陶文華

(江西中煙工業(yè)有限責任公司 南昌卷煙廠，江西 南昌 330029)

0 引言

在環(huán)境保護日益成為社會關(guān)注的焦點及國家正在加大對空氣污染治理力度的影響下，各工業(yè)企業(yè)正逐步對其在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢氣進行重點治理，以實現(xiàn)生產(chǎn)廢氣的達標排放。特別是煙草行業(yè)，每年卷煙的生產(chǎn)量大，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣具有排放量大、危害嚴重等特點，是大氣污染治理的重點。而針對卷煙企業(yè)產(chǎn)生的廢氣，在治理過程中一般都是進行異味處理。目前市場上針對煙草異味處理的方法有多種，但這些方法不是存在處理效果不達標，就是投資規(guī)模較大，或容易產(chǎn)生二次污染等缺點[1]。

本文以某卷煙廠為實例，闡述了一種先進可靠的異味處理系統(tǒng)。通過一段時間的運行檢測，證明該方式處理效果好，運行成本適中，無二次污染，適合當前國內(nèi)煙草行業(yè)異味處理的需要。

1 國內(nèi)卷煙企業(yè)異味處理主要方式

目前，市場上用于煙草廢氣異味處理的方式主要有化學藥液吸收法、生物法、離子貓技術(shù)、低溫等離子技術(shù)及光催化氧化法等。這些方法在處理原理、原料使用及設備構(gòu)造上都有所不同，處理效果也各異，具有各自的優(yōu)缺點。

1) 化學藥液吸收法：也稱水洗法，是利用化學藥液吸收劑處理氣體混合物，以除去其中一種或幾種氣體的過程。適用于氣量大，污染物濃度低的廢氣，但其投資和運行費用較大，易產(chǎn)生二次污染。

2) 生物法：指在潮濕的環(huán)境下，附著在反應器內(nèi)填料上的微生物以廢氣中有機物為原料，通過自身的新陳代謝作用氧化分解有機異味分子，從而達到去除異味的目的。適用范圍廣、投資高、運行費用適中。在處理過程中會產(chǎn)生氨等刺激異味的氣體，存在二次污染問題。

3) 離子貓技術(shù)：主要包括活性炭吸附和離子解析過程，是先利用活性炭纖維類材料吸附廢氣，然后通過循環(huán)風機和加熱器對活性炭上的異味氣體進行脫附。但在遇到有水蒸氣的情況下，吸附能力下降，更換活性炭纖維的費用也比較高[2]。

4) 低溫等離子技術(shù)：利用高頻高壓靜電特殊脈沖放電產(chǎn)生高密度高能活性離子，高能活性離子與臭氣接觸，打開臭氣分子化學鍵，氧化分解成二氧化碳和水，從而使惡臭氣體達到凈化的目的。該方法處理設備體積相對較小，自重輕，安裝簡單，適用于布置緊湊、場地狹小等場合。

5) 光催化氧化法：是指在光催化劑在光的作用下發(fā)生催化作用的化學反應。所用光主要為紫外光，光催化氧化技術(shù)利用光激發(fā)氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結(jié)合，發(fā)生化學反應達到除去異味氣體分子的目的。但催化劑容易產(chǎn)生二次污染。

2 某卷煙廠異味處理技術(shù)運用分析

2.1 煙草異味處理具體要求

采用低溫等離子與光化學相結(jié)合的煙草異味處理技術(shù)，此技術(shù)是目前國內(nèi)先進的主流技術(shù)。通過對煙草異味氣體的收集和處理，保證氣體排放達到國家相關(guān)標準，最大限度地減少工藝排空廢氣對廠區(qū)和周圍環(huán)境的影響。

2.2 異味處理系統(tǒng)工藝流程

針對卷煙廠制絲排潮廢氣高塵、高溫、高濕度的特點，系統(tǒng)利用旋流板塔對異味氣體進行除塵、降溫、除濕的預處理[3]，以保證設備元器件的使用壽命及異味處理的效果。針對制絲除塵與卷包除塵廢氣低塵、常溫的特點，工藝處理流程中沒有預處理系統(tǒng)，其處理工藝沿用制絲排潮廢氣后續(xù)異味處理工藝。圖1為異味處理工藝流程。

圖1 異味處理工藝流程

1) 泡沫洗滌區(qū)的主要功能是將廢氣中大部分的小顆粒粉塵(10μm)和少部分溶于水的小分子沖刷掉，并進入水箱。機械除霧主要是將氣體中夾帶的水霧凝聚、滴落，使干燥的、潔凈的、優(yōu)于國家排放標準的氣體最后通過引風機由出風口管道排入大氣。設備在低溫等離子模塊與光化學模塊之間設有隔離區(qū)，防止光化學反應區(qū)的噴淋水濺到低溫等離子模塊上，給低溫等離子模塊造成影響。

2) 低溫等離子技術(shù)是煙草異味處理市場上一種新興技術(shù)，是利用高頻高壓的電磁場，將空氣中分子電離，產(chǎn)生出電子、離子、自由基和中性粒子等小分子。這些等離子進入需分解的臭氣分子內(nèi)部，打開分子鏈，破壞臭氣分子結(jié)構(gòu)，轟擊臭氣的分子，從而發(fā)生氧化等一系列復雜的化學反應，將有害物轉(zhuǎn)化為無害物，最終生成二氧化碳和水。整個體系中因總的正、負電荷數(shù)相等，放電過程中雖然電子能量很高，但重粒子能量很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。圖2為其反應實質(zhì)。

圖2 低溫等離子反應實質(zhì)

