強(qiáng)制間歇式瀝青攪拌設(shè)備環(huán)保解決方案探究

袁 安，吳相軍

（中交西安筑路機(jī)械有限公司，陜西 西安 710200）

近幾年來(lái)，隨著環(huán)境問(wèn)題的日益突出，國(guó)家相關(guān)環(huán)保法規(guī)政策陸續(xù)出臺(tái)，各行業(yè)對(duì)環(huán)保節(jié)能技術(shù)都高度關(guān)注，以適應(yīng)新形勢(shì)。瀝青攪拌設(shè)備行業(yè)當(dāng)下主要的發(fā)展也圍繞著環(huán)保節(jié)能進(jìn)行。集約化生產(chǎn)、大能耗大排放一直是傳統(tǒng)瀝青攪拌設(shè)備生產(chǎn)的特點(diǎn)。為了有效控制生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、煙氣和噪聲污染，確定其產(chǎn)生機(jī)理和具體部位，并通過(guò)各種途徑予以解決。同時(shí)新的環(huán)保設(shè)施也要與主機(jī)匹配設(shè)計(jì)，做到節(jié)能、使用可靠和便捷。

1 粉塵顆粒物排放解決方案

粉塵顆粒物是常見(jiàn)的大氣污染物之一，也是產(chǎn)生霧霾的主要原因。相關(guān)城市研究指明，顆粒物的來(lái)源主要有4個(gè)方面，即工業(yè)生產(chǎn)、燃煤、機(jī)動(dòng)車和揚(yáng)塵。其中，PM2.5的最大來(lái)源為工業(yè)生產(chǎn)，而PM10最大來(lái)源為揚(yáng)塵。PM10以下的可吸入顆粒物對(duì)人體健康有著較大的危害，國(guó)家大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)顆粒物排放有嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)瀝青攪拌設(shè)備是一個(gè)半開(kāi)放式的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)中裝載機(jī)上料、皮帶輸送、生產(chǎn)結(jié)束使用的“刷鍋料”過(guò)程，以及廢溢料排放、回收粉排放均會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，粉塵無(wú)組織排放是污染的主要原因。怎樣將無(wú)組織排放變成有組織排放，并對(duì)粉塵顆粒物進(jìn)行回收處理，是環(huán)保攪拌設(shè)備污染處理的關(guān)鍵。

圖1 料倉(cāng)料棚、冷配吸塵罩及除塵器

圖2 筒倉(cāng)式上料系統(tǒng)

（1） 裝載機(jī)在上料的過(guò)程中，主要有2個(gè)點(diǎn)需要控制：裝載機(jī)在道路運(yùn)行的過(guò)程中和裝載機(jī)給配料器喂料時(shí)。粉塵要從無(wú)組織排放變?yōu)橛薪M織排放，首先要控制傳播媒介。粉塵跟隨風(fēng)力飄逸，只有在封閉的空間內(nèi)才更容易進(jìn)行集中處理，故在堆料區(qū)加蓋廠房可以有效減少裝載運(yùn)行過(guò)程中粉塵的飄逸。堆料區(qū)加蓋廠房后可以對(duì)道路和裝載機(jī)上的粉塵進(jìn)行噴淋加濕，并通過(guò)掃地車進(jìn)行收集。裝載機(jī)在給配料器喂料過(guò)程中，同樣也是粉塵飄逸的過(guò)程，可以增加合理的負(fù)壓系統(tǒng)及上料吸塵罩，對(duì)粉塵進(jìn)行收集，并通過(guò)獨(dú)立的布袋除塵器對(duì)粉塵進(jìn)行回收控制，見(jiàn)圖1。傳統(tǒng)瀝青攪拌設(shè)備在冷配斗上增加噴淋裝置抑塵，噴淋抑塵有一個(gè)弊端，會(huì)增加石料的含水量，導(dǎo)致燃油消耗增大，成本升高，排放加大。

還有一種更為環(huán)保的喂料方式——自動(dòng)化喂料系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的瀝青攪拌設(shè)備中，生產(chǎn)線至少需配備2臺(tái)裝載機(jī)，需要4個(gè)司機(jī)輪班為攪拌站供料。全自動(dòng)上料系統(tǒng)中，貨車直接卸料到上料口，由皮帶機(jī)或提升機(jī)、分料機(jī)輸送至相應(yīng)的筒倉(cāng)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)配料的過(guò)程，完全節(jié)省人工和裝載機(jī)成本費(fèi)用，最主要是免去裝載機(jī)運(yùn)行油耗、噪音和配料過(guò)程中的揚(yáng)塵困擾，達(dá)到了環(huán)保、高效、穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境需求。骨料采用自動(dòng)控制系統(tǒng)喂料，將骨料在筒倉(cāng)空間內(nèi)向上堆放，節(jié)省骨料堆放面積，解決了場(chǎng)地有限的問(wèn)題，見(jiàn)圖2。

