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    蘇州工業園區塑膠廢氣治理

    2019-4-25 22:44:56 2188

    一、廢氣概況

    廢氣主要為以樹脂粉為原料的產品生產過程中配料、混料、切割工序產生的粉塵以及擠出工序產生的少量廢氣(以氯乙烯、HCl和非甲烷總烴計);以塑料顆粒為原料的產品生產過程中混料工序產生的混料粉塵、注塑成型工序產生的少量廢氣(以氯乙烯、HCl和非甲烷總烴計)以及粉碎機粉碎和磨粉機粉碎過程中產生的粉塵。

    二、常見的有機廢氣處理方法比較


    有機廢氣凈化的方法有直接燃燒法、催化燃燒法、活性炭吸附法、吸收法、生物過濾法、膜分離法、冷凝法、光催化法等,其中較為常用的是燃燒法(包括直接燃燒和催化燃燒)、活性炭吸附法、吸收法、冷凝法和光催化法等。



    有機廢氣主要凈化方法比較

    凈化

    方法

    優點

    缺點

    適用條件

    吸附法

    凈化效率高,可回收有機

    物質,系統運行穩定,操作維修方便。

    吸附劑需定期更換,再生費用大,設備龐大,占地多。

    大風量、低濃度,溫度一般20-30℃,濃度1-500mg/m3

    燃燒法

    操作簡單,維護容易,無

    須預處理,有機物可完全

    燃燒。燃燒熱可作為烘干

    室的熱源綜合利用。

    有害氣體不能回收利用,易產生二次污染。

    適用高濃度廢氣

    吸收法

    處理量大,凈化效率高,

    節省能源,節省運行費用。

    吸收液需再處理,否則會產生二次污染。

    適用于高、低濃度有機廢氣

    冷凝法

    設備、操作條件簡單,

    回收物質純度高。

    凈化效率低,不能

    達到標準要求

    適用于組分單一的高濃度有機廢氣

    光催化氧化法

    操作極為簡單,占地面積小

    對不能吸收光子的污染物質效果差,對于成分復雜的廢氣無法達到預期處理效果

    適用于濃度較低,且能吸收光子的污染物質,可以處理大氣量的、低濃度的臭氣

    綜上所述,利用單一的工藝技術很難把有機廢氣中的污染物降到所要求的程度。針對本項目有機廢氣,本環項目采用“UV光催化氧化+活性炭吸附”的處置方式,對有機廢氣處理效率可達90%。


    三:處理工藝


    (一)擠出和注塑廢氣處理:廢氣經集氣罩收集后進入UV光催化氧化+活性炭吸附裝置進行處理,廢氣收集率≥90%,非甲烷總烴和氯乙烯經UV光催化氧化+活性炭吸附裝置處理率≥90%,氯化氫經UV光催化氧化+活性炭吸附裝置處理率≥40%,風機風量為10000m3/h,最后經15米高2#排氣筒排放。


    有機廢氣及氯化氫、氯乙烯廢氣處理工藝流程圖

    廢氣處理裝置簡介:

    廢氣經集氣罩收集后進入光催化氧化設備,光催化氧化設備可產生紫外線,在紫外線的照射下將空氣中的氧分子裂解為臭氧,臭氧具有強氧化性可降解空氣中的大分子使其生產小分子的無害物質,此設備在UV的基礎上增加了催化劑TiO2,大大增加了反應的效率,剩余未來得及反應的廢氣及臭氧同時進入活性炭,活性炭起到緩沖作用,在活性炭內部繼續充分反應后達標排放。

    ①光催化氧化

    光催化氧化技術是一種新興的綠色廢氣處理技術,具有反應條件溫和、能耗低、操作簡單、能礦化絕大多數有機物和消除重金屬污染,可減少二次污染等突出優點。

    工作原理:

    泡沫鎳因其獨特的三維網狀結構,可作為一種優良的光催化載體,而負載在其表面的納米TiO2是迄今為止研究和應用最多的一種光催化劑。TiO2其電子結構特點為一個滿的價帶和一個空的異帶,在大于其帶隙能(Eg=3.2ev,相當于波長387.5nm的光子能量)的光照條件下,電子就可從價帶激發到導帶形成自由電子,而在價帶形成一個帶正電的空穴,形成電子——空穴對:

    TiO2+hu→(TiO2h++(TiO2e-

    價帶空穴是良好的氧化劑,導帶電子是良好的還原劑??昭ㄒ话闩c表面吸附的H2O或OH-離子反應形成具有強氧化性的活性羥基(?OH):

    h++H2O→?OH+H+

    h++OH-→?OH

    電子則與表面吸附的氧分子(O2)反應,生成超氧離子(?O2-)。超氧離子可與水進一步反應,生成過羥基(?OOH)和雙氧水(H2O2):

    e-+O2→?O2-

    ?O2-+H2O→?OOH+OH-

    2?OOH→H2O2+O2

    ?OOH+H2O+e-H2O2+OH-

    H2O2+e-→?OH+OH-

    TiO2光催化氧化是活性羥基(?OH)和其他活性氧化類物質(?O2-,?OOH,H2O2)共同作用的結果。在TiO2表面產生的?OH基團反應活性很高,具有高于有機物各類化學鍵能的反應能,加上?O2-,?OOH,H2O2活性氧化類物質的協同作用,能迅速有效地分解有機物。

    紫外光激活照射:

    紫外光燈與日光燈、節能燈發光原理一樣,燈管內的汞原子被激發產生汞的特征線。低壓汞蒸氣主要產生254nm和185nm紫外線。

    日光燈、節能燈燈管采用的是普通玻璃,紫外線不能透出來,被熒光粉吸收后發出可見光,而紫外光燈管則用透紫外玻璃或石英玻璃生產。紫外線穿過玻管壁投射出來。

    紫外線燈作為光催化氧化的光能提供體,光催化劑納米粒子在一定波長的紫外光線照射下才能受激發生成電子——空穴對,空穴分解催化劑,整個光催化氧化過程不會產生臭氧,不會因為產生臭氧而帶來新的環境問題。

    技術先進性:

    光催化工藝主要是由鑲嵌有納米二氧化鈦(TiO2)的泡沫鎳網,產生254nm和185nm紫外線、電控系統及設備殼體等四大部分組合。光催化工藝能有效地去除部分揮發性有機物和無機化合物,如苯、甲醛、丙酮、氨、二氧化氮、硫化氫等。這些有害氣體可經過二氧化鈦的催化作用被完全分解破壞,達到無機化,而不形成中間產物。

    ②活性炭吸附裝置

    活性炭為多孔結構和對氣體、蒸汽或膠態固體有強大吸附性能的碳,能較好地吸附臭味中的有機物質。每克活性炭的總表面積可達 800~2000m2。真比重約1.9~2.1,表觀比重約1.08~0.45,含炭量10~98%,可用于糖液、油脂、甘油、醇類、藥劑等的脫色凈化,溶劑的回收,氣體的吸收、分離和提純,化學合成的催化劑和催化劑載體等?;钚蕴课綒怏w,主要是利用活性炭的吸附作用,因為吸附反應是放熱的反應,因此,隨著反應體系溫度的升高,活性炭的吸附容量就會隨之逐漸降低。本項目活性炭吸附裝置由引風風機、吸附器等組成。



    (二)配料、混料、切割、粉碎和磨粉粉塵治理:集氣罩+脈沖袋式除塵器1套,收集率≥95%,去除率≥99%,風量6000m3/h,最后經15米高1#排氣筒排放。


    粉塵處理工藝流程圖

    處理方法:在配料、混料機、切割機、粉碎機及磨粉機出口上方安裝集氣管道與設備固定排放口連接,利用抽風機(負壓)對粉塵進行抽吸,收集的粉塵廢氣通過管道密閉輸送至尾部的脈沖袋式除塵器處理。

    原理:脈沖袋式除塵器本體由框架箱體、濾袋袋籠、噴吹清灰裝置、排灰裝置等部分組成。殼體部分由上箱體、中箱體、灰斗、進出風口組成。粉塵從入口導入脈沖袋式除塵器的外殼和排氣管之間,形成旋轉向下的外旋流。懸浮于外旋流的粉塵在離心力的作用下移向器壁,并隨外旋流轉到除塵器下部,由排塵孔排出。凈化后的氣體形成上升的內旋流并經過排氣管排出。本處理工藝設計不考慮系統漏風問題。

    除塵器結構示意圖如下:


    粉塵由進風口進入脈沖袋式除塵器,首先碰到進出風口中間的斜板及擋板,氣流便轉向流入灰斗,同時氣流速度放慢,由于慣性作用,使氣體中粗顆粒粉塵直接流入灰斗,進入灰斗的氣流隨后折而向上通過內部裝有金屬骨架的濾袋,粉塵被捕集在濾袋的外表面,凈化后的氣體進入濾袋室上部清潔室,匯集到出風口排出。含塵氣體通過濾袋凈化的過程中,隨著時間的增加而積附在濾袋上的粉塵越來越多,因而使濾袋的阻力逐漸增加,致使處理風量逐漸減少,為正常工作,要控制阻力在一定范圍內,這時當阻力升到限定范圍的時候(1.0~1.2kPa),由脈沖控制儀發出指令按順序觸發各控制閥開啟脈沖閥,氣包內的壓縮空氣由噴吹管各孔經文式管噴射到各相應的濾袋內,濾袋瞬間急劇膨脹,使積附在濾袋表面的粉塵脫落,濾袋得到再生。

    本項目尾部設置的脈沖袋式除塵器布袋材質為合成纖維,孔徑為m,除塵器設計處理風量為6000m3/h,入口溫度為常溫,濾袋數量為60只,過濾風速為2.0-4.0m/min,排氣筒出口煙氣流速為17.33m/s,濾袋更換頻次為1次/半年,顆粒物去除效率能達到99%以上,經處理后1#排氣筒顆粒物排放濃度為5.515mg/m3,排放速率為0.0331kg/h,其排放能達到《合成樹脂工業污染物排放標準》(GB31572-2015)中表5標準,故經脈沖袋式除塵器處理后的廢氣可實現達標排放。同時,本項目脈沖袋式除塵器參數根據《袋式除塵工程通用技術規范》(HJ2010-2012)相關要求設計,其排氣筒出口煙氣流速為17.33m/s,在該規范規定的15m/s~20m/s范圍內,滿足其要求。

    脈沖袋式除塵器清下粉塵落入灰斗經排灰系統排出機體。由此積附在濾袋上的粉塵周期地脈沖噴吹清灰,使凈化氣體正常通過,保證除塵器的正常運行。

    脈沖袋式除塵器結構簡單,工藝技術成熟,運用廣泛,維護操作方便;除塵效率高,對亞微米粒徑的細塵有較高的分級效率;在保證同樣高除塵效率的前提下,造價低于電除塵器;對粉塵的特性不敏感,不受粉塵及電阻的影響。在運行過程中主要費用為電費、維護費(更換布袋等)及人工費,運行成本低。

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