郭燕蕾，沈中增，王保生，張迎晨

（1．江蘇省蘇州絲綢中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇 蘇州 215228；2．廣州市天工開(kāi)物科技有限公司，廣東 廣州 510630；3．國(guó)家紡織產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排技術(shù)支撐聯(lián)盟，北京100742；4．中原工學(xué)院，河南 鄭州 450007）

工業(yè)烘干設(shè)備廢氣的熱能利用及治理工藝分析

郭燕蕾1，沈中增2，王保生3，張迎晨4

（1．江蘇省蘇州絲綢中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇 蘇州 215228；2．廣州市天工開(kāi)物科技有限公司，廣東 廣州 510630；3．國(guó)家紡織產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排技術(shù)支撐聯(lián)盟，北京100742；4．中原工學(xué)院，河南 鄭州 450007）

簡(jiǎn)介了與工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣密切相關(guān)的文件、政策，介紹了工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣的主要特點(diǎn)，結(jié)合工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣治理的主要方式及現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)在廢氣治理過(guò)程中遇到的問(wèn)題，重點(diǎn)闡述了完善的工業(yè)烘干設(shè)備廢氣熱能利用及治理工藝，指出合理完善的工藝是廢氣治理的關(guān)鍵。

工業(yè)烘干設(shè)備；熱能利用；廢氣治理工藝

近年來(lái)我們的生存環(huán)境日趨惡化，大氣污染較嚴(yán)重，國(guó)家、地方政府及人民大眾對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)注度持續(xù)增強(qiáng)，與大氣污染防治的法律法規(guī)也逐步出臺(tái)，相應(yīng)的大氣污染治理的技術(shù)、工藝、裝備等也在進(jìn)步、更新、完善。文章主要分析、介紹一種完善的工業(yè)烘干設(shè)備廢氣的熱能利用及治理工藝。

1 與工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣密切相關(guān)的文件、政策

工業(yè)烘干設(shè)備排放的廢氣多數(shù)含有VOCs。

為貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》等法律法規(guī)，防治環(huán)境污染，保障生態(tài)安全和人體健康，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，環(huán)境保護(hù)部組織制定了《揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》等四項(xiàng)指導(dǎo)性文件。文件要求：VOCs污染防治應(yīng)遵循源頭和過(guò)程控制與末端治理相結(jié)合的綜合防治原則，鼓勵(lì)對(duì)資源和能源的回收利用；通過(guò)開(kāi)展VOCs摸底調(diào)查、編制修訂重點(diǎn)行業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)和管理制度等文件、加強(qiáng)對(duì)VOCs監(jiān)測(cè)和治理、推廣使用環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品等措施，到2015年，基本建立起重點(diǎn)區(qū)域VOCs污染防治體系；到2020年，基本實(shí)現(xiàn)VOCs從原料到產(chǎn)品、從生產(chǎn)到消費(fèi)的全過(guò)程減排[1]。

被譽(yù)為我國(guó)迄今為止最嚴(yán)的新版《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》（簡(jiǎn)稱(chēng)“新環(huán)保法”）已于2015年1月1日正式實(shí)施，其中大氣污染防治要求是相當(dāng)嚴(yán)格。

因印染行業(yè)的烘干設(shè)備排放廢氣的總量較大，在2008年第14號(hào)國(guó)家發(fā)改委公告《印染行業(yè)準(zhǔn)入條件》中，就明確規(guī)定：定形（拉幅烘燥）設(shè)備要具有溫度、濕度等主要工藝參數(shù)在線(xiàn)測(cè)控裝置，具有廢氣凈化和余熱回收裝置，箱體外層具有很好的保溫性能[2]。

2015年11月26日，中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《紡織印染工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見(jiàn)稿由環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布。目前較嚴(yán)格的印染行業(yè)地方標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)屬浙江省2015年4月1日實(shí)施的DB33/962-2015《紡織染整工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

2 工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣的主要特點(diǎn)

工業(yè)烘干設(shè)備一般能耗大、污染重，其中排放的廢氣多數(shù)具有高溫、高濕、高污染、成份復(fù)雜的特性。多數(shù)工業(yè)烘干設(shè)備排放的廢氣包含的常規(guī)物質(zhì)有油煙、顆粒物、毛絮、蠟質(zhì)、染料、助劑、漿料、臭氣、VOCs、熱量及水汽等等，相對(duì)于廢水排放，廢氣排放還具有較為隱蔽，較難監(jiān)管的特點(diǎn)。

3 工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣，治理的主要方式及企業(yè)在廢氣治理過(guò)程中遇到的問(wèn)題

3.1 早期簡(jiǎn)單的水噴淋方式，已經(jīng)滿(mǎn)足不了現(xiàn)在的環(huán)保要求，已經(jīng)淘汰。

3.2 單一的活性炭吸附方式，如果活性炭不能有效再生，則活性炭連同吸附的有害物質(zhì)，要作為危廢處理，顯然是不合理的治理工藝。

3.3 后來(lái)的噴淋+靜電及濕式靜電方式，因?yàn)闆](méi)有前處理工藝，也滿(mǎn)足不了目前的節(jié)能環(huán)保要求，并且普通噴淋只是污染的轉(zhuǎn)移，造成后期的水污染更難處理，已逐步淘汰。

