瀝青廢氣低溫等離子處理法

1、瀝青公司 車間廢氣綜合治理項(xiàng)目低溫等離子方案設(shè)計(jì)方案項(xiàng)目編號(hào)：20150802 山東環(huán)?？萍加邢薰径晃迥臧嗽略O(shè)計(jì)依據(jù)1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1）瀝青公司提供的與本項(xiàng)目有關(guān)的資料2）中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法(1989-12-26)3）中華人民共和國(guó)大氣污染防治法(2000-04-29)4)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-1996)5)國(guó)發(fā)(1996) 31號(hào)國(guó)務(wù)院關(guān)于環(huán)境保護(hù)若干問題的決定6)中華人民共和國(guó)主席令第72號(hào)中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法7）國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十一五”計(jì)劃8)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1996)9)惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn) (GB14554-1993)10)供配電系統(tǒng)設(shè)

2、計(jì)規(guī)范 (GB50052-2009)11）山東雙成環(huán)?？萍加邢薰局卫眍愃祈?xiàng)目廢氣工程取得的經(jīng)驗(yàn)。1.2 設(shè)計(jì)原則(1)協(xié)助企業(yè)采用科學(xué)合理的收集方式，在達(dá)到收集效果的前提下，盡量減少氣量。(2)積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新設(shè)備，結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)狀和管理水平采用先進(jìn)、可靠的污染治理工藝，力求運(yùn)行穩(wěn)定、費(fèi)用低、管理方便、維護(hù)容易，從而達(dá)到徹底消除廢氣污染、保護(hù)環(huán)境的目的。(3)妥善解決項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污染物，避免二次污染。(4)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行的防火、安全、衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等國(guó)家和地方頒布的規(guī)范、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)。(5)選擇新型、高效、低噪設(shè)備、注意節(jié)能降耗。(6)總平面布置力求緊湊、合理通暢、簡(jiǎn)潔實(shí)用。

3、盡量減小工程占地和施工難度。(7)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，重視消防、安全工作。(8)依據(jù)國(guó)家和地方有關(guān)環(huán)保法律、法規(guī)及產(chǎn)業(yè)政策要求對(duì)工業(yè)污染進(jìn)行治理，充分發(fā)揮建設(shè)項(xiàng)目的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。2 項(xiàng)目基本情況2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路現(xiàn)在該公司需要整治的廢氣主要為瀝青廢氣。廢氣中含有多種成分，包括苯并芘、咔唑、蒽等多種有機(jī)物質(zhì)。這部分氣體排放至大氣中會(huì)通過呼吸系統(tǒng)對(duì)人體造成損害。因此，對(duì)該廢氣進(jìn)行凈化治理，使其排放滿足大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，是本次治理的目的。2.2 項(xiàng)目規(guī)模 根據(jù)業(yè)主提供數(shù)據(jù)，考慮一定的余量，總氣量為13OOOm3/h。2.3 進(jìn)氣濃度根據(jù)業(yè)主提供的數(shù)據(jù)資料，并結(jié)合我公司在治理

4、廢氣工程的經(jīng)驗(yàn)，確定本項(xiàng)目廢氣的進(jìn)氣濃度如表2-1。表2-1設(shè)計(jì)進(jìn)氣濃度序號(hào)項(xiàng)目濃度1非甲烷總烴20000mg/m32臭氣濃度20000(無量綱)2.4 排放標(biāo)準(zhǔn)本項(xiàng)目廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按惡臭物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)( GB14554-93)及大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)( GB16297-1996)規(guī)定，本項(xiàng)目采用的排放標(biāo)準(zhǔn)如表2-2:表2-2工程設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)項(xiàng)目排放標(biāo)準(zhǔn)排放量（kg/h）排放濃度（mg/m3）1非甲烷總烴3003002臭氣濃度300（mg/m3）2.5 工程位置 根據(jù)實(shí)地狀況，本工程主體設(shè)備擬建于廠區(qū)規(guī)劃的空地上。3. 工藝技術(shù)選擇3.1 國(guó)內(nèi)外異昧氣體控制技術(shù)概況異味氣體是大氣

