廢塑料造粒廢氣處理的工程應(yīng)用

解海祥

摘 ? 要：介紹了采用二級(jí)噴淋塔+光氧催化氧化設(shè)備+活性炭吸附床處理生產(chǎn)廢塑料造粒廢氣的工程設(shè)計(jì)實(shí)例，并對(duì)該套廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行情況、檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：采用該系統(tǒng)處理造粒廢氣是成功的，只要選取合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，配套定期更換與維護(hù)保養(yǎng)，該系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)案例可為廢塑料造粒廢氣處理領(lǐng)域提供工程技術(shù)借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：造粒廢氣 ?噴淋 ?光催化 ?活性炭吸附

中圖分類(lèi)號(hào)：X701 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0078-02

某企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求，投資新建10條廢塑料再加工生產(chǎn)線(xiàn)年回收3萬(wàn)t廢舊塑料的生產(chǎn)能力。根據(jù)環(huán)保要求和自身環(huán)保意識(shí)的提高，要求做好配套廢氣處理。該廢塑料造粒廢氣主要污染因子為非甲烷總烴和顆粒物，同時(shí)會(huì)有廢油產(chǎn)生。針對(duì)該廢氣特征，采用二級(jí)噴淋+光氧催化+活性炭吸附。至該項(xiàng)目建成運(yùn)行以來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

1 ?工程概況

1.1 污染源強(qiáng)分析及設(shè)計(jì)風(fēng)量、排放標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目廢塑料品質(zhì)較好，無(wú)需清洗或漂洗。園區(qū)內(nèi)的廢塑料也由拆解企業(yè)清洗完畢。外購(gòu)的廢塑料首先采用人工揀選，將其中的夾雜物挑選出來(lái)，然后進(jìn)行分類(lèi)，挑選出來(lái)的大塊料需采用破碎機(jī)進(jìn)行破碎（采用干法破碎技術(shù)），其它的粒料、小塊料等可直接進(jìn)入造粒生產(chǎn)線(xiàn)的料斗進(jìn)行混合，混合后將原料加熱（采用電加熱），使之呈熔融狀態(tài)，然后在擠出機(jī)的強(qiáng)力機(jī)械擠壓作用下呈條糊狀輸出，由牽引機(jī)（和擠出機(jī)、切粒機(jī)配套）牽引出線(xiàn)狀塑膠條，部分廢塑料由于含有少量雜質(zhì)，因此在擠出過(guò)程中需通過(guò)濾網(wǎng)除掉其中的雜質(zhì)，牽引出的塑膠條再通過(guò)一段水槽冷卻后送造粒機(jī)造粒，最后經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝入庫(kù)，即成為各類(lèi)再生塑料粒子。

本項(xiàng)目造?？偵a(chǎn)能力約28885t/a，造粒產(chǎn)品限定為PVC、PVDC、PP和PE等塑料粒子。具體產(chǎn)量分布為：年產(chǎn)PP（專(zhuān)用）粒子6900t，年產(chǎn)PVC硬料粒子7500t、PVDC等粒子885t，年產(chǎn)PE粒子9600t、年產(chǎn)PP粒子4000t。

塑料再生過(guò)程中廢氣污染主要集中在造粒階段。廢塑料再造粒過(guò)程中，由于要使廢塑料處于熔融狀態(tài)，在此過(guò)程中，通常塑料聚合物單體或添加劑、塑化劑、防老劑、穩(wěn)定劑等有少量揮發(fā)，從螺桿擠壓機(jī)孔隙間逸出，PVC硬料中塑化劑含量低于5%，PP、PE和PVDC中無(wú)塑化劑。

該公司擁有10條造粒擠出流水線(xiàn)。每條造粒線(xiàn)收集口有3個(gè)，設(shè)計(jì)風(fēng)量為3500m3/h，分為2套廢氣處理設(shè)備，每套配套5條造粒流水線(xiàn)，每套廢氣處理設(shè)備設(shè)計(jì)風(fēng)量為17500m3/h。2套合計(jì)為35000m3/h。

該項(xiàng)目非甲烷總烴、顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)?zhí)行《合成樹(shù)脂工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31572-2015）中新建企業(yè)大氣污染物排放限值，15m排氣筒排放濃度非甲烷總烴為100mg/m3，15m排氣筒排放濃度顆粒物為30mg/m3。

1.2 工程設(shè)計(jì)

根據(jù)環(huán)保相關(guān)要求，結(jié)合以往相關(guān)項(xiàng)目處理經(jīng)驗(yàn)，如選用RCO、RTO或等離子設(shè)備，由于該廢氣中存在較多廢油，容易粘再設(shè)備內(nèi)壁或管道，存在較大安全隱患。因此設(shè)計(jì)工藝如下：造粒廢氣→二級(jí)噴淋→光氧催化→活性炭吸附→離心風(fēng)機(jī)→高空排放。

工藝流程說(shuō)明：利用離心風(fēng)機(jī)負(fù)壓將造粒廢氣通過(guò)收集罩與支管并入主管，由于該廢氣溫度較高和廢氣中含油較多，先進(jìn)入一級(jí)噴淋，通過(guò)循環(huán)泵把循環(huán)水通過(guò)噴淋頭使水氣進(jìn)行充分接觸，降低廢氣溫度和廢氣中的含油量，然后進(jìn)入二級(jí)噴淋，通過(guò)循環(huán)泵把循環(huán)水通過(guò)噴淋頭使廢氣進(jìn)一步凈化，然后進(jìn)入光催化氧化設(shè)備[2]，通過(guò)紫外光在催化劑的作用下，分解有機(jī)氣體，最后進(jìn)入活性炭吸附床，利用活性炭強(qiáng)大的表面吸附能力使廢氣得到最終凈化，然后15m高空達(dá)標(biāo)排放。

