瀝青煙的治理

瀝青煙的治理瀝青煙的來源瀝青煙是以瀝青為主，也涉及煤炭、石油等燃料在高溫下逸散到環(huán)境中的一種混合煙氣。但凡在加工、制造和一切使用瀝青、煤炭、石油的公司，在生產(chǎn)過程中都有不同濃度的瀝青煙產(chǎn)生。含有瀝青的物質(zhì)，在加熱與燃燒的過程中也會不同程度地生產(chǎn)瀝青煙。瀝青煙的重要來源見表1-1。表1-1瀝青煙的來源來源煉油廠、煤氣廠、焦化廠、煉鋼廠、石油化工廠耐火材料廠、油氈廠、碳素廠、瀝青炭黑廠、瀝青涂料廠、型煤廠、電解鋁廠、瀝青炸藥廠、絕緣材料廠、用瀝青做私合劑的鍛造車間瀝青路面施工現(xiàn)場、瀝青混凝土配制車間、枕木防腐廠，用瀝青修補屋頂、涂刷管道與電桿的施工現(xiàn)場以煤、重油、木柴、油頁巖為燃料的多個鍋爐與工業(yè)爐窯瀝青煙的排放原則我國的《大氣污染物綜合排放原則》(GB16297-1996)，對瀝青煙的排放原則作了明確具體的規(guī)定，新污染源不得向一類地區(qū)排放，熔煉、浸涂的最高允許排放濃度為40mg/m3(現(xiàn)有污染源為80mg/m3)。污染物最高允許排放速率kg/h最高允許排放濃度mg/m3周界外濃度mg/m3排氣筒高度排放原則（二級）非甲烷總烴15米排氣筒121505.020米排氣筒20瀝青煙15米排氣筒0.2280（熔煉、浸染）150（建筑攪拌）280（吹制瀝青）不得無組織20米排氣筒0.36苯并芘15米排氣筒0.06*10-30.5*10-3（瀝青、碳素制品生產(chǎn)和加工）0.01*10-320米排氣筒0.1*10-3瀝青煙的構(gòu)成與性質(zhì)普通瀝青中含有2.61%—40.7%的游離碳，其它為烴類及其衍生物等。其成分復(fù)雜，不同的瀝青成分之間的變化也很大，因而瀝青煙的成分也相稱復(fù)雜，總體上講瀝青煙的組分與瀝青相近，重要是多環(huán)芳烴(PAH)及少量的氧、氮、硫的雜環(huán)化合物。已知其中有萘、菲、酚、咔唑、吡啶、吡咯、吲哚、茚等100多個。在這些組分中，有幾十種物質(zhì)是致癌物質(zhì)，特別是苯并花對動物、植物、人體都會造成嚴(yán)重的危害，是一種強致癌物。正由于如此，瀝青煙必須及時治理。瀝青煙的治理辦法瀝青煙重要由氣、液兩相構(gòu)成。液相部分是十分細(xì)微的揮發(fā)冷凝物，粒徑多在0.1-1.0um之間，最小的約0.01um，最大的約10um。氣相是不同氣體的混合物。對于這種濃度不高又極為分散的瀝青煙霧，用常規(guī)的辦法不可能將其凈化，現(xiàn)在正在研究或得以應(yīng)用的凈化辦法有4種類型，即燃燒法、電捕法、吸附法和吸取法。（一）燃燒法瀝青煙中含有大量可燃燒的物質(zhì)，由于瀝青煙的基本成分為烴類化合物，其中又含有油粒及其它可燃性的物質(zhì)，因此在一定的溫度下，經(jīng)供氧是能夠確保其燃燒的。實驗證明，當(dāng)溫度超出790℃時，燃燒時間>0.5s，供氧充足的條件下，烴類物質(zhì)能夠燃燒得很完全；當(dāng)溫度>900℃時，混雜在瀝青煙中的其它物質(zhì)也能燃燒得很完全了。燃燒法的影響因素重要有兩點，一是瀝青煙的濃度越高，越有助于焚燒的進行；二是燃燒的溫度與時間，普通在800-1000℃左右，燃燒時間應(yīng)當(dāng)控制在0.5s左右。如果溫度不足，時間不夠，則焚燒不完全；若溫度過高時間過長，則會使部分瀝青煙炭化成顆粒，而以粉末形式隨煙氣排出，產(chǎn)生二次污染。（二）電捕法該法是基于靜電場的某些性質(zhì)而進行的。