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廣東啟綠環(huán)保工程設(shè)備有限公司
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瀝青混合料攪拌設(shè)備瀝青煙氣處理的方法
編輯:啟綠環(huán)保 瀏覽: 時間:2020-05-16
在瀝青混合料攪拌設(shè)備熱拌混合料生產(chǎn)過程中,高溫瀝青會在瀝青罐排氣口、攪拌鍋卸料處產(chǎn)生大量的瀝青煙氣,它不僅會嚴(yán)重影響操作人員的健康,也會對設(shè)備和周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染,影響周邊居民的生活。但由于瀝青混合料攪拌設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并未對瀝青煙氣無組織排放做出明確的規(guī)定,受制于市場重視程度和設(shè)備成本的雙重影響,攪拌設(shè)備在瀝青煙氣治理上發(fā)展相對滯后。直至2015年新的環(huán)保法出臺,發(fā)達(dá)地區(qū)對瀝青攪拌設(shè)備的排放提出了更嚴(yán)格的要求,攪拌設(shè)備瀝青煙氣排放治理才得到施工企業(yè)和制造商的高度重視。
1、瀝青煙氣成分及危害
道路用石油瀝青在高溫條件下(100℃~190℃)會釋放出危害人體和環(huán)境的瀝青煙氣。它是一種特殊的污染物,主要由液態(tài)烴類顆粒物和氣態(tài)烴類衍生物組成,其中大部分是0.1~1μm的焦油細(xì)霧粒。瀝青煙氣成分中含有近200種有機污染物,主要是多環(huán)芳烴類物及少量氧、氮、硫的雜環(huán)混合物,主要有害成分為酚類、蒽萘類及苯并[a]芘。一般石油瀝青含苯并[a]芘為0.1~27mg/kg,裂解石油瀝青為4~272mg/kg。苯并[a]芘對皮膚及呼吸道系統(tǒng)有較強的致癌作用,是引起皮膚癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因之一。瀝青煙氣對環(huán)境和人體健康的影響非常明顯,對其進行處理和凈化也有很多不同的方式,本文將對此進行比對分析。
2、常見瀝青煙氣處理方法
瀝青煙氣主要由氣液2項組成,濃度不高,成分又極其復(fù)雜分散,一般處理方法很難凈化徹底,常見的處理方法如下:
1 燃燒法
因為瀝青煙氣主要成分是碳?xì)浠衔,采用可燃性物質(zhì)通過極高溫度進行直接燃燒,將大分子污染物斷裂成低分子無害物質(zhì),達(dá)到凈化目的。實踐表明,當(dāng)燃燒狀況穩(wěn)定,溫度達(dá)到510℃時,有機廢氣排放已大大降低,當(dāng)溫度穩(wěn)定在800℃~1000℃時,烴類物質(zhì)燃燒更加快速、完全,凈化效果理想,同時增加催化劑可以降低燃燒溫度。燃燒法的影響因素主要有2點,一是瀝青煙濃度越高越有利于焚燒的進行,二是燃燒的溫度與時間控制。
燃燒法的優(yōu)點在于凈化效果較好,缺點在于成本高,燃燒室及催化床設(shè)備昂貴,對于10萬m3/h處理量的燃燒凈化設(shè)備,每年維護費用約需30萬,且有一定安全隱患。
對于瀝青攪拌設(shè)備來講,由于自帶燃燒烘干系統(tǒng),可直接將瀝青煙氣收集并引入烘干筒進行二次焚燒,可處理絕大部分的瀝青煙氣。但由于燃燒溫度和時間匹配的穩(wěn)定性較難保證,凈化效果不穩(wěn)定,同時會對設(shè)備燃燒系統(tǒng)帶來一定壓力。當(dāng)溫度過高時,也會出現(xiàn)氮氧化物超標(biāo)問題,造成二次污染。所以對于瀝青攪拌設(shè)備使用自身燃燒系統(tǒng)進行瀝青煙氣焚燒,經(jīng)濟性較好,投入成本低,但處理效果和瀝青煙氣進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系較大。如果瀝青煙氣進氣系統(tǒng)均勻穩(wěn)定,氣流與火焰混合充分,燃燒穩(wěn)定,位置合理,將會達(dá)到較好的處理效果。
2 活性炭吸附法
