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        橡膠混煉過程中揮發(fā)性有機物的治理

        2018-05-11 12:44:35胡晉瑞
        山西化工 2018年1期
        關(guān)鍵詞:密煉機旋流膠料

        胡晉瑞

        (陽泉煤業(yè)(集團)有限責(zé)任公司奧倫膠帶分公司橡膠輸送帶廠,山西 陽泉 045000)

        1 揮發(fā)性有機物定義及危害

        根據(jù)世界衛(wèi)生組織定義,揮發(fā)性有機物(簡稱VOCs)是指在常溫下,沸點在50℃~260℃的各種有機化合物[1]。

        揮發(fā)性有機物的危害很明顯,室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機物濃度過高時很容易引起急性中毒,輕者會出現(xiàn)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐或呈酩醉狀;重者會出現(xiàn)肝中毒或昏迷,甚至還可能有生命危險。長期居住在揮發(fā)性有機化合物污染的室內(nèi),可引起慢性中毒,損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)等[2-3]。

        2 橡膠混煉過程中揮發(fā)性有機物產(chǎn)生原因和成分

        在橡膠混煉生產(chǎn)過程中,膠料首先會在密煉機內(nèi)完成初次混煉,而后通過開煉機自動翻膠、擺膠最終完成膠料的混煉。在密煉機內(nèi)混煉過程中,橡膠在上頂栓和密煉機轉(zhuǎn)子機械剪切力下溫度不斷升高,膠料發(fā)生熱氧化裂解作用,部分低相對分子質(zhì)量物質(zhì)揮發(fā)出來,從而產(chǎn)生揮發(fā)性有機物。在開煉機擺膠、翻膠混煉過程中,膠料繼續(xù)在剪切力作用下,產(chǎn)生一定量的揮發(fā)性有機物。揮發(fā)性有機物成分有:

        1)高溫生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)(主要來源)。

        2)從材料中揮發(fā)出來的有機物質(zhì)、廢氣,其成分復(fù)雜多變,大致可分成:

        a)含硫的化合物:如,硫化氫、硫醇類、硫醚類、二氧化硫等;

        b)粉塵類:如,炭黑、膠粒等;

        c)有機廢氣(VOCs)類:烴類、醇、酚、醛、酮,有機酸等。

        3 揮發(fā)性有機物治理原理

        揮發(fā)性有機物治理,首先,要將污染源無組織煙氣排放改進為有組織收集,把排放量降到最低,再考慮集塵、集煙收集通風(fēng)裝置,然后,配套針對性處理措施(焚燒、等離子、靜電吸附、光催化氧化、多級吸收)才能達到要求[4]。密煉機投排料廢氣首先經(jīng)管道收集,進入到除塵器進行除塵,然后與開煉機廢氣匯集,經(jīng)風(fēng)機送入到旋流板洗滌塔進行預(yù)處理,經(jīng)預(yù)處理后的廢氣進入到生物除臭設(shè)備。氣體自下而上穿過,與填料及生物菌種充分接觸,污染成分被生物菌種捕集并分解,此過程中大部分污染物得以去除;經(jīng)生物洗滌后的廢氣進入到末端低溫等離子處理設(shè)備進行進一步處理,最終達標排放。廢氣排放源氣量及處理方式見表1,橡膠混煉過程中VOCs治理工藝流程圖見第161頁圖1。

        表1 廢氣排放源氣量及處理方式

        3.1 管路收集系統(tǒng)

        管路收集系統(tǒng)主要由離心風(fēng)機(風(fēng)量40 000m3/h,全壓2.3kPa,功率37kW)集氣罩、風(fēng)管、風(fēng)閥等構(gòu)成,主要用于將廢氣源廢氣收集輸送至后續(xù)處理設(shè)備中。奧倫膠帶分公司現(xiàn)有兩套密煉機生產(chǎn)線,每套密煉機生產(chǎn)線匯集路配備一個自動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,與密煉線聯(lián)動。

        圖1 橡膠混煉過程中VOCs治理工藝流程圖

        3.2 預(yù)處理系統(tǒng)(見表2)

        表2 預(yù)處理系統(tǒng)參數(shù)

