紡織印染定型有機(jī)廢氣凈化處理工藝及應(yīng)用

我國紡織印染規(guī)模大，工藝路線長，使用有機(jī)助劑種類繁多，無組織排放量大，污染非常嚴(yán)重，現(xiàn)有定型機(jī)有機(jī)廢氣治理技術(shù)不能完全滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。該文通過調(diào)查研究結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有治理技術(shù)，對(duì)原定型有機(jī)廢氣濕式靜電處理系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，在此基礎(chǔ)上提出了一條新的VOCs廢氣治理技術(shù)路線，即增加了活性炭吸附、再生處理和催化氧化裝置系統(tǒng)。經(jīng)過改造后檢測VOCs總的脫除效率達(dá)到95%以上。

1、定型機(jī)原廢氣處理系統(tǒng)介紹

1.1 概述

我國是世界印染行業(yè)規(guī)模最大的國家，由于紡織印染工藝路線長，所采用的有機(jī)助劑種類繁多，其無組織排放量大，覆蓋面廣，污染非常嚴(yán)重，現(xiàn)有的定型機(jī)有機(jī)廢氣治理技術(shù)不能完全滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。目前，印染行業(yè)定型機(jī)有機(jī)廢氣VOCs的治理技術(shù)主要有：“氣/氣熱回收—噴淋洗滌法”、“水/氣冷卻—靜電除塵法”、“熱能回收—噴淋洗滌—濕式靜電除塵法”和“冷卻+靜電+碳纖維吸附+UV光解”處理定型及拉伸有機(jī)廢氣，但普遍存在有機(jī)廢氣凈化效率較低、運(yùn)行安全穩(wěn)定性較差、存在火災(zāi)事故隱患等問題。另外，VOCs廢氣治理普遍采用的是低溫等離子體、光氧化以及一次性活性炭吸附技術(shù)，在京津冀地區(qū)約占治理企業(yè)的80%以上，其中大部分企業(yè)（約占80%以上）都不能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

1.2 原有定型機(jī)VOCs處理工藝

VOCs原處理工藝如圖1所示。

1.3 原工藝設(shè)備情況

系統(tǒng)包括：定型廢氣換熱系統(tǒng)、濕式靜電裝置系統(tǒng)、主風(fēng)機(jī)等，主要設(shè)備參數(shù)見表1。

1.4 原系統(tǒng)說明

（1）定型廢氣換熱系統(tǒng)

一般定型機(jī)由5個(gè)單元組成，每個(gè)單元分2個(gè)室，每個(gè)單元設(shè)置一臺(tái)定型廢氣排出風(fēng)機(jī)，流量為2000Nm3/h。一臺(tái)5單元定型機(jī)的有機(jī)廢氣總量為10000Nm3/h?？諝庥啥ㄐ蜋C(jī)底部自然進(jìn)入，布料定型控制溫度190℃～200℃，定型廢氣排出風(fēng)機(jī)出口廢氣溫度170℃～180℃。定型有機(jī)廢氣集中通過定型廢氣換熱器回收熱能，新鮮空氣2000Nm3/h經(jīng)定型廢氣換熱器加熱至110℃左右后返回到定型機(jī)第一單元的前兩室內(nèi)，以提高第一單元的前兩室溫度，同時(shí)減少定型機(jī)進(jìn)口處冷空氣的進(jìn)入。

（2）濕式靜電裝置系統(tǒng)

定型有機(jī)廢氣經(jīng)換熱后溫度降至75℃，從底部進(jìn)入濕式靜電裝置系統(tǒng)。濕式靜電裝置包括：濕式靜電裝置、油水分離池、循環(huán)泵等。濕式靜電裝置上部為高壓靜電部分，下部為噴淋、冷卻、吸收部分。濕式靜電下部為雙筒體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)筒設(shè)置不銹鋼絲網(wǎng)填料、噴淋裝置。內(nèi)筒上部設(shè)置梯形柵板，濕式靜電分離的油污經(jīng)導(dǎo)流板從塔壁間隙流到底部。通過循環(huán)泵，一部分循環(huán)水在填料層上面直接噴淋、冷卻、吸收定型廢氣，另一部分循環(huán)水則進(jìn)入濕式靜電裝置的高壓部分，對(duì)陽極筒壁進(jìn)行潤濕和清洗。循環(huán)水與油污在油水分離器中分離，比重輕的廢纖維油脂以油污的形式回收利用。廢氣經(jīng)濕式靜電凈化處理后溫度為30℃～45℃。

（3）主風(fēng)機(jī)

定型有機(jī)廢氣主風(fēng)機(jī)，應(yīng)能保證克服煙氣系統(tǒng)阻力并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，主風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓一般在3000Pa～4 000Pa。包括煙道系統(tǒng)阻力300Pa～600Pa，定型廢氣換熱器阻力約200Pa，濕式靜電裝置阻力約1200Pa，活性炭裝置吸附阻力550Pa～1200 Pa。

2、 改造新增加工藝系統(tǒng)

