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纺织印染定型有机废气净化处理工艺及应用

文章来源:本站   发布时间:2020-04-08   点击数:32

纺织印染定型有机废气净化处理工艺及应用

摘 要:我国纺织印染规模大,工艺路线长,使用有机助剂种类繁多,无组织排放量大,污染非常严重,现有定型机有机废气治理技术不能完全满足日益严格的环保要求。该文通过调查研究结合国内现有治理技术,对原定型有机废气湿式静电处理系统进行了技术改造,在此基础上提出了一条新的VOCs废气治理技术路线,即增加了活性炭吸附、再生处理和催化氧化装置系统。经过改造后检测VOCs总的脱除效率达到95%以上。


1 定型机原废气处理系统介绍

1.1 概述

我国是世界印染行业规模很大的国家,由于纺织印染工艺路线长,所采用的有机助剂种类繁多,其无组织排放量大,覆盖面广,污染非常严重,现有的定型机有机废气治理技术不能完全满足日益严格的环保要求。目前,印染行业定型机有机废气VOCs的治理技术主要有:“气/气热回收—喷淋洗涤法”、“水/气冷却—静电除尘法”、“热能回收—喷淋洗涤—湿式静电除尘法”和“冷却+静电+碳纤维吸附+UV光解”处理定型及拉伸有机废气,但普遍存在有机废气净化效率较低、运行安全稳定性较差、存在火灾事故隐患等问题。另外,VOCs废气治理普遍采用的是低温等离子体、光氧化以及一次性活性炭吸附技术,在京津冀地区约占治理企业的80%以上,其中大部分企业(约占80%以上)都不能实现达标排放。


1.2 原有定型机VOCs处理工艺

VOCs原处理工艺如图1所示。

1586314454148735.jpg

1.3 原工艺设备情况

系统包括:定型废气换热系统、湿式静电装置系统、主风机等,主要设备参数见表1。

设备清单.jpg

1.4 原系统说明

(1)定型废气换热系统

一般定型机由5个单元组成,每个单元分2个室,每个单元设置一台定型废气排出风机,流量为2000Nm3/h。一台5单元定型机的有机废气总量为10000Nm3/h。空气由定型机底部自然进入,布料定型控制温度190℃~200℃,定型废气排出风机出口废气温度170℃~180℃。定型有机废气集中通过定型废气换热器回收热能,新鲜空气2000Nm3/h经定型废气换热器加热至110℃左右后返回到定型机一单元的前两室内,以提高一单元的前两室温度,同时减少定型机进口处冷空气的进入。

(2)湿式静电装置系统

定型有机废气经换热后温度降至75℃,从底部进入湿式静电装置系统。湿式静电装置包括:湿式静电装置、油水分离池、循环泵等。湿式静电装置上部为高压静电部分,下部为喷淋、冷却、吸收部分。湿式静电下部为双筒体结构,其内筒设置不锈钢丝网填料、喷淋装置。内筒上部设置梯形栅板,湿式静电分离的油污经导流板从塔壁间隙流到底部。通过循环泵,一部分循环水在填料层上面直接喷淋、冷却、吸收定型废气,另一部分循环水则进入湿式静电装置的高压部分,对阳极筒壁进行润湿和清洗。循环水与油污在油水分离器中分离,比重轻的废纤维油脂以油污的形式回收利用。废气经湿式静电净化处理后温度为30℃~45℃。

(3)主风机

定型有机废气主风机,应能保证克服烟气系统阻力并留有适当的余量,主风机全风压一般在3000Pa~4 000Pa。包括烟道系统阻力300Pa~600Pa,定型废气换热器阻力约200Pa,湿式静电装置阻力约1200Pa,活性炭装置吸附阻力550Pa~1200 Pa。


