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定型机废气治理的现状与发展趋势

2018-03-28  来自: 石狮市洪顺印染机械制造有限公司浏览次数:565

1 概论

我国是纺织大国,90%以上的印染企业集中在浙江、江苏、广东、福建和山东等5个沿海省份。定型机行业发展至今无论是产品数量、企业数量、产销量及市场保有量都得到了飞速的增长,发生了令人目不暇接的变化。据江苏无锡纺织协会估计,2010年我国仅定型机的产量就已超过1000多台。浙江省作为纺织大省,印染企业数量占全国总数的25%以上,截止2013年11月,仅浙江省绍兴市柯桥区238家印染企业定型机拥有量就达到1841台。近几年来,随印染企业生产能力的迅速扩张,因定型机废气排放引发的环境投诉和污染纠纷日益增多。

自2006年以来,各省将定型机烟气列为环保专项整治的重点内容之一,一些市县开展了定型机烟气限期治理工作,不少企业实施了定型机废气治理工程。下面阐述定型机烟气的特点与危害,总结近几年来定型机烟气治理工作取得的成效和存在的问题,指出定型机烟气治理的技术趋势。

2 特点与危害

2.1 废气的严生

印染行业生产过程复杂,为改善产品的外观、表面特性和染色质量,需要添加多种纺织助剂和溶剂。纺织品在通过染色和漂洗后,需要经过热定型工序,利用织物具有热塑性的特点,在定型机内进行烘干拉幅和热处理,达到定型的目的。

定型机内干热空气的温度通常控制在120~210℃范围内。在定型过程中,织物携带的水分与溶剂、油脂和蜡质等有机化合物一起受热挥发,随废热空气一同从排气筒排出,成为定型机废气。废气进入大气后,过饱和的水蒸汽和高沸点的有机蒸气因温度下降而凝聚,分别形成大量白色水雾和淡蓝色烟雾,后者由粒径极小的、具粘稠性的颗粒物构成;废气中的低沸点有机物,仍以蒸气的形态存在。

2.2 特点与危害

染整定型机废气中含有水蒸汽、印染助剂和溶剂的挥发物与冷凝物,以及织物携带的纤维和尘埃,是一种包含了气、液、固三态污染物的混合流体。

定型机废气的比重略重于清洁空气,具有温度高、湿度高、含油脂和成分复杂等特点,其危害表现在以下3个方面:

A.影响居民生活和职工身体健康

定型机废气具有令人作呕的恶臭气味,长期吸入含油烟气,容易导致人体的呼吸道疾病。有学者用气相色谱-质谱法分析了染整纺纱油烟废气的化学成分,结果表明:废气含有多种持

久性污染物质,吸附在细小的液态和固态颗粒上,包括多羟基类化合物、乙二醇类化合物和己二酸二辛酯,以及硝基吡啶类和醚类化合物。

这些污染物质在人体中的积累,可能影响中枢神经系统和生殖系统,降低人体的免疫力,引发多种疾病,甚至可能诱发癌变。

此外,挥发性有机废气(VOCs)作为定型机废气的成员之一,对人体的危害也不容小觑。最常见的如苯、甲苯、苯乙烯等,这类有机物会损害人的中枢神经,造成神经系统障碍,当苯蒸汽浓度过高时(空气中含量达2%),可以引起致死性的急性中毒。

空气中多种VOCs会同时作用于人体,产生积累效应,当总VOCS超过35mg/m,则会导致昏迷、抽搐等严重症状。

B.影响企业的安全生产和经济效益

定型机废气在输送和排放过程中,因温度降低而导致油烟颗粒的凝结和粘附现象。水汽和油气冷却后成为水雾和油雾,与废气中携带的织物纤维等固体颗粒一起,在设备和管道的内壁上沉积为粘稠性的油垢。

高温废气中的油雾与沉积在管道中的油垢,都具有易燃易爆的性质;废气中的织物纤维,日积月累容易使填料或滤网堵塞,导致管道设备的流通阻力增大;织物纤维在气流扰动状态下相互摩擦产生的静电,也是导致定型机经常发生火灾事故的重要因素,影响企业的安全生产和经济效益。

C.影响环境空气质量和破坏地球生态

定型机排放的大量持久、稳定的白色或淡蓝色烟气,导致厂区周围空气的透明度和能见度降低,显著影响大气环境的感观指标。废气所含的油烟颗粒,性质稳定、难溶于水,粒径通常不足1um,是大气中PM2.5的重要来源,长时间漂浮在空中,容易对区域大气环境造成持续性的污染。

