摘   要:介绍了采用二级喷淋塔+光氧催化氧化设备+活性炭吸附床处理生产废塑料造粒废气的工程设计实例,并对该套废气处理系统设计、调试、运行情况、检测结果进行了分析。结果表明:采用该系统处理造粒废气是成功的,只要选取合理的设计参数,配套定期更换与维护保养,该系统能稳定运行,各项指标均可达到现行的排放标准。本设计案例可为废塑料造粒废气处理领域提供工程技术借鉴和参考。 

  关键词:造粒废气  喷淋  光催化  活性炭吸附 

  某企业根据市场需求,投资新建10条废塑料再加工生产线年回收3万t废旧塑料的生产能力。根据环保要求和自身环保意识的提高,要求做好配套废气处理。该废塑料造粒废气主要污染因子为非甲烷总烃和颗粒物,同时会有废油产生。针对该废气特征,采用二级喷淋+光氧催化+活性炭吸附。至该项目建成运行以来,各项指标达标排放。 

  1  工程概况 

  1.1 污染源强分析及设计风量、排放标准 

  本项目废塑料品质较好,无需清洗或漂洗。园区内的废塑料也由拆解企业清洗完毕。外购的废塑料首先采用人工拣选,将其中的夹杂物挑选出来,然后进行分类,挑选出来的大块料需采用破碎机进行破碎(采用干法破碎技术),其它的粒料、小块料等可直接进入造粒生产线的料斗进行混合,混合后将原料加热(采用电加热),使之呈熔融状态,然后在挤出机的强力机械挤压作用下呈条糊状输出,由牵引机(和挤出机、切粒机配套)牽引出线状塑胶条,部分废塑料由于含有少量杂质,因此在挤出过程中需通过滤网除掉其中的杂质,牵引出的塑胶条再通过一段水槽冷却后送造粒机造粒,最后经检验合格后包装入库,即成为各类再生塑料粒子。 

  本项目造粒总生产能力约28885t/a,造粒产品限定为PVC、PVDC、PP和PE等塑料粒子。具体产量分布为:年产PP(专用)粒子6900t,年产PVC硬料粒子7500t、PVDC等粒子885t,年产PE粒子9600t、年产PP粒子4000t。 

  塑料再生过程中废气污染主要集中在造粒阶段。废塑料再造粒过程中,由于要使废塑料处于熔融状态,在此过程中,通常塑料聚合物单体或添加剂、塑化剂、防老剂、稳定剂等有少量挥发,从螺杆挤压机孔隙间逸出,PVC硬料中塑化剂含量低于5%,PP、PE和PVDC中无塑化剂。 

  该公司拥有10条造粒挤出流水线。每条造粒线收集口有3个,设计风量为3500m3/h,分为2套废气处理设备,每套配套5条造粒流水线,每套废气处理设备设计风量为17500m3/h。2套合计为35000m3/h。 

  该项目非甲烷总烃、颗粒物排放标准参照执行《合成树脂工业污染物排放标准》(GB31572-2015)中新建企业大气污染物排放限值,15m排气筒排放浓度非甲烷总烃为100mg/m3,15m排气筒排放浓度颗粒物为30mg/m3。 

  1.2 工程设计 

  根据环保相关要求,结合以往相关项目处理经验,如选用RCO、RTO或等离子设备,由于该废气中存在较多废油,容易粘再设备内壁或管道,存在较大安全隐患。因此设计工艺如下:造粒废气→二级喷淋→光氧催化→活性炭吸附→离心风机→高空排放。 

  工艺流程说明:利用离心风机负压将造粒废气通过收集罩与支管并入主管,由于该废气温度较高和废气中含油较多,先进入一级喷淋,通过循环泵把循环水通过喷淋头使水气进行充分接触,降低废气温度和废气中的含油量,然后进入二级喷淋,通过循环泵把循环水通过喷淋头使废气进一步净化,然后进入光催化氧化设备[2],通过紫外光在催化剂的作用下,分解有机气体,最后进入活性炭吸附床,利用活性炭强大的表面吸附能力使废气得到最终净化,然后15m高空达标排放。 

