs 質(zhì)量濃度由27.1 mg/m3降低至6.22 mg/m3后,去除率從81.65%提高至95.81%。顆粒物和VOCs 凈化效果較為理想,去除率得到了有效提高,符合國(guó)家工業(yè)VOCs 排放標(biāo)準(zhǔn)。該企業(yè)定型機(jī)有機(jī)廢氣的濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝的改造是合理有效的。
山西某紡織印染有限公司針對(duì)定型機(jī)VOCs 排放超標(biāo)的問(wèn)題,進(jìn)行了濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝的改造。實(shí)踐應(yīng)用檢測(cè)結(jié)果表明:凈化處理工藝改造后,定型機(jī)排放廢氣中顆粒物去除率提高至90%以上,VOCs 去除率提高至95%以上,解決了該企業(yè)定型機(jī)VOCs 的超標(biāo)排放問(wèn)題,為企業(yè)創(chuàng)造了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。