該方法原理是利用活性炭內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),有巨大比表面積原理來吸附通過活性炭池的煙氣顆粒及分子。
瀝青煙氣首先進入廢氣洗滌塔,在廢氣洗滌塔內(nèi)瀝青煙氣中所含的焦油轉(zhuǎn)移到液相(吸收劑),從而達(dá)到凈化廢氣的目的。瀝青煙氣中的焦油細(xì)霧粒被水吸附后,基本不溶于水,也不會發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生大量新的化合物,只是形成浮油漂浮在水面。通過洗滌塔的補水閥補充新水,漂浮的焦油就會順著洗滌塔的溢流口流出,對其收集再做其他處理。經(jīng)過廢氣洗滌塔處理后,廢氣進入活性炭過濾棉進行吸附,較大粒徑的污染物被吸附,然后進入到活性炭顆粒吸附層。由于活性炭固體表面上存在未平衡和未飽和的分子引力或化學(xué)健力,因此當(dāng)此固體表面與氣體接觸時,就能吸引氣體分子,使其濃聚并保持在固體表面,污染物質(zhì)及氣味從而被吸附。廢氣經(jīng)活性炭吸附塔后,凈化氣體通過風(fēng)機的作用高空達(dá)標(biāo)排放。
活性炭吸附法安全性高,通常凈化效率可達(dá)70%~80%,但隨活性碳逐漸飽和而迅速下降,需定期更換活性炭,產(chǎn)生二次固廢,運行維護成本很高。
3 低溫等離子凈化法
低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài),當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時,氣體被擊穿,產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高,但重粒子溫度很低,整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài),所以也稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用,使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解,并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。
利用高頻高壓的電場與光輻照在電場作用下,離子發(fā)生器產(chǎn)生大量的粒子,粒子與空氣中的氧分子進行碰撞而形成正、負(fù)氧離子。光與廢氣氣體分子的相互作用又可以看做是輻射場(震蕩電場)與電子(震蕩偶極子)會聚時的一種能量交換,使廢氣物質(zhì)分子的能態(tài)發(fā)生了改變,即分子的轉(zhuǎn)動、振動或電子能級發(fā)生變化,由低能態(tài)被激發(fā)至高能態(tài),這種變化是量子化的。且在與瀝青煙氣分子相接觸后打開有機揮發(fā)性氣體的化學(xué)鍵,經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),最終生成CO2和H2O等穩(wěn)定無害的小分子。
低溫等離子凈化適合低濃度的瀝青煙氣凈化,正常運行情況下效率可達(dá)80%左右,能處理多種成分混合氣體,尤其對苯并[a]芘這類碳20鍵大分子裂解能力較強,對于一些臭氣成分小分子鍵裂解能力較差。
4 UV光催化氧化凈化法
UV光催化氧化反應(yīng),就是讓UV紫外光照射光敏半導(dǎo)體催化劑,激發(fā)半導(dǎo)體的價帶電子發(fā)生帶間躍遷,即從價帶躍遷到導(dǎo)帶,從而產(chǎn)生光生電子(e-)和空穴(h+)。此時吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負(fù)離子,而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負(fù)離子和氫氧自由基具有很強的氧化性,能使幾乎所有的有機污染物氧化至最終產(chǎn)物CO2和H2O,甚至對一些無機污染物也能徹底分解,不存在吸附飽和與二次污染問題。