3.4 目前主流方式為：前處理+靜電吸附+VOCs處理措施，可以滿(mǎn)足目前的節(jié)能環(huán)保要求，但是也常出現(xiàn)前處理工藝不完善，靜電吸附能力不足，自動(dòng)化程度不高，火災(zāi)隱患，VOCs處理設(shè)施不穩(wěn)定等問(wèn)題。

4 整套完善的工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣的熱能利用及治理工藝

我們組織相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者，經(jīng)過(guò)多年研發(fā)與實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)制造出整套完善的工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣的熱能利用及污染治理設(shè)備，成功應(yīng)用于多家大型中國(guó)香港上市公司和內(nèi)地上市公司，可以達(dá)到目前最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 工藝簡(jiǎn)介

本工藝主要用于治理工業(yè)烘干設(shè)備排放的廢氣。首先廢氣經(jīng)過(guò)多級(jí)自動(dòng)安全防火閥，多重防火以杜絕安全隱患，再進(jìn)入多級(jí)自動(dòng)除雜裝置，把廢氣中的雜物如毛團(tuán)、纖維、大顆粒物、大液滴等攔截下來(lái)。再采用氣水熱交換的方式，把廢氣中的熱能轉(zhuǎn)換到清潔水里，應(yīng)用到生產(chǎn)或生活中；或者采用氣氣熱交換方式，轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)，回收的清潔熱風(fēng)回用到原烘干設(shè)備及其它需要清潔熱風(fēng)之處。同時(shí)根據(jù)多數(shù)廢氣中含有冷凝物的特性，在降溫過(guò)程中把冷凝物去除，降溫后的廢氣經(jīng)過(guò)多級(jí)乳化噴淋，除味、除霧等前處理工序進(jìn)行處理。

而后廢氣再進(jìn)入多級(jí)立式高壓靜電裝置吸附油煙和顆粒物，如果廢氣中含有低濃度的VOCs，我們采用公司最新研發(fā)微納米氣泡技術(shù)，去除VOCs，最終排放廢氣可以達(dá)到目前最嚴(yán)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。

整套工業(yè)烘干設(shè)備排放廢氣的治理系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，包括：報(bào)警顯示、多級(jí)防火滅火、多級(jí)自動(dòng)除雜、周期清洗、油水分離、能源節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸及排放指標(biāo)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等。

4.2 系統(tǒng)工藝流程圖

系統(tǒng)工藝的流程圖見(jiàn)圖1。

4.3 主要部套簡(jiǎn)介

4.3.1 多級(jí)自動(dòng)防火風(fēng)門(mén)

多級(jí)自動(dòng)防火風(fēng)門(mén)配有反應(yīng)靈敏溫度傳感器(例如超聲波傳感器等 )，溫度異常（著火）時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)門(mén)，同時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟消防水滅火和消防蒸汽滅火裝置，并報(bào)警停機(jī)。

4.3.2 多級(jí)自動(dòng)除雜部套

廢氣進(jìn)入多級(jí)自動(dòng)除雜裝置后被專(zhuān)有過(guò)濾網(wǎng)阻隔，積聚到一定厚度，節(jié)能電機(jī)驅(qū)動(dòng)毛刷清理，被清理的雜物因負(fù)壓原理自動(dòng)進(jìn)入集中儲(chǔ)毛箱，經(jīng)多級(jí)過(guò)濾后的廢氣進(jìn)入到下一道工序。此裝置配置有自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)。

4.3.3 熱交換部套

此熱交換裝置采用316L不銹鋼制作，耐腐蝕性好，換熱效率高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；并配置自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)和排污機(jī)構(gòu)，解決常規(guī)換熱器堵塞問(wèn)題。

換熱形式可以是氣水換熱，根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求，可以產(chǎn)生40℃～95℃ 清潔熱水，用于生產(chǎn)或生活中；也可以是氣氣換熱形式，產(chǎn)生50℃～100 ℃以及100℃以上的清潔熱風(fēng)，供原烘干設(shè)備或其他需要熱風(fēng)的地方使用。

4.3.4 除冷凝物部套

多數(shù)廢氣在降溫過(guò)程中會(huì)有冷凝物產(chǎn)生，要根據(jù)具體的冷凝物成份，配置適當(dāng)?shù)娜コO(shè)備，不然整套設(shè)備容易堵塞故障，甚至有安全隱患。

4.3.5 多級(jí)乳化噴淋除味及除霧部套

進(jìn)行多級(jí)乳化噴淋，可以起到降溫、除塵、除油、溶解部分VOCs的作用，然后廢氣再進(jìn)入多級(jí)除霧裝置，除去冷凝水和水噴淋產(chǎn)生的水汽、水霧。