5、、水、土壤、固體廢棄物等物質(zhì)中的異味物質(zhì)，通過空氣介質(zhì)作用于人的嗅覺器官感知而引起的不愉快感覺并有害于人體健康的一類公害氣態(tài)污染物質(zhì)。異味物質(zhì)的種類很多，迄今為止，憑人的嗅覺即能感受到的惡臭物質(zhì)有4000多種，但通常大致分為三類：一是含硫的化合物，如硫化氫、硫醇類、二甲基硫、硫醚類及含硫的雜環(huán)化合物等；二是含氮的化合物，如氨、胺類、腈類、硝基化合物及含氮雜環(huán)化合物等；三是碳、氫或碳、氫、氧組成的化合物（低級(jí)醇、醛、脂肪酸等）。其中對(duì)人體影響較大的八大惡臭物質(zhì)是：硫化氫、氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、苯乙烯、二甲二硫。而我們通常所指的惡臭氣體，是指在空氣中擴(kuò)散帶有惡臭的氣體，簡(jiǎn)稱臭氣。惡

6、臭氣體的來源分布廣泛，主要來自于固體垃圾處理場(chǎng)、以石油為原料的化工廠、污水泵站、污水處理廠、制藥廠、飼料和肥料加工廠、畜牧產(chǎn)品農(nóng)場(chǎng)、化纖廠、皮革廠、制漿廠、以及公廁、糞便轉(zhuǎn)運(yùn)站等場(chǎng)所。污水中的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物的厭氧、好氧過程的產(chǎn)物或不完全產(chǎn)物而產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)，如硫化氫(H2S)、氨(NH3)、吲哚(C8Hs-NHCH3)、三甲胺(CH3)3N、甲硫醇類CH3SH、二甲二硫( CH3SSCH3)、甲硫醚CH3SCH3）、乙醛、低級(jí)醇、脂肪酸等，這些物質(zhì)散發(fā)到空氣中不僅使人感到不快、惡心、頭疼、食欲不振、妨礙睡眠、嗅覺失調(diào)、情緒不振、愛發(fā)脾氣以及誘發(fā)哮喘等，甚至引起急性病。為了提高居民生活

7、環(huán)境質(zhì)量、杜絕空氣污染隱患、惡臭源的控制已成為目前一些地區(qū)亟待解決的環(huán)境問題之一。目前國(guó)內(nèi)對(duì)工業(yè)有機(jī)廢氣的治理方法主要有以下五種：（1）吸收法；（2）吸附法（此法后面工藝說明中將詳細(xì)介紹）；（3）熱力焚燒法；（4）吸附濃縮催化燃燒法；（5）冷凝法；（6）離子分解法；（7）光氧催化法（此法后面工藝說明中將詳細(xì)介紹）。吸收法是將排出的有機(jī)廢氣與吸收劑接觸，或采取噴淋，或采取逆流在吸收塔內(nèi)完成，所用的吸收液有柴油、DOP等高沸點(diǎn)溶劑，也可用添加助溶劑、凝聚劑、活性劑的水，它適合中高濃度（2000mg/m3以上）和中小排風(fēng)量（10000m3/h以下）的治理。 焚燒法包括熱力焚燒和催化燃燒兩種，熱力焚燒

8、是用燃料（油或氣）助燃于600以上將有機(jī)物燒掉。該方法適合于高濃度并穩(wěn)定排放的有機(jī)廢氣治理，如果濃度排放不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)熄火。排放的濃度低時(shí)耗能巨大。催化燃燒法則是將有機(jī)物在催化劑的作用下，于300400下將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成CO2和H2O而排放到環(huán)境中去。它的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，有機(jī)物在催化劑上轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%的溫度一般低于是350。催化燃燒法一般適合于小風(fēng)量（5000mg/m3以下）、高濃度（3000mg/m3以上）穩(wěn)定排放的有機(jī)廢氣的治理。高濃度有機(jī)物的反應(yīng)熱可用于維持催化反應(yīng)所需要的反應(yīng)溫度，而穩(wěn)定排放有利于延長(zhǎng)催化劑的壽命和易于控制反應(yīng)的正常進(jìn)行。但該方法不適合低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣的治理。要