废气中大量亚微米的颗粒污染物成份复杂,具有较强的吸附能力,是多种高沸点有机污染物的载体;废气中低沸点的挥发性有机物,是破坏大气臭氧层和导致空气中光化学烟雾的主要原因。

3 治理现状

3.1 取得的成效

定型机废气导致的环境污染问题,已经引起人们的高度关注。近几年来,我国东南沿海的部分城市,针对印染定型机烟气的专项治理工作已经取得一定成效。

以浙江省绍兴县为例,印染业作为传统产业,产量占全国三分之一,印染行业定型机废气排放引起的污染问题十分突出。按全县定型机数量按2000台、每台定型机按平均每天排放50 kg烟油估算,每年大气污染物的排放量达30000t以上,对当地大气环境的破坏严重,对人民群众的身体健康危害巨大。

该县从2006年开始深入推进“染整革命”,组织开展名为“蓝天行动”的印染行业定型机废气专项整治行动,实现由“治水”向“治气”的重大转折。该行动要求染整企业安装的废气净化装置,且必须符合环保、质监、安监等部门的规范规程和检验标准,要求废气收集率要达到90%以上,总颗粒物的去除率要达到80%,油烟去除率要达到75%,且对净化处理后的废水和废油采取防治二次污染的措施, 区域大气环境质量得到明显改善。

3.2 存在的问题

定型机废气的专项治理取得一定的成效,因国外配套的热能回收与烟气治理设备,存在价格昂贵和维护不便等缺点;多数企业采用国内自行研发的治理方法,包括:机械净化、湿式洗涤、静电捕获和焚烧净化等单一工艺,水/气热回收-静电除尘法和气/气热回收-喷淋洗涤法等组合工艺。与“有效回收热能、烟气达标排放、运行稳定可靠”等技术要求相比,现已实施的定型机废气治理工程,不同程度地存在着烟气净化效果不高、热回收潜力巨大、存在火灾事故隐患等问题。此外,由于我国没有相关的排放标准和相应的检测方法,难以有效实施对定型机烟气排放的环境监管。

4 发展趋势

从国内外发展绿色染整技术成果与经验看 ,染整定型机烟气治理技术具有以下5个明显的发展趋势。

4.1 热能利用与油脂回收

定型机废气治理工程中的热能利用和油脂回收,可以产生显著的经济收益,是企业转“被动”,为“主动”,进行定型机废气治理的动力所在。

A.热能利用

定型机是重点耗能设备,其能量消耗通常占染整企业总能耗的40%以上,是染整企业节能减排的重要环节。定型机废气温度高、气量大,直接排放造成大量能源浪费。废气温度高也不利于后续净化.单元的高效运行,进行热能回收是废气治理必不可少的预处理单元。

采用热交换方式回收废气所含的部分热量,能产生良好的经济效益。用水/气换热器回收的热量,多是以热水形式贮存,可用于印染行业中的煮炼工艺;采用气/气换热器,利用废气中的热量将新鲜空气预热后用于热定型工艺,一台定型机每年可减少锅炉燃料消耗十万元以上。

B.油脂回收

定型机排出的高温废气含有多种有机化合物,对人体健康和生态环境都十分有害;加工化纤织物时热定型过程排出的废气,高沸点、粘稠性的油脂类化合物含量很高。废气净化过程中,黑褐色的油脂(俗称“化纤油”)被分离出来,可作为性能良好的工业建筑膜模剂,按每台定型机(高温化纤胚布定型)一天回收废油脂150kg计,一年可产生经济效益数万元。

4.2 组合工艺与深度净化

定型机废气成分复杂,常含有大量亚微米级的粘稠性颗粒,单一的常规工艺的处理效率不高,需采用包括高压静电除尘技术在内的组合工艺,对烟气进行深度处理,才能达到良好的净化效果。

A.组合工艺

降低定型机烟气的温度,可使部分有机化合物从气态分子冷凝、集聚成为液态颗粒,有助于提高后续净化单元的效率。采用过滤吸附和湿式洗涤等净化方法,对油烟的净化效率可达60-75%,而采用静电捕获和焚烧净化等几种方法可获得95%以上的净化效率。

