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紡織印染定型機廢氣凈化處理工藝及應用
摘 要：我國紡織印染規模大，工藝路線長，使用有機助劑種類繁多，無組織排放量大，污染非常嚴重，現有定型機有機廢氣治理技術不能完全滿足日益嚴格的環保要求。該文通過調查研究結合國內現有治理技術，對原定型有機廢氣濕式靜電處理系統進行了技術改造，在此基礎上提出了一條新的VOCs廢氣治理技術路線，即增加了活性炭吸附、再生處理和催化氧化裝置系統。經過改造后檢測VOCs總的脫除效率達到95%以上。 （本文轉載自北極星環保）
1 定型機原廢氣處理系統介紹
1.1 概述
我國是世界印染行業規模較大的國家，由于紡織印染工藝路線長，所采用的有機助劑種類繁多，其無組織排放量大，覆蓋面廣，污染非常嚴重，現有的定型機有機廢氣治理技術不能完全滿足日益嚴格的環保要求。目前，印染行業定型機有機廢氣VOCs的治理技術主要有：“氣/氣熱回收—噴淋洗滌法”、“水/氣冷卻—靜電除塵法”、“熱能回收—噴淋洗滌—濕式靜電除塵法”和“冷卻+靜電+碳纖維吸附+UV光解”處理定型及拉伸有機廢氣，但普遍存在有機廢氣凈化效率較低、運行安全穩定性較差、存在火災事故隱患等問題。另外，VOCs廢氣治理普遍采用的是低溫等離子體、光氧化以及一次性活性炭吸附技術，在京津冀地區約占治理企業的80%以上，其中大部分企業（約占80%以上）都不能實現達標排放。
1.2 原有定型機VOCs處理工藝
VOCs原處理工藝如圖1所示。
1.3 原工藝設備情況
系統包括：定型廢氣換熱系統、濕式靜電裝置系統、主風機等，主要設備參數見表1。
1.4 原系統說明
（1）定型廢氣換熱系統
一般定型機由5個單元組成，每個單元分2個室，每個單元設置一臺定型廢氣排出風機，流量為2000Nm3/h。一臺5單元定型機的有機廢氣總量為10000Nm3/h。空氣由定型機底部自然進入，布料定型控制溫度190℃～200℃，定型廢氣排出風機出口廢氣溫度170℃～180℃。定型有機廢氣集中通過定型廢氣換熱器回收熱能，新鮮空氣2000Nm3/h經定型廢氣換熱器加熱至110℃左右后返回到定型機一單元的前兩室內，以提高一單元的前兩室溫度，同時減少定型機進口處冷空氣的進入。
（2）濕式靜電裝置系統
定型有機廢氣經換熱后溫度降至75℃，從底部進入濕式靜電裝置系統。濕式靜電裝置包括：濕式靜電裝置、油水分離池、循環泵等。濕式靜電裝置上部為高壓靜電部分，下部為噴淋、冷卻、吸收部分。濕式靜電下部為雙筒體結構，其內筒設置不銹鋼絲網填料、噴淋裝置。內筒上部設置梯形柵板，濕式靜電分離的油污經導流板從塔壁間隙流到底部。通過循環泵，一部分循環水在填料層上面直接噴淋、冷卻、吸收定型廢氣，另一部分循環水則進入濕式靜電裝置的高壓部分，對陽極筒壁進行潤濕和清洗。循環水與油污在油水分離器中分離，比重輕的廢纖維油脂以油污的形式回收利用。廢氣經濕式靜電凈化處理后溫度為30℃～45℃。
（3）主風機
定型有機廢氣主風機，應能保證克服煙氣系統阻力并留有適當的余量，主風機全風壓一般在3000Pa～4 000Pa。包括煙道系統阻力300Pa～600Pa，定型廢氣換熱器阻力約200Pa，濕式靜電裝置阻力約1200Pa，活性炭裝置吸附阻力550Pa～1200 Pa。
2 改造新增加工藝系統
2.1 活性炭吸附再生
活性炭對有機廢氣具有良好的吸附性能，吸附熱較小，主要為物理吸附，是目前有機廢氣治理使用較多的方法之一。活性炭吸附是可逆的，被吸附的分子由子熱運動還會脫離固體外表，即：解吸或脫附。隨著吸附的進行，活性炭表面上的有機廢氣逐漸增多，吸附和脫附互為可逆過程。吸附進行一段時間后，當有機廢氣的吸附量與脫附量相等時，吸附和脫附達到動態平衡。