（2） 對(duì)于生產(chǎn)結(jié)束后產(chǎn)生的“刷鍋料”，廢溢料排放產(chǎn)生的粉塵，增加全尺寸外包車道進(jìn)行包封，并通過(guò)風(fēng)機(jī)和吸塵管道抽入布袋除塵器進(jìn)行集中處理。因這2處排放的粉塵較大，少量粉塵會(huì)有逃逸，所以車道一定要能容納接料車的長(zhǎng)度，保證車輛接料來(lái)回移動(dòng)時(shí)均不超出車道。同時(shí)配備快速升降門，配置霧化風(fēng)扇將飄逸粉塵進(jìn)行回吹，形成二次吸納，杜絕無(wú)組織飄逸，見(jiàn)圖3。

圖3 全尺寸封閉式車道

（3） 粉塵經(jīng)以上環(huán)保系統(tǒng)的收集，經(jīng)布袋除塵器捕捉集中回收，將面臨運(yùn)離問(wèn)題，一是配置水?dāng)嚢柩b置，將回收粉和水按比例添加，攪拌后進(jìn)行外排；二是將回收粉通過(guò)螺旋輸送機(jī)直接排放到粉罐車內(nèi)。2種方式均可有效解決現(xiàn)場(chǎng)回收粉無(wú)塵運(yùn)離問(wèn)題。

表1 目前常應(yīng)用的6種VOC處理方法

（4） 吸塵罩的選擇和計(jì)算。

攪拌設(shè)備吸塵罩一般選擇傘形吸塵罩，按罩口的平均風(fēng)速來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算。吸風(fēng)量的計(jì)算公式如下

式中：Q——吸塵罩吸風(fēng)量，m3/h；

A——矩形罩口面積，m2；A=（l＋0.5h）×（w＋0.5h），w為長(zhǎng)／寬，h為粉塵源至罩口的距離；

V——罩口平均風(fēng)速，m/s（粉塵工況建議選1m/s）。

據(jù)此可選取合適的布袋除塵器及引風(fēng)系統(tǒng)。

2 煙氣排放解決方案

2.1 瀝青煙氣處理

熱拌工藝的瀝青在加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的瀝青煙氣，主要由氣、液兩相組成。液相部分是十分細(xì)微的揮發(fā)冷凝物，粒徑不一。氣相是不同氣體的混合物，煙氣組分與瀝青接近，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。每噸瀝青在加熱過(guò)程中可產(chǎn)生苯并[a]芘氣體0.1～0.15g，可產(chǎn)生瀝青煙氣0.56kg。對(duì)于這種濃度不高又極為分散的瀝青煙氣，目前得以應(yīng)用的VOC處理方法有6種，如表1。

在瀝青攪拌設(shè)備上優(yōu)先采用燃燒法，即瀝青煙氣二次焚燒，優(yōu)點(diǎn)是成本低，只需設(shè)備做一定改動(dòng)，缺點(diǎn)是凈化效果依賴于主設(shè)備的生產(chǎn)穩(wěn)定性。對(duì)于更嚴(yán)格的環(huán)保要求，可采用等離子光催化的組合凈化法，優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定，凈化效率高，缺點(diǎn)是前期設(shè)備投資成本高，后期運(yùn)行需消耗一定電能，其工藝流程見(jiàn)圖4。

2.2 燃燒尾氣

瀝青攪拌設(shè)備是瀝青路面施工的關(guān)鍵設(shè)備，在施工設(shè)備中它所占投資及能耗比重最大，目前絕大多數(shù)攪拌設(shè)備的骨料烘干燃料多選用重油、柴油以及原煤等非清潔燃料。有害氣體如CO、SO2、NOX、VOC等。對(duì)于燃燒尾氣的處理主要采取以下措施：

SO2處理可在煙囪處增加噴霧裝置，對(duì)SO2進(jìn)行中和，改善其排放性能。工藝過(guò)程為：烘干滾筒-布袋除塵器-引風(fēng)機(jī)-脫硫塔-煙囪。

