密煉廢氣處理方案的優(yōu)化

王 博

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

橡膠密煉車間產(chǎn)生的廢氣中主要污染物為煙油、粉塵和臭氣。污染物成分復(fù)雜，主要有甲苯類、二硫化碳、苯乙烯、硫化氫、顆粒物、非甲烷總烴等[1]。其中，臭味主要來自于二硫化碳、苯乙烯、硫化氫、非甲烷總烴等惡臭物質(zhì)[2]。

本工作對密煉廢氣處理方案進行優(yōu)化，以提高生產(chǎn)和外界環(huán)境質(zhì)量。

1 設(shè)計依據(jù)的排放標(biāo)準(zhǔn)

密煉車間收集的廢氣必須經(jīng)有效處理后才可對空排放，執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)為GB 27632—2011《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。GB 14554—1993規(guī)定惡臭污染物排放控制項目為臭氣濃度，排氣孔高度為15 m，排放量不高于2 000。

2 密煉廢氣原處理方案

2.1 收集和處理

針對密煉機投料口、卸料口、擠出、膠片冷卻等不同部位設(shè)計了相應(yīng)的密封收集系統(tǒng)。密煉廢氣原收集和處理系統(tǒng)如圖1所示。有效收集后的廢氣集中進入環(huán)保處理設(shè)施。臭氧氧化法處理揮發(fā)性有機物（VOCs）氣體效率高，但須控制好反應(yīng)時間；如無法充分反應(yīng)，反而會產(chǎn)生二次污染。而濕式氧化塔（噴淋）處理密煉廢氣反應(yīng)時間充分，生成物性質(zhì)比較穩(wěn)定，除臭效率高，運行穩(wěn)定，處理效果良好。在密煉廢氣原處理方案中，將兩種工藝結(jié)合，選擇采用臭氧氧化＋濕式氧化塔＋干式氧化塔的形式，對收集的廢氣進行處理。密煉廢氣原環(huán)保處理系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 密煉廢氣原收集和處理系統(tǒng)

圖2 密煉廢氣原環(huán)保處理系統(tǒng)

2.2 混流箱

已經(jīng)過濾處理的廢氣經(jīng)不銹鋼管道送至混流箱。混流箱內(nèi)設(shè)置有螺旋排布的混流葉片，通過葉片的攪動，收集的廢氣可以與臭氧氣體充分混合，促進臭氧與廢氣分子充分反應(yīng)[3]。

2.3 濕式氧化塔

混合氣體在環(huán)保風(fēng)機的帶動下進入濕式氧化塔。噴淋液從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下?；旌蠚怏w從塔底送入后，經(jīng)氣體分布裝置分布，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙。氣液兩相在填料表面密切接觸進行傳質(zhì)（物質(zhì)在氣、液兩相間的轉(zhuǎn)移）?；旌蠚怏w中易溶于水的粉塵顆粒物及污染分子大部分沉降下來，同時發(fā)生臭氧與污染氣體的反應(yīng)。

當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有時會出現(xiàn)壁流現(xiàn)象，造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，噴淋塔廢氣凈化裝置內(nèi)的填料層分為兩段，中間設(shè)置再分布裝置，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。為了避免氣體攜走噴淋液，在塔頂部設(shè)置氣水分離器，可以有效截留噴淋液。

2.4 干式氧化塔

正常運行時，干式氧化塔對應(yīng)的噴淋泵關(guān)閉不工作?；旌蠚怏w進入干式氧化塔后，繼續(xù)與臭氧反應(yīng)，并通過塔內(nèi)填料進一步混合，同時攔截下廢氣中大量的水分，確保廢氣凈化有足夠的反應(yīng)時間并防止后端煙囪冒白煙現(xiàn)象。

2.5 臭氧發(fā)生器及冷卻循環(huán)系統(tǒng)

臭氧發(fā)生器主要通過臭氧發(fā)生罐高壓電暈空氣產(chǎn)生臭氧，潔凈壓縮空氣通過儲氣罐并經(jīng)過濾器過濾后，進入混流箱與廢氣混合反應(yīng)。臭氧發(fā)生裝置在制備臭氧的同時，會產(chǎn)生大量的熱量，這部分熱量需通過循環(huán)冷卻水從罐體內(nèi)帶出，并通過冷卻塔將熱量散發(fā)到空氣中。