謝裕壇、金一中等對不同氣速下的活性炭床層壓降進行了測定，發現單位高度活性炭床層壓降的對數值，與氣速在一定氣速范圍內幾乎呈線性關系。郭昊以活性炭AC-1為樣品，床層高度200 mm，在不同流速條件下研究其壓力降。通過對數據進行二次項擬合得到“流速與床層壓降”的關系方程見式（1），活性炭床層有機廢氣流速與壓降的關系如圖2所示。
△P=554υ+9163υ2 （1）
式（1）中：△P為單位活性炭床層高度壓降，單位為帕斯卡每米（Pa/m）;υ為有機廢氣流速，單位為米每秒（m/s）。
活性炭吸附定型有機廢氣，適宜的吸附溫度為40 ℃～70 ℃，廢氣流速0.30 m/s～0.50 m/s，活性炭裝填高度600 mm的阻力一般為550 Pa～1 200 Pa。在動態運行情況下，活性炭對定型有機廢氣（甲苯、二甲苯等苯系物）的飽和吸附容量在0.10 g/g～0.24 g/g。
吸附飽和的活性炭脫附時，采用熱空氣脫附比較經濟。徐勝男等對活性炭脫附進行了熱空氣吹脫實驗研究，認為脫附溫度為180℃、脫附空氣流速0.106 m/s、脫附時間40 min。實際工程應用過程中，當有機廢氣濃度滿足裝置對爆裂極限的要求時，宜采用熱空氣脫附。脫附溫度過過高易引起活性炭氧化。因此，適宜的脫附溫度應低于120℃。再生時空塔流速一般為0.10 m/s～0.15 m/s。
活性炭吸附有機廢氣接近飽和后引入熱空氣對活性炭進行再生，脫附下的高濃度有機廢氣進入催化床進行催化氧化分解。
2.2 催化氧化裝置
如果廢氣中VOCs的濃度較低（低于1 000mg/m3），氧化反應放出的熱量不能維持催化劑床層的溫度達到起燃溫度以上，這時需要從外部施加一定的熱量， 其量的大小與廢氣中VOCs的濃度和種類有關。當廢氣中VOCs濃度低于100mg/m3時，通過吸附一催化燃燒技術處理低濃度的VOCs廢氣。通過吸附劑將VOCs濃縮、富集，脫附后獲得濃度較高的VOCs后再進行催化燃燒，因此可以處理低于100mg/m3的VOCs廢氣。
針對定型有機廢氣中的二甲苯、苯、甲苯等污染物，催化氧化裝置所使用的催化劑起燃溫度低于320 ℃。VOCs濃度1 000mg/m3～3 000mg/m3，濃縮有機廢氣量1 000Nm3/h～2 000Nm3/h，催化劑裝填量70L～100L，使用溫度300℃～380℃，設計空速不大于30 000h-1。
2.3 吸附再生及催化氧化組合工藝流程
在主風機出口引入活性炭裝置和催化氧化裝置（圖3）。活性炭裝置設置2套，互為備用，當一套活性炭裝置吸附飽和后，將廢氣切換到另一套活性炭裝置。飽和的活性炭裝置進入活性炭再生，脫附的有機物引入催化氧化裝置分解成水和二氧化碳。經催化氧化裝置處理后的廢氣再回至定型廢氣換熱器回收余熱。
2.4 新增主要設備
主要設備見表3。
2.5 處理效果
根據實測，經過吸附再生及催化氧化組合系統，有機廢氣污染物檢測結果見表4。
3 結語
該文所提出的紡織印染定型機有機廢氣凈化處理技術工藝，即在原定型有機廢氣濕式靜電處理系統的基礎上進行技術改造，新增加了活性炭吸附、再生處理和催化氧化裝置系統，VOCs總的脫除效率達到95%以上。通過現場實際檢測顆粒物除效率為93.3%和89.45%，VOCs總的脫除效率為95.21%和95.81%。
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