瀝青混合料攪拌設(shè)備的瀝青煙氣處理方法

 

在瀝青攪拌設(shè)備的熱拌生產(chǎn)過程中，高溫瀝青會(huì)在瀝青罐的排氣口和攪拌罐的排放處產(chǎn)生***量的瀝青煙氣，不僅會(huì)嚴(yán)重影響操作人員的健康，還會(huì)對(duì)設(shè)備和周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，影響周圍居民的生活。然而，由于瀝青混合料攪拌設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒有明確規(guī)定瀝青煙氣的無組織排放，受市場(chǎng)關(guān)注和設(shè)備成本的雙重影響，瀝青煙氣處理中攪拌設(shè)備的發(fā)展滯后。直到2015年新《環(huán)境保護(hù)法》頒布，發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)瀝青攪拌設(shè)備的排放提出了更嚴(yán)格的要求，施工企業(yè)和生產(chǎn)廠家非常重視瀝青攪拌設(shè)備煙氣的排放控制。

 

1、瀝青煙氣的組成及危害

 

道路瀝青在高溫(100℃~190℃)下會(huì)釋放出對(duì)人體和環(huán)境有害的瀝青煙。它是一種***殊的污染物，主要由液態(tài)烴顆粒和氣態(tài)烴衍生物組成，***部分是0.1 ~ 1 μ m的焦油細(xì)霧顆粒，瀝青煙氣中有近200種有機(jī)污染物，主要是多環(huán)芳烴和少量氧、氮、硫的雜環(huán)混合物。主要有害成分為酚類、蒽萘類和苯并[a]芘。一般石油瀝青中苯并[a]芘含量為0.1~27mg/kg，裂解石油瀝青中苯并[a]芘含量為4~272mg/kg。苯并[a]芘對(duì)皮膚和呼吸系統(tǒng)有很強(qiáng)的致癌作用，是皮膚癌、肺癌、胃癌、食管癌的主要病因之一。瀝青煙氣對(duì)環(huán)境和人體健康有著明顯的影響，有多種不同的方法對(duì)其進(jìn)行處理和凈化，本文將對(duì)此進(jìn)行比較和分析。

 

2、常見的瀝青煙氣處理方法

 

瀝青煙氣主要由氣體和液體組成，濃度低，成分極其復(fù)雜分散，采用一般處理方法難以徹底凈化。常見的處理方法如下:

 

1.燃燒方法

 

由于瀝青煙氣的主要成分是碳?xì)浠衔铮扇嘉镔|(zhì)在極高的溫度下直接燃燒，將***分子污染物分解為低分子無害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。實(shí)踐表明，當(dāng)燃燒條件穩(wěn)定，溫度達(dá)到510℃時(shí)，有機(jī)廢氣的排放量******減少。當(dāng)溫度穩(wěn)定在800℃~1000℃時(shí)，烴類燃燒更快、更完全，凈化效果理想。同時(shí)，添加催化劑可以降低燃燒溫度。燃燒法主要有兩個(gè)影響因素。***，瀝青煙濃度越高，越適合燃燒。二、燃燒溫度和時(shí)間的控制。

 

燃燒法的***點(diǎn)在于凈化效果更***，缺點(diǎn)在于成本高、燃燒室和催化床設(shè)備昂貴。處理能力為10萬m3/h的燃燒凈化設(shè)備，每年的維護(hù)費(fèi)用約為30萬，存在一定的安全隱患。

 

至于瀝青攪拌設(shè)備，由于有自己的燃燒和干燥系統(tǒng)，可以直接收集瀝青煙氣，引入干燥筒進(jìn)行二次燃燒，可以處理***部分瀝青煙氣。但是很難保證燃燒溫度和時(shí)間匹配的穩(wěn)定性，凈化效果不穩(wěn)定，會(huì)給設(shè)備的燃燒系統(tǒng)帶來一定的壓力。當(dāng)溫度過高時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)氮氧化物超標(biāo)的問題，造成二次污染。因此，對(duì)于瀝青攪拌設(shè)備來說，使用自己的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行瀝青煙氣燃燒具有較***的經(jīng)濟(jì)性和較低的投入成本，但處理效果與瀝青煙氣入口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很***關(guān)系。瀝青煙氣入口系統(tǒng)均勻穩(wěn)定，氣流和火焰充分混合，燃燒穩(wěn)定，位置合理，處理效果會(huì)更***。