2.1 活性炭吸附再生

活性炭對(duì)有機(jī)廢氣具有良好的吸附性能，吸附熱較小，主要為物理吸附，是目前有機(jī)廢氣治理使用最多的方法之一?；钚蕴课绞强赡娴模晃降姆肿佑勺訜徇\(yùn)動(dòng)還會(huì)脫離固體外表，即：解吸或脫附。隨著吸附的進(jìn)行，活性炭表面上的有機(jī)廢氣逐漸增多，吸附和脫附互為可逆過程。吸附進(jìn)行一段時(shí)間后，當(dāng)有機(jī)廢氣的吸附量與脫附量相等時(shí)，吸附和脫附達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

謝裕壇、金一中等對(duì)不同氣速下的活性炭床層壓降進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)單位高度活性炭床層壓降的對(duì)數(shù)值，與氣速在一定氣速范圍內(nèi)幾乎呈線性關(guān)系。郭昊以活性炭AC-1為樣品，床層高度200 mm，在不同流速條件下研究其壓力降。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次項(xiàng)擬合得到“流速與床層壓降”的關(guān)系方程見式（1），活性炭床層有機(jī)廢氣流速與壓降的關(guān)系如圖2所示。

△P=554υ+9163υ2 （1）

式（1）中：△P為單位活性炭床層高度壓降，單位為帕斯卡每米（Pa/m）;υ為有機(jī)廢氣流速，單位為米每秒（m/s）。

活性炭吸附定型有機(jī)廢氣，適宜的吸附溫度為40 ℃～70 ℃，廢氣流速0.30 m/s～0.50 m/s，活性炭裝填高度600 mm的阻力一般為550 Pa～1 200 Pa。在動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況下，活性炭對(duì)定型有機(jī)廢氣（甲苯、二甲苯等苯系物）的飽和吸附容量在0.10 g/g～0.24 g/g。

吸附飽和的活性炭脫附時(shí)，采用熱空氣脫附比較經(jīng)濟(jì)。徐勝男等對(duì)活性炭脫附進(jìn)行了熱空氣吹脫實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)為脫附溫度為180℃、脫附空氣流速0.106 m/s、脫附時(shí)間40 min。實(shí)際工程應(yīng)用過程中，當(dāng)有機(jī)廢氣濃度滿足裝置對(duì)爆炸極限的要求時(shí)，宜采用熱空氣脫附。脫附溫度過過高易引起活性炭氧化。因此，適宜的脫附溫度應(yīng)低于120℃。再生時(shí)空塔流速一般為0.10 m/s～0.15 m/s。

活性炭吸附有機(jī)廢氣接近飽和后引入熱空氣對(duì)活性炭進(jìn)行再生，脫附下的高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)入催化床進(jìn)行催化氧化分解。

2.2 催化氧化裝置

如果廢氣中VOCs的濃度較低（低于1 000mg/m3），氧化反應(yīng)放出的熱量不能維持催化劑床層的溫度達(dá)到起燃溫度以上，這時(shí)需要從外部施加一定的熱量， 其量的大小與廢氣中VOCs的濃度和種類有關(guān)。當(dāng)廢氣中VOCs濃度低于100mg/m3時(shí)，通過吸附一催化燃燒技術(shù)處理超低濃度的VOCs廢氣。通過吸附劑將VOCs濃縮、富集，脫附后獲得濃度較高的VOCs后再進(jìn)行催化燃燒，因此可以處理低于100mg/m3的VOCs廢氣。

針對(duì)定型有機(jī)廢氣中的二甲苯、苯、甲苯等污染物，催化氧化裝置所使用的催化劑起燃溫度低于320 ℃。VOCs濃度1 000mg/m3～3 000mg/m3，濃縮有機(jī)廢氣量1 000Nm3/h～2 000Nm3/h，催化劑裝填量70L～100L，使用溫度300℃～380℃，設(shè)計(jì)空速不大于30 000h-1。

2.3 吸附再生及催化氧化組合工藝流程

在主風(fēng)機(jī)出口引入活性炭裝置和催化氧化裝置（圖3）。活性炭裝置設(shè)置2套，互為備用，當(dāng)一套活性炭裝置吸附飽和后，將廢氣切換到另一套活性炭裝置。飽和的活性炭裝置進(jìn)入活性炭再生，脫附的有機(jī)物引入催化氧化裝置分解成水和二氧化碳。經(jīng)催化氧化裝置處理后的廢氣再回至定型廢氣換熱器回收余熱。

2.4 新增主要設(shè)備

主要設(shè)備見表3。

2.5 處理效果

根據(jù)實(shí)測，經(jīng)過吸附再生及催化氧化組合系統(tǒng)，有機(jī)廢氣污染物檢測結(jié)果見表4。

3 結(jié)語

該文所提出的紡織印染定型機(jī)有機(jī)廢氣凈化處理技術(shù)工藝，即在原定型有機(jī)廢氣濕式靜電處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，新增加了活性炭吸附、再生處理和催化氧化裝置系統(tǒng)，VOCs總的脫除效率達(dá)到95%以上。通過現(xiàn)場實(shí)際檢測顆粒物除效率為93.3%和89.45%，VOCs總的脫除效率為95.21%和95.81%。

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