廠拌熱再生設(shè)備瀝青煙危害及治理的研究

魏俊偉

摘要：瀝青煙（俗稱藍(lán)煙）是生產(chǎn)瀝青混合料過程中引發(fā)的污染物之一，具有惡臭和強(qiáng)烈的刺激性氣味。為了改善瀝青拌合站廠區(qū)環(huán)境和工人的作業(yè)條件，文章著重分析了瀝青煙的來源、成分以及對環(huán)境危害，在此基礎(chǔ)上分析了幾種目前常用的處理技術(shù)，并選擇焚化燃燒法作為瀝青攪拌設(shè)備最佳的除煙方法。瀝青煙氣通過真空收塵系統(tǒng)收集，引風(fēng)機(jī)引導(dǎo)進(jìn)入烘干筒焚燒，再經(jīng)除塵系統(tǒng)除去，可以徹底消除其帶來的污染問題。

關(guān)鍵詞：瀝青攪拌設(shè)備；瀝青煙；大氣污染；除煙方案

0引言

近幾年，空氣污染問題已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注，其中高毒性、組分復(fù)雜和難于治理的有機(jī)化合物污染更是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前所知的大氣污染物中含量最高的是烴類化合物，其中對人體健康危害性最大的是多環(huán)芳烴化合物。多環(huán)芳烴化合物主要來源于化石燃料的不完全燃燒、機(jī)動(dòng)車排放的尾氣及石油類產(chǎn)品的加工過程等。瀝青混合料熱再生設(shè)備第二烘干筒、攪拌缸拌合及成品料卸料過程中產(chǎn)生的“藍(lán)煙”是大氣中脂肪烴和多環(huán)芳烴的重要來源之一。

1瀝青煙的成因及成分

瀝青混合料熱再生設(shè)備用瀝青預(yù)先存儲于瀝青罐中，工作時(shí)通過導(dǎo)熱油加熱融化，再通過瀝青泵作用進(jìn)入攪拌鍋中和一定級配的碎石礦粉均勻拌合。瀝青煙氣主要產(chǎn)生于瀝青加熱、拌合和卸料的過程中，在這個(gè)過程中會產(chǎn)生“藍(lán)煙”現(xiàn)象，如圖1所示。

瀝青混合料卸料時(shí)產(chǎn)生的煙塵成分十分復(fù)雜，初步可分為3類：（1）來源于瀝青及其添加劑在高溫時(shí)揮發(fā)出的煙氣；（2）混合料級配中添加用礦粉形成的飄塵；（3）來源于攪拌缸內(nèi)壁噴涂防粘劑的揮發(fā)作用，防粘劑的作用是防止瀝青粘連在拌缸內(nèi)壁上。

瀝青煙是瀝青及瀝青制品生產(chǎn)過程中排放的一種含有大量多環(huán)芳烴和少量硫氮氧的雜環(huán)混合物的混合性煙氣，通常以氣溶膠的形式存在。瀝青煙氣中已經(jīng)分析出苯、萘、蒽、酚、吡啉、吡啶、吡咯、吲哚、菲咔唑等180多種物質(zhì)，其中危害人體健康的主要是吖啶類、酚類、吡啶類、蒽萘類及苯并芘類。純凈的苯并芘性質(zhì)十分穩(wěn)定是一種不溶于水，略溶于醇的黃色針狀晶體，熔點(diǎn)179℃，沸點(diǎn)475℃。

2瀝青煙的危害

長期暴露在瀝青煙霧環(huán)境中的人，可能患各種急性或慢性疾病。有關(guān)研究表明，人暴露在瀝青煙氣濃度為0.75 mg/L的環(huán)境中10-15分鐘，眼睛和上呼吸道黏膜就會受到強(qiáng)烈刺激。常見的癥狀有日光性皮炎、痤瘡型皮炎、毛囊炎和疣狀贅生物等，尤以面頰、手背和項(xiàng)頸等裸露部分明顯。日光性皮炎是在陽光照射下，進(jìn)入機(jī)體內(nèi)光感物質(zhì)（如蒽、菲、吖啶等）對裸露皮膚發(fā)生光感作用引起的。輕微患者常表現(xiàn)為毛孔角質(zhì)化，重癥患者則易出現(xiàn)黑頭粉刺和痤瘡。上述癥狀的發(fā)生還常伴隨有如頭暈、乏力、咳嗽、嘔吐、畏光、流淚等中毒癥狀。

逃逸散布于空氣中的瀝青煙極易粘附于粒徑小于8 um的粉塵顆粒上形成PM，PM 2.5，PM 10等懸浮飄塵。因此其在空氣中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與這些飄塵的存在和運(yùn)動(dòng)規(guī)律息息相關(guān)。這些飄塵可通過呼吸作用進(jìn)入人體氣管和肺泡，也可降落在地面上污染水體和土壤，進(jìn)而污染整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。

3目前瀝青煙常見的處理技術(shù)

瀝青混合料熱再生設(shè)備瀝青煙氣的特點(diǎn)是排放低濃度、無序性和彌漫性。瀝青煙是粒徑很小的揮發(fā)性冷凝顆粒，其粒徑范圍為0.01-10um。由于其直徑很小，普通的除塵設(shè)備如多管式旋風(fēng)除塵器、蝸殼式除塵器對瀝青煙氣的去除效果很差。應(yīng)用布袋除塵器又會粘連布袋，造成布袋堵塞從而縮短布袋使用壽命，增加維護(hù)使用成本。對這種濃度不大，又十分分散的煙霧必須采用恰當(dāng)?shù)臑r青煙氣凈化技術(shù)，現(xiàn)在可行的方法按其原理可分為：靜電捕集法、吸收凈化法、冷凝吸附法和焚化燃燒法。

