顧建，包撿青，王斌

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

1 治理背景及要求

我公司是一家生產全鋼子午線輪胎的企業(yè)，目前的生產能力為混煉膠28萬t/年和全鋼子午胎680萬條/年。公司地址位于浙江省杭州市錢塘新區(qū)。企業(yè)在生產輪胎過程中，在硫化工段會產生惡臭氣體，其主要成分是二硫化碳（CS2）、硫化氫（H2S）、非甲烷總烴、顆粒物等，其氣味難聞，對周邊環(huán)境和居住人群造成不良影響。為解決企業(yè)存在的污染問題，對該工序產生的廢氣進行了綜合治理。由于我公司地址位于浙江省杭州市，所以所執(zhí)行的排放標準參考《橡膠制品工業(yè)污染物排放標準》（GB 27632—2011）表5新建企業(yè)大氣污染物排放限值，詳見表1。

表1 《橡膠制品工業(yè)污染物排放標準》（GB 27632—2011）

改善項目惡臭污染物執(zhí)行《惡臭污染物排放標準》（GB14554—93）二級標準，詳見表2。

表2 惡臭污染物排放標準

除按照以上標準外，根據實際要求，顆粒物濃度≤5 mg/m3，臭氣污染物排放濃度≤500（無量綱）。且當煙氣進口非甲烷總烴≥4 mg/m3時，要求處理效率≥50%。

2 治理方案的研究

廢氣的治理包括兩個方面，一是廢氣的收集，二是廢氣的治理。這里首先介紹廢氣的收集。廢氣的高效收集有利于車間環(huán)境的改善，同時更有利于提高廢氣的治理效率。

2.1 廢氣收集的研究

該工序傳統(tǒng)的收集模式是大圍罩模式，通過屋頂風機將車間內部廢氣進行有組織收集，并通過環(huán)保設備治理后統(tǒng)一排放，詳見下圖1。

因這種收集技術存在氣量大，收集效率低等缺陷，所以進過優(yōu)化，采用第二代收集技術。硫化機采用背靠背安裝，中間形成密閉空間。上料側采用一臺一隔的小圍罩卷簾門收集，出料側后側相通。如圖2和圖3。

該方案采用局部密閉的措施，從一定程度上降低了風量，提高了收集效率。該方案的收集效率可以大大提升，但由于每臺硫化機都需要增加密閉房和自動卷簾門，所以前提投入會比較打。同時，在輪胎胎胚進出時，卷簾門會打開，密閉空間的廢氣會少量溢出。但其優(yōu)點是可以大幅減少排放量，以一條硫化溝，22臺硫化機為例，風量可以從原來的14.4萬m3/h，下降至6萬m3/h，排放量直接下降58.3%。

2.2 廢氣治理方案

2.2.1 廢氣產生量

本治理方案針對廠E區(qū)地溝總計22臺硫化機內產生的硫化廢氣進行處理，廢氣產生量與處理系統(tǒng)設計見表3。產生廢氣量大，廢氣含有有機物濃度低。

表3 硫化車間E區(qū)廢氣產生量

2.2.2 治理方案比對

目前，廢氣處理市場上常用的吸附濃縮工藝有轉輪濃縮和活性炭罐吸附脫附。橡膠制造業(yè)的廢氣處理也是如此。轉輪的吸附材質是沸石，沸石和活性炭都具有很好的廢氣吸附性能，但是二者針對的成分、適宜的情況不同。

針對兩種吸附材料的不同，結合項目特征，從以下幾方面分析兩者差異：

（1）活性炭能夠吸附的廢氣更加廣譜，適用于本項目?；钚蕴课娇椎来笮〔灰?，可以吸附多種廢氣成分；而沸石轉輪孔道均一，吸附廣譜窄，只能針對某幾類有機物進行吸收。橡膠行業(yè)產生的廢氣成分復雜，有有機物、無機物，因此活性炭吸附更加適合本項目。

（2）活性炭濃縮倍數大（＞100倍），沸石濃縮倍數?。?5～40倍）?；钚蕴肯啾扔诜惺?，吸附容量更大，因此濃縮倍數也更大。本項目產生的廢氣濃度小，風量大。為保證后續(xù)燃燒的良好進行，同時減少不必要的燃燒投入，濃縮的目標是能夠得到高濃度、小風量的廢氣，而活性炭可以更好滿足這種要求。

