紡織印染定型機(jī)VOCs 處理工藝的改造及應(yīng)用研究

胡梅俠

（山西省運(yùn)城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法隊(duì)，山西 運(yùn)城 044000）

引言

在紡織印染定型機(jī)廢氣中不僅含有大量纖維和粉塵，同時(shí)還含有聚苯類有機(jī)物、印染助劑等多種油類成分，是典型VOCs（揮發(fā)型有機(jī)物），會(huì)給大氣環(huán)境造成一定污染[1]。當(dāng)廢氣在定型機(jī)排放口與凈化裝置之間進(jìn)行傳遞以及在凈化裝置內(nèi)移動(dòng)時(shí)，這些纖塵和油污極易黏附到裝置或其配輔件內(nèi)部而影響凈化效果，且會(huì)造成煙氣堵塞、漏油、自燃自爆等現(xiàn)象，使定型機(jī)無(wú)法正常工作[2]。人長(zhǎng)時(shí)間接觸高濃度油煙氣可造成肺部炎癥和組織細(xì)胞損傷，肺活量下降；油煙煙氣影響人體的免疫細(xì)胞、巨噬細(xì)胞功能，造成人體免疫功能下降；油煙氣中的苯類等有機(jī)污染物能引起基因突變、DNA 損傷、染色體損傷，具有潛在的致癌性。因此，加強(qiáng)紡織印染定型機(jī)廢氣VOCs 污染物的治理是非常重要的，同時(shí)也是印染企業(yè)降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)操作環(huán)境的需要，更是國(guó)家將加強(qiáng)工業(yè)大氣污染物綜合整治，推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)污染物治理的要求。本文以山西某紡織印染有限公司為案例，在其原有定型機(jī)VOCs 處理工藝的基礎(chǔ)上，實(shí)施濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝的改造研究[3-6]。

1 原有定型機(jī)VOCs 濕式靜電處理工藝分析

山西某紡織印染有限公司采用2.2 m/10 箱型定型機(jī)，額定廢氣量為10 000 m3/h。定型機(jī)從底部吸入空氣，定型溫度設(shè)定在170 ℃～210 ℃，定型后廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排出，此時(shí)廢氣溫度為170 ℃～180 ℃，后期采用“熱能回收-水噴淋清洗-靜電除油”，然后經(jīng)主風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪進(jìn)行排放。

1.1 原有定型機(jī)VOCs 處理工藝分析

山西某紡織印染有限公司定型機(jī)原有VOCs 處理工藝及系統(tǒng)如圖1 所示。該處理系統(tǒng)主要由風(fēng)機(jī)、定型廢氣換熱器、濕式靜電裝置系統(tǒng)、主風(fēng)機(jī)等部分組成。其VOCs 處理核心濕式靜電裝置系統(tǒng)從上至下由高壓電源、清洗、噴淋、梯形柵板、填料、油水分離池、循環(huán)泵。經(jīng)定型機(jī)定型產(chǎn)生的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排出，此時(shí)定型機(jī)廢氣溫度高達(dá)170 ℃～180 ℃，進(jìn)入定型廢氣換熱器對(duì)余熱進(jìn)行回收后，廢氣溫度降低至75 ℃，該廢氣進(jìn)入到濕式靜電裝置系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理，處理后的廢氣溫度為30 ℃～45 ℃，經(jīng)主通風(fēng)機(jī)從煙囪處進(jìn)行排放。

圖1 定型機(jī)原有VOCs 處理工藝示意圖

1.2 核心設(shè)備分析

1.2.1 定型廢氣換熱器

在定型機(jī)原有VOCs 處理工藝中，采用定型廢氣換熱器回收熱能。其工作原理為：廢氣換熱器安裝有大量熱管，熱管具有傳熱量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和無(wú)運(yùn)動(dòng)部件等特點(diǎn)；當(dāng)定型廢氣換熱器中的熱管被溫度較高的廢氣加熱時(shí)水箱水溫度升高，正常水溫在20 ℃，加熱的水溫可達(dá)到50 ℃～80 ℃，組合式熱管要將新鮮空氣加熱至130 ℃左右的熱風(fēng)后流入定型機(jī)，對(duì)廢氣熱能進(jìn)行回收利用。組合式熱管換熱器采用分散式安裝方式，安裝簡(jiǎn)單，且安裝材料少、安裝費(fèi)用低、安裝停機(jī)時(shí)間短。

1.2.2 濕式靜電裝置系統(tǒng)

濕式靜電裝置處理VOCs 的工作原理為：利用高壓強(qiáng)電場(chǎng)使油煙及油污顆粒帶電，當(dāng)帶正/負(fù)電荷的微粒通過(guò)除塵電極時(shí)，分別被負(fù)/正電極吸附，從而達(dá)到除油煙目的。在該濕式靜電裝置處理系統(tǒng)中，廢氣在裝置上部高壓靜電的作用下對(duì)油煙及油污進(jìn)行分離，分離后經(jīng)導(dǎo)流板從塔壁間隙流入裝置底部，清洗裝置對(duì)高壓電源的陽(yáng)極筒壁進(jìn)行清洗，用循環(huán)水噴淋填料層對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻吸收，循環(huán)泵抽取油水分離池中的循環(huán)水，油水分離池中的上層廢油污進(jìn)行回收利用。

1.2.3 主風(fēng)機(jī)