9、治理低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)廢氣則需將每小時(shí)幾萬立方米的排放廢氣加熱到300以上，不論是用電加熱還是用燃料加熱，都需要巨大的能量消耗，廠家無法接受。但催化燃燒方法為最終處理過程，無后處理和二次污染的問題。 吸附濃縮-催化燃燒法是將活性炭吸附回收和催化燃燒法有機(jī)地結(jié)合起來的一種方法，取其優(yōu)點(diǎn)，棄其不足。其具體的工作流程是將排放的有機(jī)廢氣通過吸附床，不管濃度高低，有機(jī)廢氣都可被吸附劑有效地吸附，當(dāng)吸附的有機(jī)物達(dá)到規(guī)定的吸附量時(shí)，則停止使用，并進(jìn)行脫附再生。為保證凈化過程連續(xù)進(jìn)行，設(shè)兩個(gè)吸附床，交替使用。脫附下來的高濃度有機(jī)氣體引入催化床進(jìn)行催化燃燒。催化反應(yīng)產(chǎn)生的熱空氣部分用來對(duì)吸附床進(jìn)行脫附，脫附下

10、來的有機(jī)物引入催化床，在催化劑上于300350進(jìn)行催化氧化，使其變成H2O和CO2排向大氣。其中脫附下來的廢氣中有機(jī)物濃度和脫附風(fēng)量都可進(jìn)行控制，使脫附下來的有機(jī)物濃度較原始廢氣中的濃度提高1015倍，風(fēng)量只是原來的1/101/20。這樣的高濃度、小風(fēng)量廢氣在催化劑上燃燒放出的熱量足以維持其反應(yīng)所需要的溫度（300350），催化床只需要在開始反應(yīng)前進(jìn)行加熱起燃，起燃后就無需再加熱，反應(yīng)后的熱廢氣又可用來對(duì)吸附床進(jìn)行脫附再生，達(dá)到廢熱利用，減少運(yùn)行費(fèi)用的目的。該方法適合于大風(fēng)量、低濃度或濃度不穩(wěn)定的廢氣治理。簡(jiǎn)單地說，該方法就是將大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣經(jīng)吸附凈化并脫附后轉(zhuǎn)換成小風(fēng)量、高濃度的催

11、化燃燒治理，并有效的利用有機(jī)物的燃燒熱。 冷凝法是利用不同溫度下有機(jī)物的飽和蒸汽壓的不同，通過降溫的方法使有機(jī)物冷凝下來而達(dá)到處理尾氣的目的。它的優(yōu)點(diǎn)是投資少，缺點(diǎn)是只適用于特別高濃度的有機(jī)尾氣（含量一般須在幾百克/m3以上），而一般的工業(yè)尾氣不會(huì)有這么高的濃度。而且由于有機(jī)物的飽和蒸汽壓較高，處理后的尾氣仍含有大量的有機(jī)物，須進(jìn)一步進(jìn)行治理，因此，冷凝法一般只做為預(yù)處理方法使用。等離子分解法的工作原理是運(yùn)用超高壓脈沖電暈技術(shù)，當(dāng)有廢氣進(jìn)入高壓電場(chǎng)模塊內(nèi)時(shí)，高壓電場(chǎng)發(fā)生器在工作電壓的脈沖電暈作用下，發(fā)生強(qiáng)烈的輝光放電，電塊模板內(nèi)遍布強(qiáng)紫光，有機(jī)廢氣中的有機(jī)物在強(qiáng)紫光作用下，可在極短的時(shí)間（ns

12、）內(nèi)，瞬間被激活，自由能猛增成為活化分子，這些活化分了在發(fā)生頻繁碰撞的瞬間，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為分子內(nèi)部的勢(shì)能，原有化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，生成新的無害單一原子氣體，從而達(dá)到凈化目的。3.2 各類工藝對(duì)比綜上所述，對(duì)于各類有機(jī)廢氣，其處理方法的各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)比如表3-1:表3-1 各類方法性能指標(biāo)對(duì)比 處理技術(shù)設(shè)備投資處理風(fēng)量處理濃度運(yùn)營(yíng)成本運(yùn)行管理脫臭效率二次污染UV光氧催化法中大中低易高無直接燃燒法高小高高難高有活性炭吸附法低中低低易高無化學(xué)催化法高小高高難高有臭氧除臭法中小中高難中無等離子分解法中大高低易高無4. 廢氣處理工藝流程4.1 工藝流程：工藝流程圖詳見圖4.1。低溫等離子廢氣凈化器第一級(jí)廢氣