瀝青煙中的顆粒及大分子進人電場后，在靜電場的作用下能夠載上不同的電荷，并驅(qū)向極板，被捕集后聚集為液體狀，靠本身重順板流下，從靜電捕集器底部定時排出，凈化后的煙氣排出，從而達(dá)成靜化瀝青煙的目的。靜電捕集法凈化瀝青煙氣的工藝操作指標(biāo)詳見表1-2。表1-2靜電捕集法凈化瀝青煙氣工藝操作指標(biāo)工藝條件電場狀況煙氣中的瀝青含量凈化效率%氣量m3/h氣速m/s進口溫度℃電場斷面m2沉淀極面積m2凈化前mg/m3凈化后mg/m321600-324001-1.580-1056233.8210-80020-4590-9514000-308000.73-1.651-865.4119.4133-59210-5290-93540001.2898-18711.8375400-64020-10384-95該辦法的優(yōu)點是：(1)回收的瀝青呈焦油狀且均溶于苯或環(huán)己烷，可返回生產(chǎn)系統(tǒng)或作燃料使用；(2)系統(tǒng)阻力小、能耗低、運行費用低。缺點是：(1)對煙溫規(guī)定較高，普通應(yīng)控制在70-80C，溫度過高，比電阻值超出1011Ω·cm，不利于靜電捕集，溫度過低又易凝結(jié)在極板上；(2)干式電捕集對氣相組分的捕集效率幾乎等于零，而濕式靜電捕集器即使可捕集氣態(tài)瀝青，但增加了污水解決設(shè)備和維修費用；(3)瀝青易燃，有時會發(fā)生放電著火現(xiàn)象，因此靜電捕集器不能用于炭粉塵的捕集回收，特別是不合用于炭粉塵與瀝青煙氣混合氣體的凈化；(4)長久運行凈化效率減少；(5)一次性投資大，占地面積大。（三）吸附法吸附法即采用多個顆粒小或多孔含有較大比表面積的物質(zhì)(如焦炭粉、氧化鋁、白云石粉或滑石粉等)作吸附劑，對瀝青煙進行物理吸附。具體吸附劑的選定要結(jié)合實際生產(chǎn)性質(zhì)與特點。凈化設(shè)備可采用固定床、流化床及輸送床等，具體設(shè)備應(yīng)視凈化瀝青煙的濃度、吸附劑的性質(zhì)、凈化原則等條件而定。該辦法的優(yōu)點是：①工藝簡樸，凈化效率高；②吸附劑無需再生，可直接返回生產(chǎn)系統(tǒng)；③投資省，運行費用低，操作維修方便，無二次污染。缺點是：①系統(tǒng)阻力太大，可達(dá)成Pa；②占地面積大，吸附管較長，回收吸附劑的袋式除塵面積較大。（四）吸取法吸取法即采用有機類液體做吸取劑，使瀝青煙的混合煙氣與吸取劑逆流充足接觸并被洗滌，除去煙氣有毒組分，達(dá)成凈化的目的；現(xiàn)使用過的吸附劑有洗油、柴油和水。吸取法多用于焦化廠、涂料廠和石油化工廠等。該辦法的重要優(yōu)點是設(shè)備簡樸、維修方便、系統(tǒng)阻力小、能耗低、運行費用少；其缺點是存在二次污染，凈化的效率不高。因此還沒有得到比較廣泛的應(yīng)用，還需進一步研究、實驗和改善。（五）其它辦法機械分離法：向瀝青煙氣噴蒸汽或者水霧以增大煙氣顆粒直徑，再在沉降室或旋風(fēng)除塵器中使氣體與顆粒分離，從而達(dá)成凈化瀝青煙氣中粉塵的目的。冷凝法：瀝青煙氣通過冷凝，可增加煙氣中霧粒的粒徑，因而有助于瀝青煙氣進行凈化。該方法普通作為一種輔助手段，與其它凈化辦法結(jié)合起來使用瀝青煙的凈化治理方案瀝青煙的特性瀝青煙氣的特點是易粘附，在一定溫度之上易燃爆。在瀝青煙氣的收集、輸送及消煙過程中，極易粘著管道及設(shè)備表面形成液態(tài)至固態(tài)瀝青。固結(jié)后的瀝青很難去除掉，往往造成管道堵塞、設(shè)備破壞，使系統(tǒng)無法正常運行。