在定型機(jī)廢氣排放系統(tǒng)的煙道系統(tǒng)、定型廢氣換熱器、濕式靜電裝置等存在阻力作用，必須安置主風(fēng)機(jī)對(duì)處理后的廢氣進(jìn)行排放，主風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓在3300Pa～3 800 Pa。

1.3 定型機(jī)原有VOCs 處理工藝存在的問(wèn)題

從該企業(yè)定型機(jī)VOCs 處理工藝的實(shí)踐來(lái)看，“熱能回收-水噴淋清洗-靜電除油”工藝的VOCs凈化效果不理想，顆粒物平均去除率約為78%左右，VOCs 去除率為83%左右，經(jīng)處理后的廢氣無(wú)法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，基于國(guó)家對(duì)于工業(yè)廢氣VOCs 排放的治理要求，只有對(duì)原有VOCs 處理工藝及系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造、優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高VOCs 的去除率，從而達(dá)標(biāo)排放。

2 定型機(jī)吸附再生及催化氧化組合工藝的改造研究

針對(duì)山西某紡織印染有限公司定型機(jī)原VOCs廢氣排放不穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的環(huán)境問(wèn)題，采用濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝進(jìn)行改造，提高對(duì)VOCs 的處理效果。

2.1 吸附再生及催化氧化組合工藝

在原定型機(jī)VOCs 廢氣處理工藝的主風(fēng)機(jī)出口位置增設(shè)活性炭裝置和催化氧化裝置，如圖2 所示。

圖2 增設(shè)的活性炭裝置和催化氧化裝置示意圖

從圖2 可知，增設(shè)的1 號(hào)活性炭裝置和2 號(hào)活性炭裝置互為備用，當(dāng)其中一套裝置吸附飽和后，隨即將廢氣通道切換到另一套裝置中進(jìn)行吸附，經(jīng)活性炭裝置吸附后的廢氣經(jīng)煙囪進(jìn)行排放?；钚蕴垦b置吸附飽和后采用熱空氣再生方法進(jìn)入活性炭再生過(guò)程，脫附的廢氣有機(jī)物再次進(jìn)入催化氧化裝置分解成水和二氧化碳，處理后的廢氣溫度高達(dá)350 ℃～380 ℃，將其引至定型廢氣換熱器回收余熱。

系統(tǒng)新增的主要設(shè)備有活性炭裝置、再生風(fēng)機(jī)、催化氧化裝置、再生換熱器。活性炭裝置中活性炭的填裝高度為600 mm，再生風(fēng)機(jī)風(fēng)流量為1 200 m3/h～2 000 m3/h，催化氧化裝置催化劑填量為70 L～100 L，再生換熱器采用碳鋼材質(zhì)，新鮮風(fēng)機(jī)流量為1 900 m3/h～2 200 m3/h，廢氣流量約為12 000 m3/h。

經(jīng)試驗(yàn)確定增設(shè)的活性炭裝置的參數(shù)：活性炭裝置吸附溫度45 ℃～65 ℃，廢氣通入流速為0.35 m/s～0.45 m/s，活性炭裝填高度為600 mm?；钚蕴繉?duì)廢氣的飽和吸附容量在0.12 g/g～0.25 g/g?；钚蕴垦b置脫附參數(shù)設(shè)置如下：脫附溫度為105 ℃～115 ℃，脫附空氣流速0.115 m/s，脫附時(shí)間45 min。

經(jīng)試驗(yàn)確定催化氧化裝置的工作參數(shù)：催化劑裝填量70 L～100 L，工作溫度330 ℃～380 ℃，空速不大于30 000 h-1。

2.2 改造后的效果分析

改造后，山西某紡織印染有限公司定型機(jī)有機(jī)廢氣處理方式采用了濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝，對(duì)其處理凈化能力與改造前進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比分析，結(jié)果如表1 所示。

表1 定型機(jī)VOCs 處理工藝改造前后對(duì)比檢測(cè)結(jié)果表

從表1 數(shù)據(jù)可知，采用濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝處理定型機(jī)有機(jī)廢氣后，170 ℃黑坯布定型生產(chǎn)后排放的顆粒物質(zhì)量濃度由34 mg/m3降低至10.2 mg/m3后，去除率從77.78%提高至93.29%，定型機(jī)VOCs 質(zhì)量濃度由26 mg/m3降低至7.13 mg/m3后，去除率從81.69%提高至95.06%；180 ℃白坯布定型生產(chǎn)后排放的顆粒物質(zhì)量濃度由32.6 mg/m3降低至15.7 mg/m3后，去除率從78.13%提高至90.10%，定型機(jī)VOCs 質(zhì)量濃度由27.1 mg/m3降低至6.22 mg/m3后，去除率從81.65%提高至95.81%。顆粒物和VOCs 凈化效果較為理想，去除率得到了有效提高，符合國(guó)家工業(yè)VOCs 排放標(biāo)準(zhǔn)。該企業(yè)定型機(jī)有機(jī)廢氣的濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝的改造是合理有效的。

3 結(jié)語(yǔ)

山西某紡織印染有限公司針對(duì)定型機(jī)VOCs 排放超標(biāo)的問(wèn)題，進(jìn)行了濕式靜電處理工藝+吸附再生及催化氧化組合工藝的改造。實(shí)踐應(yīng)用檢測(cè)結(jié)果表明：凈化處理工藝改造后，定型機(jī)排放廢氣中顆粒物去除率提高至90%以上，VOCs 去除率提高至95%以上，解決了該企業(yè)定型機(jī)VOCs 的超標(biāo)排放問(wèn)題，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。