沥青加热搅拌设备沥青烟排放的治理工艺研究

发表时间：2020-11-05T07:54:05.923Z 来源：《防护工程》2020年20期 作者： 张议荣

[导读] 该项目烟气主要来源于沥青搅拌釜工作时产生的沥青烟气。每台搅拌釜分别设1个排烟口，在排烟口装入排烟管，每台搅拌釜排风量为450m3/h，共6750 m3/h。根据企业所提供的环评资料，确定治理前烟气的原始浓度如下。重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074

摘要：沥青在加热搅拌、反应等生产过程中有沥青烟气产生，沥青烟气含有苯并芘及苯类有毒有机物，低浓度即引起人的感官影响，易致使员工中毒。本文依托实际工程，研究利用吸附法治理沥青烟的工艺，并取得了良好的效果。 关键词：沥青烟 静电吸附 活性炭吸附

1 工程概况

广东省某化工厂是一家防水材料研发的企业，生产所用的原材料主要为沥青。生产工艺流程为：投料及搅拌分散→接胎→浸涂→胎体张力拉伸→自粘→成品。产品加工车间有加热搅拌釜13台、生产线集烟罩3个，冷却釜2个。在加热搅拌过程中有沥青烟气产生，该烟气含有苯并芘及苯类有毒有机物，低浓度即引起人的感官影响，且易致使员工中毒，直接排入大气中会影响周边环境。根据《中华人民共和国环境保护法》所规定的三同时原则，环保处理设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。 2 治理前烟气原始浓度

该项目烟气主要来源于沥青搅拌釜工作时产生的沥青烟气。每台搅拌釜分别设1个排烟口，在排烟口装入排烟管，每台搅拌釜排风量为450m3/h，共6750 m3/h。根据企业所提供的环评资料，确定治理前烟气的原始浓度如下。

3 烟气治理工艺路线研究

该项目的沥青烟气主要来自于生产车间沥青加热搅拌釜中产生的烟气，烟气含有的污染物为：沥青烟、苯并芘及苯类有毒有机物。此类有机烟气的处理工艺主要有燃烧法、吸收法、冷凝法、吸附法等几种方法。综合比较几种工艺的去除效果、适用范围、运行、造价等因素，针对该项目烟气特点，本公司选用工艺为：管道喷淋+水洗涤除尘+静电吸附+活性炭吸附。根据工程资料，并参考旧厂的排烟量，本方案拟设计该大集烟罩的处理烟量为5500m3/h，另外两个小集烟罩的处理烟气量为2000m3/h。本系统总共需要处理的烟气量为16250m3/h，考虑工程余量20%，总的风量确定为19500 m3/h。

3.1 管道喷淋

沥青加热搅拌釜中产生的烟气含有大量添加的粉尘，该类烟气混合物在管道的排风当中会出现管道粘附的情况，高温情况下，容易出现火情。在管道内设计喷淋系统，有效降低管内的温度，免出现火情。沥青在温度＜50℃以下，容易凝结成块，因此，必须做好对管道的清洁措施，以防沥青积聚妨碍正常的排烟。主管路的设计，如下图所示。

3.2 洗涤塔洗涤

经过管道喷淋出来的烟尘含有大量的水汽，且管道内风速过快，对烟气的去除效果有限，须对烟气进一步经过洗涤塔洗涤吸附。在圆形管状洗涤塔中，经加速的含尘烟气以从洗涤塔下端进入，与塔内上端喷淋下流的不稳定循环水相碰，烟气高速旋切下流循环水，循环水被切碎，气液相互持续碰撞旋切，液粒被粉碎得愈来愈细，气液充分混合，形成一层稳定的气液悬浮液层。循环水带着被捕集的烟气粉尘无断续流经均填料层气室直至回到循环水罐，在气液悬浮室内，只要有足够的处理气流量，总将保持一相对稳定的气液悬浮液层。含尘烟气在气液悬浮室内参与了风能过程，烟气中的尘与气液悬浮液层中的循环液微细液粒接触，由于在气液悬浮液中，液粒的比表面积比起水膜除尘、喷淋除尘方式中液滴要大数倍至数十倍，因而，单位液量捕集粉尘的效率显著增大。 3.2 脱油塔吸附脱油