        膠料混煉過程產(chǎn)生膠料粉塵,廢氣經(jīng)除塵器后仍會有部分粉塵,為保證后續(xù)除臭效果,在除臭設(shè)備前增加旋流板洗滌塔(Φ2 600×6 000mm),進一步去除粉塵。旋流塔中設(shè)有旋流塔板,其形狀如風(fēng)車葉片,當氣流自下而上通過葉片時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和離心運動,噴淋液通過中間盲板均勻分配到每個葉片,形成薄液層,與旋轉(zhuǎn)向上的氣流形成旋轉(zhuǎn)和離心效果,液滴包裹塵粒受到重力作用下落,而氣體從排風(fēng)口排出。

        3.3 生物洗滌

        生物洗滌塔(Φ2 600×6 000mm)采用液體吸收和生物處理的組合作用。臭氣首先被液體吸收形成混合污水,再通過微生物的作用將其中的污染物降解。除臭系統(tǒng)參數(shù)見表3。

        表3 除臭系統(tǒng)參數(shù)

        1)原理:污染氣體經(jīng)過填料表面初期,污染氣體與洗滌溶液充分接觸并溶于其中,洗滌溶液中的微生物菌群以污染成分為營養(yǎng)源,在適宜的溫度、濕度、pH值等條件下進行新陳代謝,污染成分被微生物吸附和降解,得到凈化再生的洗滌溶液被重復(fù)使用。污染物去除的實質(zhì)是以臭氣作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收、代謝及利用。

        2)控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、儀器儀表等一系列配套的電氣元件組成,目的是實現(xiàn)對水泵、風(fēng)機、液位、溫度以及一些附件的全自動控制,以保證整套除臭系統(tǒng)的正常運行。

        a)水泵(流速44m3/h,揚塵16m,功率4kW)。運行時一用一備,一臺故障時自動切換到另一臺,保證噴淋系統(tǒng)不間斷運行。水泵設(shè)有低液位保護,當液位低于一定值時水泵開啟,直至液位高于一定值時自動關(guān)閉。

        b)液位控制。水箱內(nèi)安裝有液位計,進水管、排水管均設(shè)有電動閥門。當液位低于一定值時進水閥開啟,到達一定值時關(guān)閉;生物水箱排水閥在pH高于或低于一定值時開啟,排至一定液位時關(guān)閉。

        c)溫度控制。水箱內(nèi)安裝有加熱器和熱電阻,當溫度低于一定值時加熱器開啟,加熱到一定溫度時加熱器關(guān)閉,以保證設(shè)備在冬季的正常運行。

        3.4 低溫等離子

        低 溫 等 離 子 箱 (4 500mm×2 000mm×1 800mm),其工作原理是施加一個外加電源,當外加電壓達到氣體的放電電壓時,氣體被擊穿,產(chǎn)生包括電子、離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用,使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解,并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達到降解污染物的目的。

        3.5 治理效果

        經(jīng)治理后VOCs質(zhì)量濃度小于10mg/m3,既達到了環(huán)保部門要求,也達到了《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物控制排放標準》(DB12/524-14)見表4。

        表4 工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物控制排放標準

        4 結(jié)語

        橡膠混煉加裝VOCs處理系統(tǒng)后,設(shè)備整體處理效果達到90%以上。揮發(fā)性有機物的治理對我國的大氣質(zhì)量改善有著很大的意義。本文在VOCs治理技術(shù)中的創(chuàng)新,為國內(nèi)輸送帶行業(yè)的技術(shù)改造提供了參考。

        參考文獻:

        [1] 劉剛.盛國英.等.香港大氣中有毒揮發(fā)性有機物研究[J].環(huán)境化學(xué),2009,19(1):61-66.

        [2] 蔣卉.揮發(fā)性有機物的控制技術(shù)及其發(fā)展[J].資源開發(fā)與市場,2006,22(4):316-317.

        [3] 羅榮書.工業(yè)揮發(fā)性有機物的防治技術(shù)[J].自然科學(xué)文摘版,2016(1):124.

        [4] 吳祺.揮發(fā)性有機物污染[J].化學(xué)教學(xué),2001(7):17-18.

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