瀝青自燃點610℃，爆炸下限35g/m，最小點火能量40mJ，最大爆炸壓力0.32MPa，壓力上升速度平均2.5MPa/s，避免浮游粉塵被電火花引爆的臨界氧含量為16%。當(dāng)瀝青煙氣低于50℃時，瀝青煙氣易粘附，不易做凈化解決；當(dāng)瀝青煙氣溫度在50-110℃之間時，其比電阻時非常適宜用靜電式凈化妝置；當(dāng)瀝青煙氣溫度超出110℃時，瀝青煙的比電阻較高，不適宜直接用靜電式凈化妝置，需要先降溫解決。設(shè)計要點瀝青煙捕集器的最佳溫度為60℃-80℃，低于50℃，瀝青易粘結(jié)，超出100℃時比電阻高不易捕集，同時也不符合瀝青煙捕集器的工藝規(guī)定；避免煙道內(nèi)附著瀝青燃燒，明火、暗火進入瀝青煙捕集器；盡量減少煙氣中煤塵，提高瀝青煙捕集器煤焦油瀝青的流動性；瀝青煙捕集器設(shè)防爆裝置；為解決電捕設(shè)備直徑大，氣流易發(fā)生偏流現(xiàn)象，設(shè)備底部須加裝先進的導(dǎo)流配氣系統(tǒng)。工藝分析1.現(xiàn)有主流工藝分析：現(xiàn)在主流工藝：噴淋塔洗滌+靜電電捕除油+活性炭吸附噴淋塔洗滌根據(jù)廢氣的特點,瀝青煙（重要由瀝青加熱時所產(chǎn)生）中的90%以上，非甲烷總烴（重要是加入的機油加熱時所產(chǎn)生）中的85%以上的有機物沸點都高于循環(huán)水溫度。因此從原理和辦法上來看，瀝青煙氣第一步采用濕式洗滌法應(yīng)當(dāng)是合理的，并且投入和運行成本也低，通過循環(huán)水把廢氣快速冷凝，將沸點低于循環(huán)水溫的氣態(tài)有機物冷凝成液態(tài)，并把粒徑較小的焦油細(xì)霧粒(0.1-1.0um)的粒徑增大，然后轉(zhuǎn)移到水中，而粒徑較大的焦油粒則被直接沖洗下來。液態(tài)有機物和焦油細(xì)霧粒被水吸附后，基本不溶于水，也不會發(fā)生反映產(chǎn)生新的化合物，只是形成浮油漂浮在水面。但要高效除去瀝青煙氣中的焦油和焦油氣，對濕式洗滌器規(guī)定很高，必須做到氣-液二相有充足的接觸機會，即不僅規(guī)定氣-液二相接觸面越大越好，并且規(guī)定接觸時間越長越好。而現(xiàn)在現(xiàn)場采用的濕式洗滌塔很難滿足這方面的規(guī)定。一是噴淋洗滌塔噴水直接沖洗，僅依靠單相的動能（液相）是無法形成氣-液二相有極大接觸機會的界面。二是噴嘴噴射的液滴粒徑（大部分都在1000μm以上）遠(yuǎn)不不大于焦油細(xì)霧粒的粒徑(0.1-1.0um)，使接觸機會減少，甚至?xí)纬蓺?液二相無法接觸的盲區(qū)。即使增加填料，增加的接觸面也有限，并且填料很快被沉淀物粘附。三是由于水是循環(huán)使用，水中的污染物濃度（特別是顆粒狀污染物）越來越高，而現(xiàn)場的噴淋洗滌塔噴嘴的口徑較小（這是為了確保一定的霧化效果），因此極易造成噴嘴堵塞，使洗滌效果越來越差。四是噴淋洗滌塔內(nèi)部構(gòu)造欠佳，廢氣在塔內(nèi)未形成旋流，氣體和液體分離性能不夠?，F(xiàn)在采用的噴淋洗滌塔去除廢氣中焦油和焦油氣的效率僅在30%左右，甚至更低。濕式洗滌裝置是瀝青煙氣凈化解決的核心設(shè)備，如果不能有效的去除焦油和焦油氣，那么對后級氣體進一步凈化解決的設(shè)備，如活性炭法、等離子法、光催化氧化法等帶來很大的壓力，即使這些設(shè)備功效再強也會很快被油污污染而失效。靜電電捕除油電捕焦油器對瀝青煙霧有極佳的凈化效果。