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苏州工业园区塑胶废气治理

2019-4-25 22:44:56 2006

一、废气概况

废气主要为以树脂粉为原料的产品生产过程中配料、混料、切割工序产生的粉尘以及挤出工序产生的少量废气(以氯乙烯、HCl和非甲烷总烃计);以塑料颗粒为原料的产品生产过程中混料工序产生的混料粉尘、注塑成型工序产生的少量废气(以氯乙烯、HCl和非甲烷总烃计)以及粉碎机粉碎和磨粉机粉碎过程中产生的粉尘。

二、常见的有机废气处理方法比较


有机废气净化的方法有直接燃烧法、催化燃烧法、活性炭吸附法、吸收法、生物过滤法、膜分离法、冷凝法、光催化法等,其中较为常用的是燃烧法(包括直接燃烧和催化燃烧)、活性炭吸附法、吸收法、冷凝法和光催化法等。



有机废气主要净化方法比较

净化

方法

优点

缺点

适用条件

吸附法

净化效率高,可回收有机

物质,系统运行稳定,操作维修方便。

吸附剂需定期更换,再生费用大,设备庞大,占地多。

大风量、低浓度,温度一般20-30℃,浓度1-500mg/m3

燃烧法

操作简单,维护容易,无

须预处理,有机物可完全

燃烧。燃烧热可作为烘干

室的热源综合利用。

有害气体不能回收利用,易产生二次污染。

适用高浓度废气

吸收法

处理量大,净化效率高,

节省能源,节省运行费用。

吸收液需再处理,否则会产生二次污染。

适用于高、低浓度有机废气

冷凝法

设备、操作条件简单,

回收物质纯度高。

净化效率低,不能

达到标准要求

适用于组分单一的高浓度有机废气

光催化氧化法

操作极为简单,占地面积小

对不能吸收光子的污染物质效果差,对于成分复杂的废气无法达到预期处理效果

适用于浓度较低,且能吸收光子的污染物质,可以处理大气量的、低浓度的臭气

综上所述,利用单一的工艺技术很难把有机废气中的污染物降到所要求的程度。针对本项目有机废气,本环项目采用“UV光催化氧化+活性炭吸附”的处置方式,对有机废气处理效率可达90%。


三:处理工艺


(一)挤出和注塑废气处理:废气经集气罩收集后进入UV光催化氧化+活性炭吸附装置进行处理,废气收集率≥90%,非甲烷总烃和氯乙烯经UV光催化氧化+活性炭吸附装置处理率≥90%,氯化氢经UV光催化氧化+活性炭吸附装置处理率≥40%,风机风量为10000m3/h,最后经15米高2#排气筒排放。


有机废气及氯化氢、氯乙烯废气处理工艺流程图

废气处理装置简介:

废气经集气罩收集后进入光催化氧化设备,光催化氧化设备可产生紫外线,在紫外线的照射下将空气中的氧分子裂解为臭氧,臭氧具有强氧化性可降解空气中的大分子使其生产小分子的无害物质,此设备在UV的基础上增加了催化剂TiO2,大大增加了反应的效率,剩余未来得及反应的废气及臭氧同时进入活性炭,活性炭起到缓冲作用,在活性炭内部继续充分反应后达标排放。

①光催化氧化

光催化氧化技术是一种新兴的绿色废气处理技术,具有反应条件温和、能耗低、操作简单、能矿化绝大多数有机物和消除重金属污染,可减少二次污染等突出优点。

工作原理:

泡沫镍因其独特的三维网状结构,可作为一种优良的光催化载体,而负载在其表面的纳米TiO2是迄今为止研究和应用最多的一种光催化剂。TiO2其电子结构特点为一个满的价带和一个空的异带,在大于其带隙能(Eg=3.2ev,相当于波长387.5nm的光子能量)的光照条件下,电子就可从价带激发到导带形成自由电子,而在价带形成一个带正电的空穴,形成电子——空穴对:

TiO2+hu→(TiO2h++(TiO2e-

价带空穴是良好的氧化剂,导带电子是良好的还原剂。空穴一般与表面吸附的H2O或OH-离子反应形成具有强氧化性的活性羟基(?OH):

h++H2O→?OH+H+

h++OH-→?OH

电子则与表面吸附的氧分子(O2)反应,生成超氧离子(?O2-)。超氧离子可与水进一步反应,生成过羟基(?OOH)和双氧水(H2O2):

e-+O2→?O2-

?O2-+H2O→?OOH+OH-

2?OOH→H2O2+O2

?OOH+H2O+e-H2O2+OH-

H2O2+e-→?OH+OH-

TiO2光催化氧化是活性羟基(?OH)和其他活性氧化类物质(?O2-,?OOH,H2O2)共同作用的结果。在TiO2表面产生的?OH基团反应活性很高,具有高于有机物各类化学键能的反应能,加上?O2-,?OOH,H2O2活性氧化类物质的协同作用,能迅速有效地分解有机物。

紫外光激活照射:

紫外光灯与日光灯、节能灯发光原理一样,灯管内的汞原子被激发产生汞的特征线。低压汞蒸气主要产生254nm和185nm紫外线。

日光灯、节能灯灯管采用的是普通玻璃,紫外线不能透出来,被荧光粉吸收后发出可见光,而紫外光灯管则用透紫外玻璃或石英玻璃生产。紫外线穿过玻管壁投射出来。

紫外线灯作为光催化氧化的光能提供体,光催化剂纳米粒子在一定波长的紫外光线照射下才能受激发生成电子——空穴对,空穴分解催化剂,整个光催化氧化过程不会产生臭氧,不会因为产生臭氧而带来新的环境问题。

技术先进性:

光催化工艺主要是由镶嵌有纳米二氧化钛(TiO2)的泡沫镍网,产生254nm和185nm紫外线、电控系统及设备壳体等四大部分组合。光催化工艺能有效地去除部分挥发性有机物和无机化合物,如苯、甲醛、丙酮、氨、二氧化氮、硫化氢等。这些有害气体可经过二氧化钛的催化作用被完全分解破坏,达到无机化,而不形成中间产物。

②活性炭吸附装置

活性炭为多孔结构和对气体、蒸汽或胶态固体有强大吸附性能的碳,能较好地吸附臭味中的有机物质。每克活性炭的总表面积可达 800~2000m2。真比重约1.9~2.1,表观比重约1.08~0.45,含炭量10~98%,可用于糖液、油脂、甘油、醇类、药剂等的脱色净化,溶剂的回收,气体的吸收、分离和提纯,化学合成的催化剂和催化剂载体等。活性炭吸附气体,主要是利用活性炭的吸附作用,因为吸附反应是放热的反应,因此,随着反应体系温度的升高,活性炭的吸附容量就会随之逐渐降低。本项目活性炭吸附装置由引风风机、吸附器等组成。



(二)配料、混料、切割、粉碎和磨粉粉尘治理:集气罩+脉冲袋式除尘器1套,收集率≥95%,去除率≥99%,风量6000m3/h,最后经15米高1#排气筒排放。


粉尘处理工艺流程图

处理方法:在配料、混料机、切割机、粉碎机及磨粉机出口上方安装集气管道与设备固定排放口连接,利用抽风机(负压)对粉尘进行抽吸,收集的粉尘废气通过管道密闭输送至尾部的脉冲袋式除尘器处理。

原理:脉冲袋式除尘器本体由框架箱体、滤袋袋笼、喷吹清灰装置、排灰装置等部分组成。壳体部分由上箱体、中箱体、灰斗、进出风口组成。粉尘从入口导入脉冲袋式除尘器的外壳和排气管之间,形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁,并随外旋流转到除尘器下部,由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。本处理工艺设计不考虑系统漏风问题。

除尘器结构示意图如下:


粉尘由进风口进入脉冲袋式除尘器,首先碰到进出风口中间的斜板及挡板,气流便转向流入灰斗,同时气流速度放慢,由于惯性作用,使气体中粗颗粒粉尘直接流入灰斗,进入灰斗的气流随后折而向上通过内部装有金属骨架的滤袋,粉尘被捕集在滤袋的外表面,净化后的气体进入滤袋室上部清洁室,汇集到出风口排出。含尘气体通过滤袋净化的过程中,随着时间的增加而积附在滤袋上的粉尘越来越多,因而使滤袋的阻力逐渐增加,致使处理风量逐渐减少,为正常工作,要控制阻力在一定范围内,这时当阻力升到限定范围的时候(1.0~1.2kPa),由脉冲控制仪发出指令按顺序触发各控制阀开启脉冲阀,气包内的压缩空气由喷吹管各孔经文式管喷射到各相应的滤袋内,滤袋瞬间急剧膨胀,使积附在滤袋表面的粉尘脱落,滤袋得到再生。

本项目尾部设置的脉冲袋式除尘器布袋材质为合成纤维,孔径为m,除尘器设计处理风量为6000m3/h,入口温度为常温,滤袋数量为60只,过滤风速为2.0-4.0m/min,排气筒出口烟气流速为17.33m/s,滤袋更换频次为1次/半年,颗粒物去除效率能达到99%以上,经处理后1#排气筒颗粒物排放浓度为5.515mg/m3,排放速率为0.0331kg/h,其排放能达到《合成树脂工业污染物排放标准》(GB31572-2015)中表5标准,故经脉冲袋式除尘器处理后的废气可实现达标排放。同时,本项目脉冲袋式除尘器参数根据《袋式除尘工程通用技术规范》(HJ2010-2012)相关要求设计,其排气筒出口烟气流速为17.33m/s,在该规范规定的15m/s~20m/s范围内,满足其要求。

脉冲袋式除尘器清下粉尘落入灰斗经排灰系统排出机体。由此积附在滤袋上的粉尘周期地脉冲喷吹清灰,使净化气体正常通过,保证除尘器的正常运行。

脉冲袋式除尘器结构简单,工艺技术成熟,运用广泛,维护操作方便;除尘效率高,对亚微米粒径的细尘有较高的分级效率;在保证同样高除尘效率的前提下,造价低于电除尘器;对粉尘的特性不敏感,不受粉尘及电阻的影响。在运行过程中主要费用为电费、维护费(更换布袋等)及人工费,运行成本低。

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