 

2.活性炭吸附法

 

該方法的原理是利用活性炭內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積***的原理，吸附通過活性炭池的煙氣顆粒和分子。

 

瀝青煙氣***先進(jìn)入廢氣洗滌塔，瀝青煙氣中含有的焦油被轉(zhuǎn)移到廢氣洗滌塔中的液相(吸收劑)中，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。瀝青煙氣中的焦油細(xì)霧顆粒被水吸附后，基本不溶于水，不會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生***量新化合物，只會(huì)在水面形成浮油。當(dāng)通過洗滌塔的補(bǔ)水閥補(bǔ)充淡水時(shí)，漂浮的焦油會(huì)沿著洗滌塔的溢流口流出，并被收集起來進(jìn)行其他處理。廢氣經(jīng)廢氣洗滌塔處理后，進(jìn)入活性炭過濾棉進(jìn)行吸附，較***粒徑的污染物被吸附，然后進(jìn)入活性炭顆粒吸附層。由于活性炭的固體表面存在不平衡的、不飽和的分子吸引或化學(xué)強(qiáng)度，當(dāng)固體表面與氣體接觸時(shí)，可以吸引氣體分子，使其集中并保持在固體表面，吸附污染物和氣味。廢氣通過活性炭吸附塔后，凈化后的氣體在風(fēng)機(jī)的作用下高空排放。

 

活性炭吸附法安全性高，凈化效率通常達(dá)到70%~80%，但隨著活性炭逐漸飽和，凈化效率迅速下降，需要定期更換活性炭，造成二次固體廢棄物，運(yùn)行維護(hù)成本高。

 

3.低溫等離子體凈化方法

 

低溫等離子體是物質(zhì)繼固體、液體、氣體之后的***四種狀態(tài)。當(dāng)施加的電壓達(dá)到氣體的放電電壓時(shí)，氣體被分解，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基的混合物。雖然放電時(shí)電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個(gè)系統(tǒng)處于低溫狀態(tài)，所以也叫低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用高能電子、自由基等這些活性粒子在極短的時(shí)間內(nèi)分解污染物，然后進(jìn)行各種后續(xù)反應(yīng)，達(dá)到降解污染物的目的。

 

離子發(fā)生器利用高頻高壓電場(chǎng)和電場(chǎng)作用下的光照射，產(chǎn)生***量粒子，與空氣中的氧分子碰撞，形成正負(fù)氧離子。光與廢氣分子的相互作用可以看作輻射場(chǎng)(振蕩電場(chǎng))和電子(振蕩偶極子)會(huì)聚時(shí)的能量交換，改變廢氣分子的能態(tài)，即分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)或電子能級(jí)發(fā)生變化，變化由低能態(tài)量子化為高能態(tài)。有機(jī)揮發(fā)性氣體與瀝青煙分子接觸后化學(xué)鍵打開，經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，***終生成穩(wěn)定無害的CO2、H2O等小分子。

 

低溫等離子體凈化適用于低濃度瀝青煙氣的凈化，正常運(yùn)行時(shí)效率可達(dá)80%左右。它可以處理各種成分的混合氣體，***別是對(duì)苯并[a]芘，對(duì)碳-20鍵***分子有很強(qiáng)的裂解能力，但對(duì)某些氣味成分的裂解能力較差。

 

4.紫外線光催化氧化凈化法

 

紫外光催化氧化反應(yīng)是指紫外紫外光照射光敏半導(dǎo)體催化劑，激發(fā)半導(dǎo)體的價(jià)帶電子進(jìn)行價(jià)帶到導(dǎo)帶的帶間躍遷，從而產(chǎn)生光生電子(e-)和空穴(h+)。此時(shí)吸附在納米粒子表面的溶解氧捕獲電子形成超氧陰離子，而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧離子和水氧化成羥基自由基。但是超氧陰離子和羥基自由基具有很強(qiáng)的氧化性，可以將幾乎所有的有機(jī)污染物氧化成***終產(chǎn)物CO2和H2O，甚至可以將一些無機(jī)污染物徹底分解，沒有吸附飽和和二次污染的問題。