  1.3 主体设备参数 

  (1)二级喷淋塔:尺寸为2.0m×6.0m,2套,设备材质为不锈钢304;每套喷淋塔内共有3套旋流板,每层旋流板配套0.5m高的填料球,其中2层旋流板上方配套喷淋头,最上面一层旋流板为除雾层。喷淋塔水箱外置,尺寸为4.0×1.5×1.2m。通过用循环水泵GW50-18-30-3kW把水箱里的循环水泵提入喷淋塔,通过喷淋头散出,利用填料球所在空间内,增加水气接触。之后塔底收集流回水箱,水箱内由隔油过滤作用,定期清理水箱内的浮油等[3]。 

  (2)光氧催化设备:尺寸为2.00×1.80×1.80,灯管数为160支,催化层3层。催化层为铝质蜂窝状网表面附着二氧化钛催化剂。光催化设备内部前面配有1层钢丝网,后面配有1层过滤网。 

  (3)活性炭吸附床:尺寸为4.0m×2.0m×2.0m,床体四周有保温层,空箱的过滤风速为<1.0m/s,需每套吸附床处理风量为18000m3/h。每个吸附床需要配套2.0m3的蜂窝状活性炭,活性炭规格为100mm×100mm×100mm,壁厚0.5~0.6mm,小孔径,体密度450kg/m3,脱附温度<120℃,风阻<450Pa,吸附碘值>800。更换周期为3个月换一次。 

  (4)离心风机:是依靠电机传动提高空气压力并输送气体的设备,系统采用4-72型离心风机来带动气体。1台4-72-8C,22kW。风量为17463-22435m3/h,全压为2478~2390Pa。   (5)管道:系统管道全部选用不锈钢304,全部使用焊接管道,要求满焊,避免废油跑冒滴漏。如需法兰连接时,考虑使用硅胶垫,防止渗漏。管道大小采用?700mm、?300mm、?150mm等。 

  1.4 设备特点 

  (1)采用二级喷淋+光催化+活性炭吸附的组合工艺,整个系统实现了废气有效的净化过程。(2)设计时考虑避免火、高温跟废气直接接触。使用水作为喷淋液,易得,且成本低。定期清理水箱浮油即可。(3)系统运行时,避免跑冒滴漏。(4)采用集中控制系统,运行过程安全稳定、可靠。 

  2  运行情况 

  该项目废气处理设施于2018年5月调试完成并投入使用,至今运行已超1年,处理效率稳定、运行成本较低,排放废气各污染因子达到了相应的排放标准的要求。 

  2.1 运行效果 

  该废气处理设施运行至今,定期对其进、出口进行監测的结果表明,各污染物指标能稳定达标排放。2018.05.15的废气处理系统一进口45mg/m3,出口2.1mg/m3;废气处理系统二进口41mg/m3,出口1.9mg/m3。2018.11.12废气处理系统一进口32mg/m3,出口1.6mg/m3;废气处理系统二进口29mg/m3,出口1.8mg/m3。2019.06.29废气处理系统一进口36mg/m3,出口3.1mg/m3;废气处理系统二进口35mg/m3,出口2.5mg/m3。 

  2.2 工程经济分析 

  工程总投资65万元,日常运行费用主要包括更换材料费用、电费、人工费用,电费按运行负荷66kW,功率因子0.75,电费单价1.0元/度,电费1.5万/年,更换费用3.0万元/年,合计为4.5万/年。 

  3  结语 

  本文通过对已建成运行的二级喷淋+光催化+活性炭吸附处理造粒废气的成功应用案例的研究分析,表明:该废气处理工艺,设定合理的控制参数,通过二级喷淋对废气进行水洗,然后通过光催化对有机废气进行初步分解,最后通过活性炭吸附,使废气得到最终净化。2套处理设备处理效率能稳定90%以上。 

  参考文献 

  [1] 王纯,张殿印,王海涛,等.废气处理工程技术手册[M].北京:化学工业出版社,2012. 

  [2] 张志伟,蔡少卿,吴磊,等.光催化氧化/吸收工艺处理垃圾焚烧发电厂恶臭废气[J].能源环境保护,2012(5). 

  [3] 樊元生,易斌.注册环保工程师专业考试复习教材:大气污染防治工程技术与实践[M].北京:中国环保产业,2017.