（3）轉輪吸附濃縮比活性炭吸附濃縮對廢氣預處理的要求更高。沸石轉輪造價高，材質精細，廢氣中含有顆粒物或者油性物質極易發(fā)生堵塞。相對而言活性炭對預處理要求更低。一般工程應用中，與沸石轉輪匹配的預處理設置四層，而活性炭吸附只要求兩層，預處理成本更低。

（4）轉輪吸附材料使用時間長，活性炭壽命短?；钚蕴考s1年更換一次，更換下來的活性炭可以交由有危廢處理資質的單位處理，也可以由企業(yè)熱解爐高溫無氧再生重復使用。轉輪能夠使用8～10年之久，廢轉輪作危廢處置。

（5）轉輪投資高，活性炭投資低。轉輪造價高，活性炭成本低廉，更換也方便，維護成本有限。

綜合以上論述，結合工程經驗，盡管沸石轉輪有著較好的脫附效果，但在硫化工藝上仍不建議應用。因此，本方案選擇活性炭濃縮作為濃縮工藝。根據整治方案的要求，配合前端過濾處理和后端RTO焚燒。

2.2.3 治理工藝

本項目廢氣處理工藝選用“濾袋過濾+活性炭吸附脫附濃縮+RRTO焚燒”工藝，詳見圖3。

為了更好地保護后續(xù)處理設備，本方案設置了濾袋過濾除塵系統(tǒng)。廢氣經過車間自有管道收集，一級濾袋除塵后，進入活性炭吸附，吸附完成后高空排放?；钚蕴拷涍^一定時間的吸附后，逐漸趨于飽和，活性炭罐按照系統(tǒng)自動控制進入脫附程序。本系統(tǒng)利用190 ℃蒸汽，換熱給脫附風，脫附風進入活性炭罐，將吸附在活性炭上的有機物脫附出來，并隨脫附風進入RTO系統(tǒng)焚燒。在高溫（760～850 ℃）狀態(tài)下，有機物被分解為CO2和H2O，尾氣通過30 m高的排氣筒高空排放。

2.2.4 治理系統(tǒng)介紹

治理系統(tǒng)包括如下：過濾濾袋除塵裝置、活性碳吸附脫附裝置、活性炭罐脫附冷卻系統(tǒng)、旋轉RTO裝置、安全防火裝置等。

過濾濾袋除塵裝置：由于硫化車間灰塵和顆粒物較多，為了保護活性炭吸附脫附系統(tǒng)，在前端設置預處理系統(tǒng)——二級干式過濾器。干式過濾器過濾等級為F5、F7。廢氣進入干式過濾器，經濾袋過濾，將粉塵附在濾袋的表面，過濾后的氣體經過濾袋后排出。過濾器均設置壓差變送器對廢氣過濾系統(tǒng)壓差進行控制，壓差過載時報警更換濾材。預處理過濾器主要用于去除廢氣中的顆粒物、粉塵等雜質，以保證活性炭的凈化效率和使用壽命。設計過濾器單臺處理能力分別為每套設備50 000 m3/h。我方設計的濾袋在線更換系統(tǒng)，能夠在不停產的情況下更換濾袋，不影響企業(yè)的正常生產。

活性碳吸附脫附裝置：廢氣經預處理去除顆粒物與粉塵后進入活性炭吸附系統(tǒng)。每個活性炭罐尺寸為1 906×1 702×2 506 mm，填充活性炭2.52 m3。根據每條處理線路處理風量不同，在留一定余量的基礎上，需要配備的活性炭罐數量不同。配備數量遵循“多用一備”的原則，能夠實現在線吸附脫附。整套裝置由5只活性炭罐組成，運行時除其中1只罐子用于脫附，其余都用于吸附，循環(huán)往復，實現逐個脫附，保證活性碳的再生。過活性炭罐空速約為0.75 m/s，每個活性炭罐內活性炭吸附床填充厚度為600 mm，活性炭罐達到設計吸附周期后轉入脫附流程。切換閥采用零泄漏三通閥，單個活性炭罐的脫附不影響其他碳罐的吸附過程?；钚蕴抗薇孛弈蜏亍?00 ℃，厚度≥100 mm。填充活性炭的規(guī)格參數見表4。