3) 光化學技術(shù)是光輻照直接活化臭氣分子發(fā)生分解的直接反應與光輻照活化其他氣體分子再分解臭氣分子的間接反應相結(jié)合的一種高級氧化技術(shù)，可以利用光輻照下分解產(chǎn)生的活潑的次生氧化劑來氧化有害物質(zhì)。氧化劑、臭氣和光之間存在著一個協(xié)同作用，這種協(xié)同作用的程度隨著氧化的有機物不同而不同。異味分子的氣體在光化學模塊中的UV高能光粒子與活性氧原子的協(xié)同作用下氧化分解，轉(zhuǎn)化為CO2、N2、H2O等無味無害的最終產(chǎn)物。

2.3 系統(tǒng)設備結(jié)構(gòu)特點

1) 異味處理設備均采用模塊式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需求靈活組裝模塊，集成性強、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、整體美觀、單位承載低。

2) 設備表面做了拉絲或噴砂處理，這樣既做到了防銹防腐，也能延長設備的使用壽命。

3) 內(nèi)部采用了負壓設計，使廢氣能有序的、合理的進行反應，減少了漏風、漏水的風險。

4) 設備內(nèi)部設有隔離保護區(qū)，各功能模塊能夠獨立運行，不對其他功能模塊造成干擾。

5) 設備設有除霧模塊，將處理后氣體中的水份分離，使水不會隨著氣體進入大氣而浪費水資源及影響廠區(qū)的環(huán)境。

2.4 異味處理控制系統(tǒng)

電控系統(tǒng)作為工廠控制網(wǎng)絡的一個子系統(tǒng)，采用觸摸式工控機+PLC+工業(yè)異味處理控制模組的控制方式。通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊電纜實現(xiàn)PLC與工控機的數(shù)據(jù)交換傳送。通過以太網(wǎng)接口可與全廠數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)采用分散控制、集中管理、綜合監(jiān)控的模式，實現(xiàn)對煙草異味處理全過程的控制。結(jié)合實際情況，采用三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)對異味處理系統(tǒng)的運行進行控制和監(jiān)控，即監(jiān)控層、控制層和現(xiàn)場設備層。監(jiān)控層采用西門子工業(yè)組態(tài)軟件WINCC V7.0,通過其強大的組態(tài)編輯功能實現(xiàn)隨現(xiàn)場設備的監(jiān)視和控制?？刂茖硬捎梦鏖T子S7-300系列，PLC作為中央處理器進行控制，以保證系統(tǒng)的控制精度及實時性、穩(wěn)定性要求，PLC同時具備工業(yè)以太網(wǎng)(PROFINET)接口和PROFIBUS-DP接口，系統(tǒng)通過PROFINET接口實現(xiàn)與工控機及上位監(jiān)控系統(tǒng)的通訊。通過PROFIBUS-DP接口實現(xiàn)與變頻器及遠程控制模組的通訊?，F(xiàn)場設備由風機、水泵、液位開關(guān)、電磁閥等設備及元器件組成?，F(xiàn)場設備層的所有元器件均使用國內(nèi)外知名品牌，從而有效保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其原理結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 異味處理控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

2.5 系統(tǒng)實際運行分析

異味處理系統(tǒng)可24 h連續(xù)運行。在實際情況下，系統(tǒng)運行時間與卷煙廠生產(chǎn)時間同步進行，可滿足經(jīng)常性的間歇運行和連續(xù)運行要求。作為系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的應急方案，系統(tǒng)配備有風管旁路管道，保障系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不影響生產(chǎn)，設備如圖4所示。

圖4 異味處理設備

系統(tǒng)的使用操作主要在觸摸屏上進行，所有的操作均可通過工控機觸摸屏來完成，并實時顯示運行參數(shù)、運行狀態(tài)及故障原因等。系統(tǒng)的保養(yǎng)維護點較少，主要是對過濾系統(tǒng)定期更換濾袋，對水箱進行定期換水，電機上油及定期除塵等工作。系統(tǒng)在日常運行中發(fā)生故障的概率很低。

在實際效果檢測中，異味處理效率高達92%以上。系統(tǒng)運行只消耗水和電能，無需添加其他任何物質(zhì)，無二次污染。系統(tǒng)在投入運行后，按全年251個工作日，異味處理設備每天運行16h計算，由表1數(shù)據(jù)可以得出實際運行和維護維修費用，與設計基本無偏離。

表1 異味處理系統(tǒng)運行費和維護、維修費用表

3 結(jié)語

從系統(tǒng)運行狀態(tài)來看，煙草異味處理系統(tǒng)達到了很好的處理效果，符合設計要求。以低溫等離子+光化學技術(shù)為核心的工藝設備來處理煙草異味氣體有著其他處理方式無法比擬的優(yōu)勢。從實際檢測來看，異味分子得到了徹底的去除，去除效果高達92%以上。另外，經(jīng)此工藝設備處理的煙草異味有機廢氣全部都轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，對環(huán)境無污染。

針對未來煙草行業(yè)異味處理系統(tǒng)設備尺寸小、質(zhì)量輕、投資少的發(fā)展趨勢。在不影響異味處理效果的情況下，發(fā)現(xiàn)可以對本項目異味處理系統(tǒng)進行進一步改進，使設備尺寸、外形、質(zhì)量更加優(yōu)化，投資、運行維護費用更低，維護維修更方便。

參考文獻:

[1] GB16297-2001, 中華人民共和國大氣污染物綜合排放標準[S].

[2] 鮑永征，李琳. 煙廠異味處理技術(shù)[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011, 30(6)：60-61.

[3] 金國淼. 除塵設備[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002.