13、凈化塔廢氣過濾器瀝青廢氣瀝青廢氣達(dá)標(biāo)排放廢氣排放管道風(fēng)機(jī)帶動(dòng)整個(gè)處理流程圖4.1 工藝流程圖4.2 工藝流程說明瀝青廢氣通過集氣罩收集，在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，經(jīng)過廢氣過濾器被吸入第一級(jí)廢氣凈化塔，進(jìn)行吸收凈化后。再進(jìn)入等離子廢氣凈化器，利用電暈將大分子降解為無污染的小分子氣體，并利用高濃臭氧進(jìn)行強(qiáng)氧化。同時(shí)廢氣分子在等離子管壁上吸附下來,使其由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)。再經(jīng)過起流程帶動(dòng)作用的風(fēng)機(jī)，達(dá)標(biāo)氣體排入大氣。再說明一下廢氣凈化塔，廢氣凈化塔由上部噴灑的凈化液的潤(rùn)濕表面提供氣液接觸的傳質(zhì)表面。下圖4.2為凈化塔結(jié)構(gòu)示意圖，氣體由塔下部進(jìn)入，穿過噴灑吸收層和除霧器后，由上部排出。吸收液由分配管均勻向

14、下噴灑，自流而下，由塔下部溢流管排入儲(chǔ)液箱。布置兩層噴淋。按空塔截面計(jì)算，塔內(nèi)氣體流速為3.0m/s，吸收液的噴淋密度為7.5m3 (液體)hrn2 (塔斷面)。圖4.2 填料塔結(jié)構(gòu)示意圖經(jīng)過一級(jí)廢氣凈化塔凈化后的氣體，再進(jìn)入低溫等離子工業(yè)廢氣凈化器進(jìn)行凈化。4.3低溫等離子工業(yè)廢氣凈化器的工作原理低溫等離子體技術(shù)處理污染物的原理為：在外加電場(chǎng)的作用下，介質(zhì)放電產(chǎn)生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，然后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單小分子形式的安全物質(zhì)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒無害或低毒低害的物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。因其電離后產(chǎn)生的

15、電子平均能量在10ev ，適當(dāng)控制反應(yīng)條件可以實(shí)現(xiàn)一般情況下難以實(shí)現(xiàn)或速度很慢的化學(xué)反應(yīng)變得十分快速。在強(qiáng)大電場(chǎng)能量轟擊下污染氣體分子化學(xué)鍵被打斷，轉(zhuǎn)化為無污染的小分子。電離后的氣體分子顆粒，分子團(tuán)，可以通過等離子管壁吸附下來，成液體狀從設(shè)備排泄口流出。氧分子電離后重新結(jié)合成高濃臭氧，有機(jī)氣體在臭氧的強(qiáng)氧化作用下，生成二氧化碳、水等小分子無污染成份。 4.4.低溫等離子體廢氣處理設(shè)備的特點(diǎn)1、工藝簡(jiǎn)潔：低溫等離子體設(shè)備,操作簡(jiǎn)單。 2、節(jié)能：低溫等離子體處理工業(yè)廢氣能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低廉，0.2瓦時(shí)/立方米。 3、適應(yīng)范圍廣：在-60<至+300的環(huán)境內(nèi)均可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)：本設(shè)備由碳鋼，不銹鋼，特殊合金等等材料組成。5、組合性強(qiáng)：低溫等離子體處理設(shè)備可以竄并聯(lián)混合應(yīng)用。6、20003000立方米/時(shí)用一個(gè)低溫等離子體處理裝置單元，一個(gè)單元用一個(gè)脈沖電源激勵(lì)。4.5.低溫等離子廢氣處理設(shè)備參數(shù) 1輸入電壓： AC220V（±10%） 2功耗：0.2KW/1000立方米（0.2瓦時(shí)/立方米 ） 3工作環(huán)境：溫度： 10+50 相對(duì)濕度： 20%93% 4 大氣壓力： 86Kpa106Kpa 5 氣體流速：130米/秒 6 處理量：20200000立方米 7 凈化氣體升溫：小于5°C 8