圖4 瀝青煙氣等離子光催化凈化過(guò)程

NOx排放量取決于：燃料的氮含量；空氣過(guò)剩系數(shù)；火焰溫度；燃燒器類型。環(huán)保措施為：采用低NOx燃燒器；用清潔燃料替代；減少骨料水分；降低瀝青混合料溫度。從清潔能源角度來(lái)分析，天然氣和煤炭、重油、柴油相比，燃燒后化學(xué)物CO2、SO2、煙塵等有害物排放最低。對(duì)于大量的采用重油和柴油作為燃料的瀝青攪拌設(shè)備來(lái)說(shuō)，用優(yōu)質(zhì)、高效、安全、純凈的天然氣取代重油和柴油作為工業(yè)燃料，是節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑，是減少環(huán)境污染，改善排放指標(biāo)的最佳方案，也是順應(yīng)經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)的重要途徑。降低瀝青混合料溫度也是降低NOx的主要途徑，改變?yōu)r青混合料生產(chǎn)工藝。與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料熱骨料加熱溫度只有120℃左右，因此可節(jié)能20%左右。溫拌瀝青混合料可以突破攤鋪時(shí)間的嚴(yán)格限制，瀝青混合料的生產(chǎn)溫度可以降低20℃左右，使瀝青混合料攪拌設(shè)備的CO2排放量每年降低40%。

由于煙氣密度質(zhì)量小于粉塵顆粒，故此處吸塵罩計(jì)算忽略。

3 噪聲污染

噪聲對(duì)人的健康危害較大，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于不同功能區(qū)有嚴(yán)格的排放要求。瀝青攪拌設(shè)備在生產(chǎn)的過(guò)程中，噪聲主要有以下3種來(lái)源：裝載機(jī)運(yùn)行的聲音；石料與設(shè)備的撞擊聲；燃燒器風(fēng)機(jī)和布袋除塵器風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲。

噪聲處理方式如下：對(duì)于裝載機(jī)運(yùn)行的聲音，可以將冷配料器下沉，盡量避免裝載機(jī)爬坡，且裝載機(jī)在爬坡過(guò)程中噪聲最大。這種處理方式較為簡(jiǎn)單，能夠緩解裝載機(jī)噪聲污染，但不能完全解決，自動(dòng)化喂料系統(tǒng)能夠完全解決裝載機(jī)運(yùn)行噪聲污染。對(duì)于石料與設(shè)備撞擊以及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，可以在全工藝流程內(nèi)增加消音棉，對(duì)主樓實(shí)行全封閉式設(shè)計(jì)，既解決了噪聲問(wèn)題，又能達(dá)到保溫效果，節(jié)約能源。對(duì)于第3種噪聲源，解決方法是給燃燒器風(fēng)機(jī)增加消音器，布袋除塵器在引風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與煙囪連接處安裝消音器，并增加外包處理，且這2處的風(fēng)機(jī)盡量使用變頻控制。

表2 4000型環(huán)保設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)標(biāo)對(duì)比表（部分參數(shù)）

4 結(jié)束語(yǔ)

（1） 采用以上粉塵、煙氣、噪音環(huán)保措施，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施檢測(cè)，攪拌設(shè)備環(huán)保指標(biāo)可達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

GB16297-96：《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

GB13271-2014：《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中燃油、燃?xì)庀嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

GB14554-93：《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

GB12348-2008：《 工 業(yè) 企 業(yè) 廠 界 環(huán)境 噪 聲 排 放 標(biāo) 準(zhǔn)》中的三類標(biāo)準(zhǔn)；

（2） 4000型環(huán)保設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)標(biāo)對(duì)比。

4000型環(huán)保設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)標(biāo)對(duì)比表（部分參數(shù)）見(jiàn)表2。

［1］ 孫一堅(jiān). 工業(yè)通風(fēng)[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2010.

［2］ 拉扎列夫. 工業(yè)生產(chǎn)中有害物物質(zhì)手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社.

［3］ 金相燦. 有機(jī)化合物污染化學(xué)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社.

［4］ JTG F40-2004. 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

［5］ GBT 17808-2010. 道路施工與養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備 瀝青混合料攪拌設(shè)備[S].

［6］ GB16297-96. 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

［7］ GB13271-2014. 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

［8］ GB14554-93. 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

［9］ GB12348-2008. 工 業(yè) 企 業(yè) 廠 界 環(huán) 境 噪聲 排 放 標(biāo) 準(zhǔn)[S].