TiO2具有化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒、價廉、易得、具有較正的價帶電位和較負(fù)的導(dǎo)帶電位等特點,是理想的光催化劑,也是目前使用最多的一類光催化劑。當(dāng)TiO2光催化劑受到大于其禁帶能量的光照射時,在其內(nèi)部和表面都會產(chǎn)生光生電子和光生空穴。一部分光生電子和光生空穴參與光催化反應(yīng),另外一部分光生電子與空穴會立即發(fā)生復(fù)合,以熱量的形式散發(fā)出去。如果TiO2中沒有電子和空穴俘獲劑,儲備的光能在幾毫秒的時間內(nèi)就會通過光生電子和空穴的復(fù)合以熱能的形式釋放出來,或以其它形式散發(fā)掉;如果在TiO2的表面或者體相中有俘獲劑或表面缺陷態(tài)時,能夠有效阻止光生電子和空穴的重新復(fù)合,使電子和空穴有效轉(zhuǎn)移,從而能在催化劑表面發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng),將吸收的光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能。
5、新型等離子光催化組合式瀝青煙氣凈化法
綜上分析對比,任何單一的處理工藝都無法達(dá)到良好的處理效果。除利用自身設(shè)備特點采用燃燒法進行較為簡單的瀝青煙氣處理外,根據(jù)瀝青攪拌設(shè)備瀝青煙氣含煙塵量較高、氣態(tài)污染物烴類物質(zhì)復(fù)雜的特點,本文取長補短,提出一種綜合瀝青混合料瀝青煙氣處理方案,即離子光催化組合式凈化法,使用噴淋旋流塔水洗+離心除霧+靜電除塵+光催化等離子組合工藝對廢氣進行處理。
廢氣處理工藝流程為:
(1) 當(dāng)瀝青煙霧進入噴淋旋流塔內(nèi)時,低壓高效旋流霧化器噴出極細(xì)小且具有極佳凈化效果的水霧。當(dāng)煙氣從中穿過時,其中的分子、顆粒污染物與霧滴相碰撞,產(chǎn)生液滴的合并。因油分子、顆粒污染物的表面粘度較大,就會被霧滴所包融,體積增大,產(chǎn)生沉降,其中的顆粒分子被水截留,同時將煙氣溫度降低到60℃以下,使后面的處理工藝達(dá)到更好的處理效果。
(2) 經(jīng)初步截留后的瀝青煙霧再進入離心分離段。采用機械式除油技術(shù),利用氣體動力進行凈化瀝青煙霧。通過流體力學(xué)的雙向流理論在葉輪內(nèi)部實現(xiàn)油煙分離。通過改變?nèi)~片的角度和葉片的形式,使顆粒分子在葉輪盤、片上撞擊聚集,被離心力甩入箱體內(nèi)壁,由漏油管流出。
3) 經(jīng)過離心分離段后進入到靜電除油煙段。在電暈極(負(fù)極)和沉淀極之間施加直流高壓,使得電暈極放電,煙氣電離生成大量的正、負(fù)離子。正、負(fù)離子在向電暈極、沉淀極移動的過程中與焦油霧滴相遇,并使之帶電,霧滴被電極吸引,煙塵基本得到去除。
(4) 最后進入到光催化等離子工藝段。廢氣經(jīng)過設(shè)備時被紫外線、等離子電場分解,同時光催化及等離子產(chǎn)生的多種活性自由基和生態(tài)氧,同煙霧中的分子碰撞時會發(fā)生一系列基元物化反應(yīng),將煙霧分子異味氣體分解或還原為低分子無害物質(zhì)。廢氣中的非甲烷總烴、惡臭氣體在高能量的轟擊及活性物質(zhì)的氧化下得到降解去除,最后通過離心風(fēng)機和煙囪達(dá)標(biāo)排放。
瀝青煙氣二次焚燒法、等離子光催化組合式瀝青煙氣凈化機在中交西筑多套SG系列環(huán)保站上投入使用,經(jīng)實踐檢驗,均取得了良好的處理結(jié)果。特別是通過等離子光催化組合式瀝青煙氣凈化機后的瀝青煙氣排放指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn),其組合式的工作模式,非常適合攪拌設(shè)備的瀝青煙氣排放工況,通過前期處理裝置去除粉塵、焦油類物質(zhì),后期等離子光催化裝置處理氣態(tài)分子,達(dá)到分解去臭的目的,使用效果受到用戶好評。
來源:建筑機械雜志
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