摘要：技術(shù)改造在原有處理設(shè)施的基礎(chǔ)上,增建揮發(fā)性有機(jī)類(lèi)廢氣(VOCs)處理設(shè)施,參照原有工藝優(yōu)選國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有有機(jī)廢氣的主要處理技術(shù)確定技改后工藝,增加平臺(tái)、噴淋塔、UV光子鈦觸媒、操作系統(tǒng)。

1 引言

揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compounds，VOCs）是空氣中普遍存在且組成復(fù)雜的一類(lèi)有機(jī)污染物，其污染主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是多數(shù)VOCs本身具有毒理特性，危害人體健康；另一方面是一些VOCs具有較強(qiáng)的光化學(xué)反應(yīng)活性，能在環(huán)境中進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。目前，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）與惡臭氣體的污染與控制越來(lái)越受到人們的重視。

2 工程概況

某新材料科技有限公司位于徐州某縣工業(yè)園區(qū)，是我國(guó)新型保溫材料行業(yè)的重點(diǎn)企業(yè)，主要從事國(guó)家重點(diǎn)推廣的新型建材A級(jí)憎水巖棉的研發(fā)生產(chǎn)。該新材料科技有限公司在巖棉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)類(lèi)揮發(fā)性氣體（VOCs），對(duì)環(huán)境和周邊居民生活有一定影響。為創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境，落實(shí)環(huán)保部門(mén)要求，該公司領(lǐng)導(dǎo)層擬在已建環(huán)保設(shè)施基礎(chǔ)上，增建揮發(fā)性有機(jī)物廢氣（VOCs）處理設(shè)施。處置設(shè)施運(yùn)行后該公司巖棉生產(chǎn)線有組織排放的有機(jī)物揮發(fā)性氣體將達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中的新污染源廢氣排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3 技改前有機(jī)廢氣處理現(xiàn)狀

（1）原有工藝

原有廢氣處理工藝流程見(jiàn)圖1。

VOCs有組織排放源和對(duì)應(yīng)單元處理措施見(jiàn)表1。

（2）尾氣排放量及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

該新材料科技有限公司廠內(nèi)有組織排放的尾氣主要有是NOx、SO2和甲醛，處理后主要污染物指標(biāo)執(zhí)行《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表2。

4 技改后處理工藝

（1）VOCs廢氣處理工藝選擇

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有有機(jī)廢氣的主要處理技術(shù)有：活性炭吸附法、UV光子鈦觸媒、化學(xué)反應(yīng)法、低溫等離子等，詳見(jiàn)表3。

通過(guò)以上各種處理技術(shù)的比對(duì)，同時(shí)考慮業(yè)主的投資成本、設(shè)備運(yùn)行成本以及方便管理，最大限度利用現(xiàn)有設(shè)備（噴淋、旋風(fēng)除塵及水膜除塵），故采用UV光子鈦觸媒工藝處理該項(xiàng)目污染廢氣。

（2）處理單元、工藝流程及說(shuō)明

該新材料科技有限公司巖棉生產(chǎn)線VOCs有組織排放源共兩處：沖天爐熔煉工序和施膠工序。VOCs有組織排放源和對(duì)應(yīng)單元處理措施見(jiàn)表4。

（3）處理工藝流程及說(shuō)明

施膠工序廢氣處理工藝流程示意圖見(jiàn)圖2。

進(jìn)行前段處理：干法箱式過(guò)濾室可以有效阻擋大顆粒及除塵，使廢氣中的有害物質(zhì)被大量過(guò)濾掉，以減輕后面的處理設(shè)備負(fù)荷，為后續(xù)廢氣處理設(shè)備提供有利條件。

經(jīng)干法箱式過(guò)濾室過(guò)濾的有機(jī)廢氣再由兩臺(tái)負(fù)壓風(fēng)機(jī)吸入噴淋塔進(jìn)行預(yù)處理，噴淋塔預(yù)處理可進(jìn)一步降低廢氣中顆粒物濃度，并降低廢氣溫度使之滿足光氧催化設(shè)備使用條件，同時(shí)能吸收部分甲醛。預(yù)處理后的廢氣進(jìn)入光解設(shè)備，利用特制的高能高臭氧UV紫外線光束照射有機(jī)廢氣，改變有機(jī)廢氣的分子結(jié)構(gòu)，使有機(jī)或無(wú)機(jī)高分子有機(jī)廢氣化合物分子鏈在高能紫外線光束照射下，降解轉(zhuǎn)化成低分子化合物，達(dá)標(biāo)后的廢氣通過(guò)煙囪高空排放。