瀝青煙含有大量的煙塵和油脂，這些油脂易附著于電暈極線和沉淀極管壁上，隨著運行時間的延續(xù)，電暈極線和沉淀極管的焦油附著越積越多，造成電捕凈化效果逐步下降甚至失效。電捕運行三個月，應(yīng)停車用高壓蒸汽清掃一次，并對絕緣箱、饋電箱中的絕緣瓷瓶及穿墻套管擦洗一次，清洗時用紗布浸苯或酒精刷洗并干燥。因沒有高壓蒸汽設(shè)施，無法對電捕焦油器進行清理保養(yǎng)，使電捕焦油器逐步失效，并且增加了突發(fā)燃爆事故的隱患。電捕焦油器無降解苯并芘的功效?；钚蕴课椒╝.活性炭無分解油性有機物的能力，一旦表面被油性污染物污染后，很快就會失去活性。而煙氣中重要的就是油性污染物，極易粘附在活性炭表面，特別在前級濕式洗滌效果不佳的狀況下，活性炭使用壽命更短；b.使用活性炭吸附法，設(shè)備阻力降很大；2.現(xiàn)有主流工藝分析：改善工藝：濕式除塵+旋流洗滌+靜電電捕除油+活性炭吸附+UV紫外線光解/等離子濕式除塵：用水霧增大煙霧顆粒，更有效的除去煙霧；減少煙氣的溫度；旋流洗滌：增強濕法洗滌效率，并有效避免填料堵塞難清理和噴嘴堵塞現(xiàn)象的發(fā)生；減少煙氣溫度；需配備簡易氣液分離器，克服洗滌后氣體帶水（含油污）的難題；靜電電捕除油：瀝青煙凈化效果極好，清洗維護麻煩，盡量減少進氣濃度，并且對煙氣溫度規(guī)定高；活性炭吸附：吸附氣體中的VOC等UV紫外線光解/等離子：針對煙氣中的苯并[a]芘，在紫外光照射下很容易光解和氧化。（等離子容易打火，謹(jǐn)慎使用）項目分析（鎮(zhèn)海瀝青煙）工藝分析原有工藝：噴淋洗滌+活性炭吸附改造工藝：旋風(fēng)除塵+油煙凈化器+一級水噴淋+二級水噴淋+活性炭吸附旋風(fēng)除塵（干式）——除固體及液態(tài)大微粒對瀝青煙中的固體和液態(tài)大微粒有效果；對液態(tài)小微粒有效果和氣態(tài)有機物基本無效果；瀝青煙中的焦油氣和焦油微粒無法去除，此兩種物質(zhì)對后續(xù)解決有很大的影響。建議：a.將干式旋風(fēng)除塵換成濕式旋風(fēng)除，一來可去除部分焦油氣和焦油微粒；二可減少瀝青煙的溫度；b.將干式旋風(fēng)除塵換到水噴淋后，運用噴淋后煙氣帶水，起到濕式效果。干式油煙凈化器——除油（焦油氣和焦油顆粒）a.本項目報價選用的油煙凈化器為餐飲行業(yè)的，且運行溫度<60℃，溫度無法滿足瀝青煙電捕除油規(guī)定；b.瀝青煙屬易燃爆氣體，此設(shè)備未配備防火和防爆裝置，有安全隱患。c.電捕除油器需經(jīng)常清理，普通采用高壓蒸汽沖洗，或用特定洗劑清理（洗劑普通致癌需防護）d.干式過濾棉會積攢焦油、粉塵，與油煙凈化器直連，若油煙凈化器起火會快速蔓延而無法控制。水噴淋——降溫，除油，除塵a.普通水噴淋吸取效果不佳，建議改成旋流噴淋塔；b.常規(guī)的噴頭，霧化能力弱，氣-液接觸不充足，吸取效率低，建議更換霧化效果的噴頭；c.洗液需定時更換，一來增強吸取效果；二來避免噴頭堵塞d.配備高效的氣液分離裝置，不讓煙氣帶水進入活性炭吸附單元?；钚蕴课健齎OCa.需定時更換活性炭，若前段解決效果不佳，則更換周期大幅縮短；b.次單元溫度不能過高，否則影響吸附效果建議：UV紫外線光解——氧化剩余有機物，除味，除煙氣中的苯并[a]芘建議工藝調(diào)節(jié)分析建議工藝：一級噴淋塔+旋風(fēng)除塵+油煙凈化器+二級噴淋塔+活性炭吸附1.一級噴淋可減少煙氣溫度，盡量達(dá)成油煙凈化器的運行溫度（<60℃）；噴淋能去除一部分煙塵及焦油；并且潤濕空氣，增大焦油粒徑提高旋風(fēng)效果；噴淋后的煙氣幾乎不帶明火、暗火進