1.3 主體設(shè)備參數(shù)

（1）二級(jí)噴淋塔：尺寸為2.0m×6.0m，2套，設(shè)備材質(zhì)為不銹鋼304;每套噴淋塔內(nèi)共有3套旋流板，每層旋流板配套0.5m高的填料球，其中2層旋流板上方配套噴淋頭，最上面一層旋流板為除霧層。噴淋塔水箱外置，尺寸為4.0×1.5×1.2m。通過(guò)用循環(huán)水泵GW50-18-30-3kW把水箱里的循環(huán)水泵提入噴淋塔，通過(guò)噴淋頭散出，利用填料球所在空間內(nèi)，增加水氣接觸。之后塔底收集流回水箱，水箱內(nèi)由隔油過(guò)濾作用，定期清理水箱內(nèi)的浮油等[3]。

（2）光氧催化設(shè)備：尺寸為2.00×1.80×1.80，燈管數(shù)為160支，催化層3層。催化層為鋁質(zhì)蜂窩狀網(wǎng)表面附著二氧化鈦催化劑。光催化設(shè)備內(nèi)部前面配有1層鋼絲網(wǎng)，后面配有1層過(guò)濾網(wǎng)。

（3）活性炭吸附床：尺寸為4.0m×2.0m×2.0m，床體四周有保溫層，空箱的過(guò)濾風(fēng)速為<1.0m/s，需每套吸附床處理風(fēng)量為18000m3/h。每個(gè)吸附床需要配套2.0m3的蜂窩狀活性炭，活性炭規(guī)格為100mm×100mm×100mm，壁厚0.5～0.6mm，小孔徑，體密度450kg/m3，脫附溫度<120℃，風(fēng)阻<450Pa，吸附碘值>800。更換周期為3個(gè)月?lián)Q一次。

（4）離心風(fēng)機(jī)：是依靠電機(jī)傳動(dòng)提高空氣壓力并輸送氣體的設(shè)備，系統(tǒng)采用4-72型離心風(fēng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)氣體。1臺(tái)4-72-8C，22kW。風(fēng)量為17463-22435m3/h，全壓為2478～2390Pa。

（5）管道：系統(tǒng)管道全部選用不銹鋼304，全部使用焊接管道，要求滿(mǎn)焊，避免廢油跑冒滴漏。如需法蘭連接時(shí)，考慮使用硅膠墊，防止?jié)B漏。管道大小采用?700mm、?300mm、?150mm等。

1.4 設(shè)備特點(diǎn)

（1）采用二級(jí)噴淋+光催化+活性炭吸附的組合工藝，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了廢氣有效的凈化過(guò)程。（2）設(shè)計(jì)時(shí)考慮避免火、高溫跟廢氣直接接觸。使用水作為噴淋液，易得，且成本低。定期清理水箱浮油即可。（3）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，避免跑冒滴漏。（4）采用集中控制系統(tǒng)，運(yùn)行過(guò)程安全穩(wěn)定、可靠。

2 ?運(yùn)行情況

該項(xiàng)目廢氣處理設(shè)施于2018年5月調(diào)試完成并投入使用，至今運(yùn)行已超1年，處理效率穩(wěn)定、運(yùn)行成本較低，排放廢氣各污染因子達(dá)到了相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.1 運(yùn)行效果

該廢氣處理設(shè)施運(yùn)行至今，定期對(duì)其進(jìn)、出口進(jìn)行監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明，各污染物指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。2018.05.15的廢氣處理系統(tǒng)一進(jìn)口45mg/m3，出口2.1mg/m3;廢氣處理系統(tǒng)二進(jìn)口41mg/m3，出口1.9mg/m3。2018.11.12廢氣處理系統(tǒng)一進(jìn)口32mg/m3，出口1.6mg/m3;廢氣處理系統(tǒng)二進(jìn)口29mg/m3，出口1.8mg/m3。2019.06.29廢氣處理系統(tǒng)一進(jìn)口36mg/m3，出口3.1mg/m3;廢氣處理系統(tǒng)二進(jìn)口35mg/m3，出口2.5mg/m3。

2.2 工程經(jīng)濟(jì)分析

工程總投資65萬(wàn)元，日常運(yùn)行費(fèi)用主要包括更換材料費(fèi)用、電費(fèi)、人工費(fèi)用，電費(fèi)按運(yùn)行負(fù)荷66kW，功率因子0.75，電費(fèi)單價(jià)1.0元/度，電費(fèi)1.5萬(wàn)/年，更換費(fèi)用3.0萬(wàn)元/年，合計(jì)為4.5萬(wàn)/年。

3 ?結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)已建成運(yùn)行的二級(jí)噴淋+光催化+活性炭吸附處理造粒廢氣的成功應(yīng)用案例的研究分析，表明：該廢氣處理工藝，設(shè)定合理的控制參數(shù)，通過(guò)二級(jí)噴淋對(duì)廢氣進(jìn)行水洗，然后通過(guò)光催化對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行初步分解，最后通過(guò)活性炭吸附，使廢氣得到最終凈化。2套處理設(shè)備處理效率能穩(wěn)定90%以上。

參考文獻(xiàn)

[1] 王純，張殿印，王海濤，等.廢氣處理工程技術(shù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2] 張志偉，蔡少卿，吳磊，等.光催化氧化/吸收工藝處理垃圾焚燒發(fā)電廠惡臭廢氣[J].能源環(huán)境保護(hù)，2012（5）.

[3] 樊元生，易斌.注冊(cè)環(huán)保工程師專(zhuān)業(yè)考試復(fù)習(xí)教材：大氣污染防治工程技術(shù)與實(shí)踐[M].北京：中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2017.