3.1靜電捕集法

使用和靜電除塵器類似的工作原理，即通過引風(fēng)機(jī)及管道將瀝青煙氣送入電場，在正負(fù)電極之間借助電暈放電使瀝青煙微粒帶電并吸附于極板上，從而可使瀝青煙氣分離。目前應(yīng)用40 000-60 000 V電源電壓的干式捕煙器較為成功。瀝青煙在高溫場合比電阻較大，在低溫場合容易冷凝粘附，故使用時(shí)需控制瀝青煙的溫度。一般進(jìn)氣口處煙氣溫度控制在70-80℃以上，除塵效率可達(dá)到90%。由于瀝青攪拌設(shè)備產(chǎn)生的瀝青煙位置很分散，采用此種方法設(shè)備投入太高，是很不經(jīng)濟(jì)的。

3.2吸收凈化法

利用瀝青煙氣中各種成分在吸收劑的溶解度不同，或者借助煙氣中某些成分與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來處理瀝青煙氣。一般吸收劑可采用汽油、柴油等物質(zhì)。這種方法系統(tǒng)阻力小，設(shè)備簡單，維護(hù)方便，但凈化率不高，又引起新的二次污染問題。

3.3冷凝吸附法

瀝青煙霧可通過冷凝作用增加其顆粒直徑，然后采用比表面積較大的活性物質(zhì)作為吸附劑，通過物理吸附的方法予以除去。此方法的特點(diǎn)是吸附劑不與瀝青煙發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是一種可逆過程，冷凝吸附法的關(guān)鍵是選擇合適的吸附材料。目前常用的吸附材料有云石、活性炭和氧化鋁等。用活性炭吸附瀝青煙時(shí)常把活性炭粉碎成1～10 mm的固體顆粒，然后置于反應(yīng)床內(nèi)，其吸附效率取決于固氣比。氧化鋁做吸附劑常用于鋁工業(yè)的陽極焙燒煙氣治理。此方法工藝簡單，除煙效率高，投資與維護(hù)費(fèi)用低。

3.4焚化燃燒法

瀝青煙雖然成分復(fù)雜，但基本組分是碳?xì)浠衔?，富氧高溫條件下可發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在790℃以上高溫，停留時(shí)間大于0.5 s的情況下，烷烴類物質(zhì)即可完全燃燒。溫度達(dá)到900℃時(shí)，瀝青煙中混雜的炭粒亦可燃燒殆盡。因此為了使燃燒完全應(yīng)嚴(yán)格控制燃燒的溫度和時(shí)間，否則部分瀝青煙將炭化成固體顆粒，形成粉塵排出。

以上4種方法各有優(yōu)劣，但只有焚化燃燒法可以從根本上解決瀝青煙的污染問題。烘干筒內(nèi)的溫度可達(dá)到1 600℃以上，能滿足瀝青煙完全燃燒的條件。經(jīng)過理論分析和現(xiàn)場調(diào)研，制訂了一套瀝青煙凈化方案。瀝青煙處理工藝流程如圖2所示。

將瀝青混合料卸料時(shí)產(chǎn)生的煙氣密封并在真空收塵系統(tǒng)的作用下通過引風(fēng)機(jī)和管道引入烘干筒燃燒器端，在高溫和充分空氣的條件下完全燃燒。燃燒后的產(chǎn)物經(jīng)過除塵系統(tǒng)除塵再由煙囪排出。由于該套設(shè)備完全密封且只有一個(gè)進(jìn)氣口和排氣口，燃燒產(chǎn)物再經(jīng)過除塵系統(tǒng)，故可以保證滿足煙囪的排放標(biāo)準(zhǔn)。本工藝流程的關(guān)鍵技術(shù)是真空收塵系統(tǒng)。為了保證烘干筒中化石燃料燃燒充分又不被過量空氣帶走大量余熱需合理控制進(jìn)入烘干筒中的空氣量。在一定的壓力情況下，真空收塵裝置若想取得良好的效果，則必須進(jìn)行密封處理以形成抽走煙氣的足夠負(fù)壓，所以，構(gòu)想出一個(gè)真空收塵系統(tǒng)，如圖3所示。

在卸料口處布置罩式集氣裝置，以防止煙塵無序運(yùn)動(dòng)。在罩式集氣裝置下方四周重疊式布置PVC透明軟門簾，其作用為：（1）防風(fēng)，防止瀝青煙霧被風(fēng)吹散；（2）隔音，減小放料時(shí)產(chǎn)生的噪音污染；（3）遮擋異味，瀝青煙因?yàn)楹芎玫乇皇占?，故周圍空氣中不會有刺激性味道。同時(shí)在引風(fēng)管進(jìn)氣端布置可快速更換的防塵網(wǎng)，目的是吸附大粒徑的瀝青煙顆粒，防止其粘連通風(fēng)管道壁及引風(fēng)機(jī)葉片。此套工藝對熱再生設(shè)備的影響很小，且改造成本很低，故很有市場推廣價(jià)值。

4結(jié)語

瀝青煙焚化燃燒裝置是專門針對瀝青混合料卸料時(shí)產(chǎn)生的大量煙塵和有毒刺激性氣體問題設(shè)計(jì)的，具有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)方便、可以徹底解決污染問題等優(yōu)點(diǎn)?？刂茷r青攪拌設(shè)備的污染問題也需要廠家和用戶的共同努力。生產(chǎn)廠商能對造成大氣污染的環(huán)節(jié)進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)而用戶又能很好地配合使用，則瀝青煙帶來的污染問題才能夠得到很好地解決。