4.3.6 多級(jí)靜電吸附部套

此多級(jí)靜電吸附部套是采用立管式蜂窩高壓靜電場(chǎng)，油、塵等被高效吸附凝聚，在重力作用下從負(fù)壓排污口管道集中排出，進(jìn)入自動(dòng)油水分離裝置。為了保證安全穩(wěn)定運(yùn)行，配置有多級(jí)自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)和負(fù)壓排污機(jī)構(gòu)。

4.3.7 VOCs去除部套

我們最新研發(fā)的微納米氣泡技術(shù)，可以有效去除VOCs，原理是微納米氣泡與有機(jī)廢氣（VOCs）接觸，在熱點(diǎn)處發(fā)生機(jī)械剪切、熱解、自由基氧化、超臨界水氧化等物理、化學(xué)的協(xié)同作用，最終達(dá)到分解VOCs的作用，將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2 、H2O、N2和其他無(wú)害小分子，以及一部分固體顆粒物。

4.3.8 多級(jí)自動(dòng)清洗部套

為保證各部套穩(wěn)定運(yùn)行，在多級(jí)自動(dòng)除雜部套、熱交換部套、除冷凝物部套、多級(jí)靜電吸附部套、VOCs去除部套等都配有多級(jí)自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)。設(shè)備內(nèi)部清洗自動(dòng)完成，確保整套設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3.9 電氣控制系統(tǒng)

本電氣控制系統(tǒng)采用PLC編程，觸摸屏操作、顯示，自動(dòng)化程度較高，且安全穩(wěn)定。報(bào)警顯示、多級(jí)防火滅火、多級(jí)自動(dòng)除雜、周期清洗、油水分離、能源節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸及排放指標(biāo)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。

4.4 廢氣中余熱的回收利用

此治理系統(tǒng)，將高溫廢氣中的熱量轉(zhuǎn)換為熱水/熱風(fēng)回收利用，可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值舉例如下：

按工業(yè)烘干設(shè)備排風(fēng)量20000 m3·h-1，通過(guò)低溫冷卻水或者常溫自然風(fēng)與高溫廢氣的熱量交換，可將150 ℃熱風(fēng)尾氣降至60 ℃以下，溫差為90 ℃。

以熱風(fēng)回收為例，按熱風(fēng)溫度差與標(biāo)煤的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算（每小時(shí)標(biāo)煤節(jié)省量）：

（風(fēng)量×溫差×密度×系數(shù)）÷標(biāo)煤熱值=標(biāo)煤(kg)

（20000×90×1.2×0.24）÷ 6500≈80kg

按照煤每噸價(jià)格800元計(jì)算,1天按24h計(jì)算，1個(gè)月按22d計(jì)算，可回收利用價(jià)值為：

80kg×0.8元/kg×24h×22d×12 m≈40.5萬(wàn)元/年

5 結(jié)論

工業(yè)烘干設(shè)備廢氣的治理，需要完善的熱能利用及治理工藝，完善的工藝是廢氣治理的關(guān)鍵。

在達(dá)到嚴(yán)格的環(huán)保要求的前提下，整套治理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、智能化運(yùn)行；同時(shí)，系統(tǒng)可幫助企業(yè)獲得節(jié)能所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，并樹(shù)立企業(yè)注重節(jié)能環(huán)保的社會(huì)形象。治理系統(tǒng)的使用促進(jìn)企業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保同步，共同發(fā)展。

[1] 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策[EB/OL].http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/wrfzjszc/201306/t20130603_253125.htm，2013-05-24.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).印染行業(yè)準(zhǔn)入條件[EB/OL].http://www.ce.cn/xwzx/gnsz/szyw/200803/17/t20080317_14865149.shtml，2008-02-04.

[3] 郭燕蕾，沈中增. 廢氣治理裝置[P]. 中國(guó)專(zhuān)利：201620158755.9，2016-10-29.

[4] 郭燕蕾，沈中增. 一種工業(yè)油煙治理裝置中的連接組件[P]. 中國(guó)專(zhuān)利：201620158752.5，2016-08-17.

[5] 任繼平，沈中增. 管道流動(dòng)氣體中毛屑自動(dòng)過(guò)濾裝置[P]. 中國(guó)專(zhuān)利：201120347306.6，2012-09-15.

[6] 王保生，沈中增. 一種工業(yè)廢氣凈化系統(tǒng)[P].中國(guó)專(zhuān)利：201620106026.9，2016-02-02.

[7] 沈中增，王保生. 間歇式廢氣自動(dòng)過(guò)濾凈化設(shè)備[P].中國(guó)專(zhuān)利：201620105964.7，2016-02-02.

10.3969/j.issn.1007-550X.2016.12.004

X706

B

1007-550X（2016）12-0051-04

2016-09-27

郭燕蕾（1983-），女，碩士研究生，講師，主要從事節(jié)能環(huán)保技術(shù)方面研究及紡織類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課教學(xué)工作。

郭燕蕾，E-mail：szzgyl@126.com