2.6 處理效果

密煉廢氣經(jīng)原環(huán)保系統(tǒng)處理后，經(jīng)環(huán)保檢測機構(gòu)檢測，其中非甲烷總烴和臭氣濃度處理率分別達到75%和80.67%，環(huán)保風(fēng)機排氣口高度為25 m，處理后的污染物濃度遠低于GB 27632—2011和GB 14554—1993指標(biāo)，如表1所示。

表1 密煉廢氣經(jīng)原環(huán)保系統(tǒng)前、后主要污染物的質(zhì)量濃度

3 密煉廢氣優(yōu)化處理方案

密煉廢氣經(jīng)原環(huán)保系統(tǒng)處理后，主要污染物的濃度遠低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，但隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，城市進程和工業(yè)化進程的不斷加快，國家對環(huán)保的重視程度越來越高，人民對美好環(huán)境的訴求也日益加強。因此本工作考慮進一步優(yōu)化密煉廢氣處理方案，以加強廢氣處理效果。

3.1 方案綜述

針對密煉機不同部位產(chǎn)生廢氣的含塵量和污染物濃度進行梯度劃分，考慮到密煉機卸料口、擠出部位收集的廢氣相對比密煉機投料口、膠片冷卻部位收集的廢氣臭氣濃度高，對密煉機投料口、膠片冷卻部位收集的廢氣仍用原環(huán)保設(shè)備處理，對密煉機卸料口和擠出部位收集的廢氣采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋蓄熱式焚化爐（RTO）焚燒系統(tǒng)進行處理，如圖3所示。沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒處理方案特別適合處理大風(fēng)量低濃度的VOCs廢氣，且處理效率可以達到90%以上。

圖3 密煉廢氣優(yōu)化后收集和處理系統(tǒng)

3.2 沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒

沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒系統(tǒng)

VOCs廢氣首先通過前端的除塵器，除去廢氣中較大顆粒物，保護后端的處理設(shè)施[4]。

過濾后的廢氣，大部分通過沸石濃縮轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)域，主要污染物能有效吸附于沸石中，達到去除的目的[5]。經(jīng)過沸石吸附VOCs的凈化空氣，直接通過處理風(fēng)機排放到大氣中。

轉(zhuǎn)輪持續(xù)以1～6 r·h-1的速度旋轉(zhuǎn)，同時將吸附的VOCs傳送至脫附區(qū)域。此外，少量過濾后的廢氣通過沸石轉(zhuǎn)輪降溫區(qū)域后被送至熱交換器加熱至約180 ℃后進入轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)，將吸附的VOCs進行脫附處理。經(jīng)脫附后的沸石轉(zhuǎn)輪再次旋轉(zhuǎn)至吸附區(qū)，持續(xù)吸附密煉廢氣中的VOCs。

脫附后的高濃度VOCs氣流被焚燒風(fēng)機送至RTO進行充分焚燒，轉(zhuǎn)化成二氧化碳及水蒸氣經(jīng)煙囪排放至大氣中。同時氧化室內(nèi)高溫氣流被引出至熱交換器，與常溫空氣進行熱交換，升溫至脫附溫度的熱流，供脫附使用，以達到節(jié)能減排的目的。

3.3 密煉廢氣處理系統(tǒng)優(yōu)化后的效果

密煉廢氣經(jīng)沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒設(shè)施處理后，凈化后的氣體經(jīng)環(huán)保檢測機構(gòu)檢測，廢氣處理率明顯提高。各類污染物處理率如表2所示。

表2 沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒系統(tǒng)處理前、后各類污染物質(zhì)量濃度

由表2可見：優(yōu)化系統(tǒng)處理后，各類污染物排放濃度遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)排放濃度；相比原處理設(shè)施，沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒設(shè)施非甲烷總烴和臭氣濃度的處理率更高，處理后排放的絕對值更低，成效顯著。

4 結(jié)語

對密煉機廢氣處理方案進行優(yōu)化，對密煉機卸料口和擠出部位收集的廢氣采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附＋RTO焚燒處理，廢氣處理率和排放絕對值均得到顯著改善，更符合國家環(huán)境保護政策的要求。同時，為后續(xù)膠料密煉工序的環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化提供了有益的參考。