密煉廢氣處理方案的優化

王 博

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

橡膠密煉車間產生的廢氣中主要污染物為煙油、粉塵和臭氣。污染物成分復雜，主要有甲苯類、二硫化碳、苯乙烯、硫化氫、顆粒物、非甲烷總烴等[1]。其中，臭味主要來自于二硫化碳、苯乙烯、硫化氫、非甲烷總烴等惡臭物質[2]。

本工作對密煉廢氣處理方案進行優化，以提高生產和外界環境質量。

1 設計依據的排放標準

密煉車間收集的廢氣必須經有效處理后才可對空排放，執行的排放標準為GB 27632—2011《橡膠制品工業污染物排放標準》和GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》。GB 14554—1993規定惡臭污染物排放控制項目為臭氣濃度，排氣孔高度為15 m，排放量不高于2 000。

2 密煉廢氣原處理方案

2.1 收集和處理

針對密煉機投料口、卸料口、擠出、膠片冷卻等不同部位設計了相應的密封收集系統。密煉廢氣原收集和處理系統如圖1所示。有效收集后的廢氣集中進入環保處理設施。臭氧氧化法處理揮發性有機物（VOCs）氣體效率高，但須控制好反應時間；如無法充分反應，反而會產生二次污染。而濕式氧化塔（噴淋）處理密煉廢氣反應時間充分，生成物性質比較穩定，除臭效率高，運行穩定，處理效果良好。在密煉廢氣原處理方案中，將兩種工藝結合，選擇采用臭氧氧化＋濕式氧化塔＋干式氧化塔的形式，對收集的廢氣進行處理。密煉廢氣原環保處理系統如圖2所示。

圖1 密煉廢氣原收集和處理系統

圖2 密煉廢氣原環保處理系統

2.2 混流箱

已經過濾處理的廢氣經不銹鋼管道送至混流箱。混流箱內設置有螺旋排布的混流葉片，通過葉片的攪動，收集的廢氣可以與臭氧氣體充分混合，促進臭氧與廢氣分子充分反應[3]。

2.3 濕式氧化塔

混合氣體在環保風機的帶動下進入濕式氧化塔。噴淋液從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。混合氣體從塔底送入后，經氣體分布裝置分布，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙。氣液兩相在填料表面密切接觸進行傳質（物質在氣、液兩相間的轉移）。混合氣體中易溶于水的粉塵顆粒物及污染分子大部分沉降下來，同時發生臭氧與污染氣體的反應。

當液體沿填料層向下流動時，有時會出現壁流現象，造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質效率下降。因此，噴淋塔廢氣凈化裝置內的填料層分為兩段，中間設置再分布裝置，經重新分布后噴淋到下層填料上。為了避免氣體攜走噴淋液，在塔頂部設置氣水分離器，可以有效截留噴淋液。

2.4 干式氧化塔

正常運行時，干式氧化塔對應的噴淋泵關閉不工作。混合氣體進入干式氧化塔后，繼續與臭氧反應，并通過塔內填料進一步混合，同時攔截下廢氣中大量的水分，確保廢氣凈化有足夠的反應時間并防止后端煙囪冒白煙現象。

2.5 臭氧發生器及冷卻循環系統

臭氧發生器主要通過臭氧發生罐高壓電暈空氣產生臭氧，潔凈壓縮空氣通過儲氣罐并經過濾器過濾后，進入混流箱與廢氣混合反應。臭氧發生裝置在制備臭氧的同時，會產生大量的熱量，這部分熱量需通過循環冷卻水從罐體內帶出，并通過冷卻塔將熱量散發到空氣中。

2.6 處理效果

密煉廢氣經原環保系統處理后，經環保檢測機構檢測，其中非甲烷總烴和臭氣濃度處理率分別達到75%和80.67%，環保風機排氣口高度為25 m，處理后的污染物濃度遠低于GB 27632—2011和GB 14554—1993指標，如表1所示。

表1 密煉廢氣經原環保系統前、后主要污染物的質量濃度

3 密煉廢氣優化處理方案

密煉廢氣經原環保系統處理后，主要污染物的濃度遠低于國家排放標準，但隨著我國經濟的持續快速發展，城市進程和工業化進程的不斷加快，國家對環保的重視程度越來越高，人民對美好環境的訴求也日益加強。因此本工作考慮進一步優化密煉廢氣處理方案，以加強廢氣處理效果。

3.1 方案綜述

針對密煉機不同部位產生廢氣的含塵量和污染物濃度進行梯度劃分，考慮到密煉機卸料口、擠出部位收集的廢氣相對比密煉機投料口、膠片冷卻部位收集的廢氣臭氣濃度高，對密煉機投料口、膠片冷卻部位收集的廢氣仍用原環保設備處理，對密煉機卸料口和擠出部位收集的廢氣采用沸石轉輪吸附＋蓄熱式焚化爐（RTO）焚燒系統進行處理，如圖3所示。沸石轉輪吸附＋RTO焚燒處理方案特別適合處理大風量低濃度的VOCs廢氣，且處理效率可以達到90%以上。

圖3 密煉廢氣優化后收集和處理系統

3.2 沸石轉輪吸附＋RTO焚燒

沸石轉輪吸附＋RTO焚燒系統如圖4所示。

圖4 沸石轉輪吸附＋RTO焚燒系統

VOCs廢氣首先通過前端的除塵器，除去廢氣中較大顆粒物，保護后端的處理設施[4]。

過濾后的廢氣，大部分通過沸石濃縮轉輪吸附區域，主要污染物能有效吸附于沸石中，達到去除的目的[5]。經過沸石吸附VOCs的凈化空氣，直接通過處理風機排放到大氣中。

轉輪持續以1～6 r·h-1的速度旋轉，同時將吸附的VOCs傳送至脫附區域。此外，少量過濾后的廢氣通過沸石轉輪降溫區域后被送至熱交換器加熱至約180 ℃后進入轉輪脫附區，將吸附的VOCs進行脫附處理。經脫附后的沸石轉輪再次旋轉至吸附區，持續吸附密煉廢氣中的VOCs。

脫附后的高濃度VOCs氣流被焚燒風機送至RTO進行充分焚燒，轉化成二氧化碳及水蒸氣經煙囪排放至大氣中。同時氧化室內高溫氣流被引出至熱交換器，與常溫空氣進行熱交換，升溫至脫附溫度的熱流，供脫附使用，以達到節能減排的目的。

3.3 密煉廢氣處理系統優化后的效果

密煉廢氣經沸石轉輪吸附＋RTO焚燒設施處理后，凈化后的氣體經環保檢測機構檢測，廢氣處理率明顯提高。各類污染物處理率如表2所示。

表2 沸石轉輪吸附＋RTO焚燒系統處理前、后各類污染物質量濃度

由表2可見：優化系統處理后，各類污染物排放濃度遠低于國家標準排放濃度；相比原處理設施，沸石轉輪吸附＋RTO焚燒設施非甲烷總烴和臭氣濃度的處理率更高，處理后排放的絕對值更低，成效顯著。

4 結語

對密煉機廢氣處理方案進行優化，對密煉機卸料口和擠出部位收集的廢氣采用沸石轉輪吸附＋RTO焚燒處理，廢氣處理率和排放絕對值均得到顯著改善，更符合國家環境保護政策的要求。同時，為后續膠料密煉工序的環境系統優化提供了有益的參考。