（4）技改后主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

噴淋塔工作時(shí)，廢氣由塔底切向進(jìn)塔，在塔板葉片的導(dǎo)向作用下使廢氣旋轉(zhuǎn)上升，并在塔板上將逐板下流的液體噴成霧滴，增大氣液間的接觸面；液滴被氣流帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力強(qiáng)化氣液間的接觸，并被甩到塔壁上，然后沿塔壁流下，通過(guò)溢流裝置到下一層塔板上，再次被氣流霧化而進(jìn)行氣液接觸。

噴淋塔內(nèi)徑設(shè)計(jì)：吸收塔直徑可由吸收塔出口實(shí)際煙氣體積流量和煙氣流速確定。煙氣速度增大，傳質(zhì)速率系數(shù)增大，有效傳質(zhì)面積增大。但煙氣停留時(shí)間縮短，要求增大塔高。煙氣的流速影響到脫硫效率。合適的流速范圍為3-4.5m/s。選取煙氣流速u(mài)=3.5m/s。則吸收塔直徑（D）計(jì)算如下：

噴淋塔塔高設(shè)計(jì)：吸收區(qū)設(shè)計(jì)，吸收區(qū)的高度一般指煙氣進(jìn)口水平中心線到噴淋層中心線的距離。
根據(jù)吸收塔高度參考表，吸收區(qū)高度一般為5-15m，煙氣接觸反應(yīng)時(shí)間一般為2-5s。為了保證較高的脫硫效率，設(shè)計(jì)接觸反應(yīng)時(shí)間為2s，則吸收區(qū)高度為：h1=u×t=3.5×2=7m，吸收塔噴淋層的噴嘴一般分為切向、軸向和旋轉(zhuǎn)3種型式。本設(shè)計(jì)中采用軸向式噴嘴，主要原因是這種噴嘴噴出的液滴粒度較小，而且性價(jià)比較高。吸收區(qū)一般設(shè)置3-6個(gè)噴淋層，每個(gè)噴淋層都裝有多個(gè)霧化噴嘴，交叉布置，覆蓋率達(dá)200%-300%。設(shè)置4個(gè)噴淋層。噴淋層間距一般為1.2-2m，為了便于檢修和維護(hù)，層間距設(shè)為1.5m。入口煙道到第一層噴淋層的距離一般為2-3.5m，本設(shè)計(jì)為：h2=7-1.5×（4-1）=2.5m。

（5）光氧催化設(shè)備通風(fēng)量及設(shè)備選型

設(shè)計(jì)按照62500m3/h風(fēng)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，總共1套光氧催化設(shè)備。有機(jī)廢氣首先進(jìn)入水噴淋預(yù)處理，然后分別進(jìn)入光氧催化設(shè)備：有機(jī)廢氣進(jìn)入水噴淋預(yù)處理后滿足以下條件：水溫≦50℃；相對(duì)潔凈。在特殊光線的作用下，光觸媒會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能：能有效地降解空氣中有毒有害氣體，能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理，同時(shí)它還具備除臭、抗污等功能。此設(shè)備還可以加裝納米級(jí)TiO2凈化模塊（參數(shù)比例由公司研發(fā)，屬保密專利）裝置，進(jìn)一步對(duì)廢氣進(jìn)行深層催化氧化凈化處理。

（6）技改后工程運(yùn)行情況

目前徐州某新材料科技有限公司技改已成功完成，在廢氣排放總口末端斷面進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表5。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

本項(xiàng)目直接投資包括噴淋塔、光子鈦催化設(shè)備、平臺(tái)、控制柜、通風(fēng)管道、連接件及輔材、電線電纜、共計(jì)約66萬(wàn)元。設(shè)備運(yùn)行成本主要有，電費(fèi)、藥劑費(fèi)、易損件更換費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)、人員工資等，其中電費(fèi)約450元/d，藥劑費(fèi)約400元/d，合計(jì)850元/d。

6 結(jié)果與討論

本技改考慮業(yè)主的投資成本、設(shè)備運(yùn)行成本以及方便管理，最大限度利用現(xiàn)有設(shè)備（旋風(fēng)除塵及水膜除塵），增加噴淋塔，主要用于有害廢氣、帶有粉塵性氣體的前處理，它能有效的分離氣體中的固體物。排除后續(xù)處理的固體物的干擾，經(jīng)過(guò)噴淋塔處理后能夠處理掉廢氣顆粒物總量的35%左右，并能將施膠工序排放的尾氣溫度降低至50℃以下，使之滿足光氧催化設(shè)備使用條件。噴淋塔直徑2.5m，高度7.0m，煙氣流速3.5m/s，設(shè)備占地符合場(chǎng)地要求，造價(jià)不高。增加光子催化氧化廢氣處理設(shè)備，能夠有效去除甲醛。

7 結(jié)論

本工藝在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)可以達(dá)標(biāo)排放，符合《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）表2二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)類(lèi)似有機(jī)廢氣處理工程具有一定的參考價(jià)值。

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