我国定型机烟气治理工作,已经历以机械除尘为主的“简单治理”和以湿式洗涤为主的“达标治理”两个阶段。各种治理方法在维护周期、投资运行成本、操作简便性和安全可靠性等方面,存在显著差异。实践证明,单一工艺设备难以达到有效治理废气的目标。例如,采用湿式洗涤法时,出口烟气不但有大量油烟,而且有更多的白色水汽,仍然影响职工的身体健康和周围居民的正常生活。

B.深度净化

焚化燃烧对油烟虽然具有很高的去除效率,但考虑到运行成本和操作简便性和安全可靠性,在实际中很少被采用。

在各种定型机含油烟气治理技术中,高压静电除尘法的净化处理效果最为显著,具有除尘效率高和设备结构紧凑等优点。正确维护、消除火灾事故隐患,及时清理、减缓高压电极污染,是确保高压静电除尘设备正常使用和稳定运行的关键。

4.3 安全生产与稳定运行

定型机废气处理工艺设计与设备造型,应充分考虑安全因素,防范于未然,从源头上防范火灾和爆炸事故等的发生,并充分重视设备的长期稳定运行。

A.安全生产

染整定型机在高温条件下,对易燃的纺织品进行加工,本身就存在一定的火灾事故隐患。废气含有大量易燃的油雾颗粒和纤维颗粒,容易在输送管道和净化设备中沉积,堵塞气流流通。采用静电除尘技术进行废气净化时,油烟颗粒在电极上沉积成为油垢,可能因静电场不均匀而导致“打火”现象,造成火灾事故。

B.稳定运行

定型机废气净化设备也不同程度地存在安全隐患,由于滤网清洗不及时、油垢凝结管道受阻、静电打火等原因,定型机过热发生火灾和燃爆事故时有发生。此外,定型机废气含有很高的湿度,水分在高压绝缘子上冷凝,导致静电场因“爬电”现象而失效,也影响设备的正常运行。

设备制作和安装不规范、维护保养不及时,操作人员未严格培训、安全意识不到位和企业运行管理责任未落实等因素,都影响废气治理设备的运行效果。

4.4 检测方法与评价标准

由于我国没有相关的排放标准和相应的检测方法,难以有效实施对定型机烟气排放的环境监管。

A.检测方法

目前,针对染整定型机排放的高温含油烟气,国家尚未制订相关的排放标准和检测方法。定型机废气温度高、湿度大、油脂含量高且成分复杂,而目前的检测方法是参考饮食业废气中油烟检测的试行方法,采样过程容易出现较大误差。2006年绍兴县在专项治理行动中,提出了定型机废气收集率、颗粒物去除率等指标,在实际操作过程中难度很大。

B.评价标准

废气中油烟的颗粒物粒径小、数量多,而质量浓度往往很低。油烟质量浓度的去除率高,并不意味着油烟颗粒物的数量去除率高。采用质量浓度作为制定排放标准的依据,难以表征油烟废气对大气透明度影响的严重程度。应尽快制订针对染整定型机废气的排放标准,添加不透光率等指标,对废气影响大气透明度的程度进行评价。


4.5挥发性有机废气处理


定型机废气处理中最难处理的就是挥发性有机废气,在现有的定型机废气处理中,VOCs往往都是企业及环保部门“漏掉的一块”,在印染行业也没有相应的政策法规对有机废气的排放做出限定。随着社会经济的发展和人们环保意识的增强,人们对环境质量提出了更高的要求,所以对有机废气的处理和净化势在必行。

有机废气的治理方法主要有2类:一类是回收法。回收法是通过物理方法,在一定的温度、压力下,用选择性吸附剂和和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机化合物(VOCs),主要包括活性炭吸附、变压吸附、冷凝法和生物膜法等。另一类是消除法。消除法是通过化学或生物反应,用光、热、催化剂和微生物等将有机物转化为水和二氧化碳,主要包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、光分解法等。

目前对有机废气处理比较成熟的技术是活性炭吸附法+催化燃烧法。

5 结语

染整定型机烟气具有温度高、湿度大、含油烟、VOCs和成份复杂等特性,危害职工和居民身体健康,危及企业的安全生产,并严重影响大气环境质量。

近几年的定型机烟气专项治理工作取得一定成效,但还存在废热回收潜力大、废气净化效率不高、设备存在火灾事故隐患和废气检测与评价方法不完善等问题。废气治理的技术方向是,提倡能源与资源回收利用,改善大气污染物净化效果,保障设备的安全稳定运行,建立环境监管和评价方法。特别是在政府的政策引导和大力支持下,定型机废气治理一定会取得很大的进步。


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