脱油塔吸附主要是利用阴极在高压电场中发射出来的电子，以及由电子碰撞空气分子而产生的负离子来捕捉烟气颗粒，使颗粒带电，再利用电场的作用，使带电颗粒被阳极所吸附，以达到除烟的目的。由于电子的直径非常小，其粒径比油烟颗粒的粒径要小很多数量级。而且电场中电子的密度很高（可达至到1亿/cm3的数量级），可以说无所不在。处在电场中的烟气颗粒很容易被电子捕捉。烟气颗粒在电场中的荷电是遵循一定机理的必然现象，而不是简单的偶尔碰撞引起的。从理论上分析：包括电场荷电和扩散荷电。电场荷电是由于烟气颗粒的相对介电常数大于1，在电场中烟气颗粒周围的电力线发生变化，使电力线与颗粒表面相交。沿着电力线运动的离子必然与颗粒碰撞并将电荷传给颗粒；扩散荷电是离子在空气中因热运动而扩散，当接近尘粒时产生电像力互相吸引而荷电。电场的设计使烟气颗粒的运动速度较低，一般在零点几秒内便能使烟气颗粒荷上足够的电荷，带电颗粒在电场中会受到电场力（库仑力）的作用，其结果是烟气颗粒被吸附到阳极上。因此除油烟率非常高，而且特别适用于捕捉粒径较小和重量较轻的油烟颗粒。本工艺中可以扑集0.01μm 以上的微尘粒子和气凝胶例子（焦油颗粒）及大有机分子。 3.3 电化学异味净化

采用电晕放电和催化氧化的方法产生高浓度等离子体。等离子体是一种聚集态物质，借助等离子体中的离子与物体的凝并作用，可以对小至亚微米级的细微烟雾颗粒物进行有效的收集，其所拥有的高能电子同烟气中的分子碰撞时会发生一系列基元物化反应，并在反应过

程中产生多种活性

自由基和生态氧，生态氧能迅速将烟雾分子异味气体分解或氧化为低分子无害物质（如H20、CO2。

3.4 工艺说明

由于风机的抽吸作用以及反应釜中沥青烟气的热膨胀作用，在收集罩和管道内形成负压，烟气通过管道首先进入集气室中，其能使到集气缓冲作用，有效将大部分沥青烟尘集中在里面，一部分烟尘粘附在集烟室中，降低烟尘粘附在管道，方便以后操作人员清洗。从集烟室出来的烟尘依然含有大量的粉尘，而且，管道在高温的情况下，容易出现火情。管道内设计管道喷淋，此设计有效降低管内的温度，以免出现着火情况。为便于管道内的油水混合物排走，主管路的坡度应≥5%，螺旋喷头设计的喷淋方向为顺风向，主要考虑降低管道风阻以及防止喷头粘结大量的污垢，导致喷头堵塞。主管路的转弯及最低点处应留有排污装置（管道喷淋示意图请详看方案图纸）。管道中无法拦截的粉尘颗粒，须经过洗涤塔洗涤，利用弱碱性液体的洗涤对粉尘的捕获粘附，将绝大部分粉尘以及一部分烟尘中的油性物质收集下来。洗涤产生的含油废水利用油水分离罐分离做循环使用。温度较高的烟气（约100℃）经过洗涤之后，通过脱油塔，在静电电场中通过使油烟颗粒荷上足够的电荷，在电场中受到电场力（库仑力）的作用，去除沥青烟中剩余部分的烟气粉尘以及油类物质。经过洗涤、脱油吸附过后，已将烟气中的粉尘和沥青颗粒收集下来了，对于烟气中含有的挥发性有机物，则采用电化学催化净化，将烟雾分子异味气体分解或氧化为低分子无害物质（如H20、CO2），通过排入烟囱进行高空排放。 4 结语

1、该环保系统是采用国内外最先进的烟气净化技术，利用磁控复合恒流脉冲脱油装置、电化学催化净化及协同氧降解技术，使有害的沥青烟气最终被吸附扑捉净化，该系统不采用活性炭吸附装置，避免了失效活性炭的二次处理所造成的污染。

2、脱附净化过程封闭循环，与回收类有机废气净化装置相比，无须配备压缩空气等附加能源，运行过程不产生二次污染，设备投资及运行费用低；

3、采用优质贵金属钯、铂载在陶瓷上作催化剂，催化剂寿命长，能耗低。 参考文献： Reference

[1] 焦信信. 沥青搅拌设备沥青烟排放机理及控制研究[D].长安大学,2018.

[2] 谢立扬.沥青搅拌设备节能减排研究现状及设备存在问题[J].建筑机械,2012(03):25-31+4. [3] 张宏利,张冲.沥青烟气净化处理组合工艺[J].广东化工,2012,39(02):117-118.

[4] 李虎,王志超,张海洪,曹逸飞.拌合过程中沥青烟释放量的考察研究[J].广东化工,2013,40(15):243-244+246. [5] 才洪美,刘洋,梅顺平.沥青烟产生机理研究[J].石油沥青,2015,29(05):38-42.

张议荣（1995.10-），男（汉族），硕士，重庆，重庆交通大学；研究方向：路基路面