2 改造新增加工艺系统

2.1 活性炭吸附再生

活性炭对有机废气具有良好的吸附性能,吸附热较小,主要为物理吸附,是目前有机废气治理使用广泛的方法之一。活性炭吸附是可逆的,被吸附的分子由子热运动还会脱离固体外表,即:解吸或脱附。随着吸附的进行,活性炭表面上的有机废气逐渐增多,吸附和脱附互为可逆过程。吸附进行一段时间后,当有机废气的吸附量与脱附量相等时,吸附和脱附达到动态平衡。

谢裕坛、金一中等对不同气速下的活性炭床层压降进行了测定,发现单位高度活性炭床层压降的对数值,与气速在一定气速范围内几乎呈线性关系。郭昊以活性炭AC-1为样品,床层高度200 mm,在不同流速条件下研究其压力降。通过对数据进行二次项拟合得到“流速与床层压降”的关系方程见式(1),活性炭床层有机废气流速与压降的关系如图2所示。

△P=554υ+9163υ2 (1)

式(1)中:△P为单位活性炭床层高度压降,单位为帕斯卡每米(Pa/m);υ为有机废气流速,单位为米每秒(m/s)。

活性炭吸附定型有机废气,适宜的吸附温度为40 ℃~70 ℃,废气流速0.30 m/s~0.50 m/s,活性炭装填高度600 mm的阻力一般为550 Pa~1 200 Pa。在动态运行情况下,活性炭对定型有机废气(甲苯、二甲苯等苯系物)的饱和吸附容量在0.10 g/g~0.24 g/g。

吸附饱和的活性炭脱附时,采用热空气脱附比较经济。徐胜男等对活性炭脱附进行了热空气吹脱实验研究,认为脱附温度为180℃、脱附空气流速0.106 m/s、脱附时间40 min。实际工程应用过程中,当有机废气浓度满足装置对爆炸限制的要求时,宜采用热空气脱附。脱附温度过过高易引起活性炭氧化。因此,适宜的脱附温度应低于120℃。再生时空塔流速一般为0.10 m/s~0.15 m/s。

活性炭吸附有机废气接近饱和后引入热空气对活性炭进行再生,脱附下的高浓度有机废气进入催化床进行催化氧化分解。

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2.2 催化氧化装置

如果废气中VOCs的浓度较低(低于1 000mg/m3),氧化反应放出的热量不能维持催化剂床层的温度达到起燃温度以上,这时需要从外部施加一定的热量, 其量的大小与废气中VOCs的浓度和种类有关。当废气中VOCs浓度低于100mg/m3时,通过吸附一催化燃烧技术处理超低浓度的VOCs废气。通过吸附剂将VOCs浓缩、富集,脱附后获得浓度较高的VOCs后再进行催化燃烧,因此可以处理低于100mg/m3的VOCs废气。

针对定型有机废气中的二甲苯、苯、甲苯等污染物,催化氧化装置所使用的催化剂起燃温度低于320 ℃。VOCs浓度1 000mg/m3~3 000mg/m3,浓缩有机废气量1 000Nm3/h~2 000Nm3/h,催化剂装填量70L~100L,使用温度300℃~380℃,设计空速不大于30 000h-1。


2.3 吸附再生及催化氧化组合工艺流程

在主风机出口引入活性炭裝置和催化氧化装置(图3)。活性炭装置设置2套,互为备用,当一套活性炭装置吸附饱和后,将废气切换到另一套活性炭装置。饱和的活性炭装置进入活性炭再生,脱附的有机物引入催化氧化装置分解成水和二氧化碳。经催化氧化装置处理后的废气再回至定型废气换热器回收余热。

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2.4 新增主要设备

主要设备见表3。

主要设备清单.jpg

2.5 处理效果

根据实测,经过吸附再生及催化氧化组合系统,有机废气污染物检测结果见表4。

系统有机废气污染.jpg

3 结语

该文所提出的纺织印染定型机有机废气净化处理技术工艺,即在原定型有机废气湿式静电处理系统的基础上进行技术改造,新增加了活性炭吸附、再生处理和催化氧化装置系统,VOCs总的脱除效率达到95%以上。通过现场实际检测颗粒物除效率为93.3%和89.45%,VOCs总的脱除效率为95.21%和95.81%。

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