表4 活性炭基本參數

活性炭罐脫附冷卻系統(tǒng)：通過循環(huán)風來實現?；钚蕴吭冢?0 ℃的情況下，吸附效果較差。因此，經過脫附后需要對活性炭罐進行冷卻。本系統(tǒng)采用新風冷卻，冷卻后的風不排放，通過循環(huán)風機在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)，冷卻風的降溫由冷水換熱器實現。

旋轉RTO裝置：RTO主要由燃燒室、陶瓷填料床和旋轉閥等組成。爐體分成12個室，5個室進廢氣，5個室出凈化氣，1個室清掃，1個過渡室。廢氣分配閥由電機帶著連續(xù)、勻速轉動，在分配閥的作用下，廢氣緩慢在12個室之間連續(xù)切換。每個陶瓷填料床依次經歷蓄熱-放熱-清掃等程序，周而復始，連續(xù)工作。蓄熱室“放熱”后應立即引入適量潔凈空氣對該蓄熱室進行清掃（以保證VOC去除率在98%以上），只有待清掃完成后才能進入“蓄熱”程序。否則殘留的VOCS隨煙氣排放到煙囪從而降低處理效率。經過預處理的廢氣進入廢氣焚燒爐，高溫（800 ℃左右）條件下裂解為二氧化碳和水。RRTO內部設置蓄熱體用于預熱有機廢氣，充分回收利用氧化分解有機廢氣時所放出的熱能。RRTO中使用焚燒爐專用蜂窩陶瓷蓄熱體——片狀組合式蜂窩陶瓷蓄熱體，內部蜂窩結構采用“T”形排列設計，代替了原有普通蜂窩陶瓷的“十”形方孔結構排列，解決了產品在使用過程中的堵孔情況；同時，內部蜂窩孔具有連通式結構，增加空隙率，減少氣流壓降，改善整個截面上氣體分布，使氣體分布更均勻，提高了設備熱回收效率。

安全防火裝置：本系統(tǒng)的安全裝置主要是活性炭的防火保護，并由蒸汽來實現?；钚蕴恐瘘c低，尤其吸附有機物后更加易燃。活性炭罐中安裝有熱電偶，當檢測到溫度超過設定溫度時，系統(tǒng)自動關閉脫附風閥，打開蒸汽管路，蒸汽通入隔絕氧氣，有效預防火災的發(fā)生。

2.2.5 系統(tǒng)運行費用

本項目運行費用主要來自常電能耗和耗材費用。

運行設備風機，為了滿足最大產生濃度下達標排放，各廢氣系統(tǒng)風量配置較大，但是實際運行時可通過變頻調節(jié)，在廢氣排放不多的情況下，降低能耗，見表5。

表5 系統(tǒng)耗電設備用電費用

電費0.8元/度計算，年運行時間為330天，每天24 h，則年運行費用為34.5萬元。

系統(tǒng)耗材費用主要耗材為濾袋，濾袋約3～6個月更換一次，按6個月更換一次計，耗材費共計1.6萬元/年，詳見表6。

表6 系統(tǒng)耗材費用估算

3 治理綜合評價

整治后，我公司委托第三方對此次改造的效果進行了整體評價，得出如下結論：根據監(jiān)測數據、現場調查及資料核對，企業(yè)本次整改方案及效果基本上達到了《杭州市輪胎制造（橡膠制品業(yè)）行業(yè)揮發(fā)性有機物污染整治規(guī)范（試行）》、《浙江省揮發(fā)性有機物污染整治方案》等相關文件的規(guī)定。經整治前后的監(jiān)測結果對比，整治后，企業(yè)VOCs的減排量為4.0632 t/a，VOCs的去除效率所有提高，由原先的30.6%提高到45.2%；企業(yè)硫化E區(qū)廢氣處理設施對惡臭污染物的去除效率由整治前的43.9%提高到57.6%，能達到《杭州市輪胎制造（橡膠制品業(yè)）行業(yè)揮發(fā)性有機物污染整治規(guī)范（試行）》要求。因此，本次整改有一定的減排效果。整體而言，整改后的硫化廢氣處理設施的去除效率優(yōu)于原處理裝置。