 

二氧化鈦具有******的化學(xué)穩(wěn)定性、無毒、廉價(jià)、易得、正價(jià)帶電位和負(fù)傳導(dǎo)電位，是一種理想的光催化劑，也是目前應(yīng)用***廣泛的光催化劑之一。當(dāng)二氧化鈦光催化劑被能量高于其禁帶的光照射時(shí)，在其內(nèi)部和表面會(huì)產(chǎn)生光生電子和光生空穴。一些光生電子和光生空穴參與光催化反應(yīng)，而另一些光生電子和空穴會(huì)立即復(fù)合并以熱的形式發(fā)射出去。如果二氧化鈦中沒有電子和空穴俘獲劑，儲(chǔ)存的光能會(huì)在幾毫秒內(nèi)通過光生電子和空穴的復(fù)合以熱能的形式釋放出來，或者以其他形式耗散掉；如果二氧化鈦的表面或體相中存在捕集劑或表面缺陷態(tài)，可以有效阻止光生電子和空穴的復(fù)合，使電子和空穴有效轉(zhuǎn)移，從而在催化劑表面發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)，吸收的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

 

5.等離子體光催化結(jié)合瀝青煙氣凈化新方法

 

綜上所述，沒有一種單一的處理工藝可以達(dá)到******的處理效果。除了利用燃燒法對(duì)瀝青混合料煙氣進(jìn)行簡單處理外，根據(jù)自身設(shè)備的***點(diǎn)，針對(duì)瀝青混合料拌和設(shè)備中煙氣含量高、氣態(tài)污染物中烴類物質(zhì)復(fù)雜的***點(diǎn)，提出了一種綜合的瀝青混合料煙氣處理方案，即離子光催化聯(lián)合凈化法，采用噴霧旋風(fēng)塔水洗+離心除霧+靜電除塵+光催化等離子體聯(lián)合工藝處理廢氣。

 

廢氣處理工藝如下:

 

(1)瀝青煙進(jìn)入噴霧旋風(fēng)塔時(shí)，低壓高效旋風(fēng)霧化器噴出極細(xì)的水霧，凈化效果極佳。當(dāng)煙霧通過它時(shí)，分子和顆粒污染物與液滴碰撞，導(dǎo)致液滴合并。由于油分子和顆粒污染物的表面粘度較高，會(huì)被霧滴包裹，體積增***，產(chǎn)生沉降，其中的顆粒分子會(huì)被水截留，同時(shí)煙氣溫度會(huì)降低到60℃以下，使后續(xù)處理過程可以達(dá)到更***的處理效果。

 

(2)初步攔截后的瀝青煙再次進(jìn)入離心分離段。采用機(jī)械除油技術(shù)，利用氣體動(dòng)力凈化瀝青煙氣。利用流體力學(xué)的雙向流動(dòng)理論，在葉輪內(nèi)實(shí)現(xiàn)油煙分離。通過改變?nèi)~片的角度和形狀，顆粒分子碰撞并聚集在葉輪盤和葉片上，通過離心力甩入箱體內(nèi)壁，通過漏油管流出。

 

3)通過離心分離段后，進(jìn)入靜電油煙去除段。在電暈電極(負(fù)電極)和沉淀電極之間施加直流高壓，使電暈電極放電，煙氣電離，產(chǎn)生***量正負(fù)離子。正負(fù)離子在向電暈電極和沉淀電極移動(dòng)的過程中遇到焦油液滴，并對(duì)其充電。液滴被電極吸引，煙灰基本被去除。

 

(4)***后進(jìn)入光催化等離子體工藝段。廢氣通過設(shè)備時(shí)，被紫外線和等離子電場(chǎng)分解。同時(shí)，光催化和等離子體產(chǎn)生的各種活性自由基和生態(tài)氧，在與煙氣中的分子碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生一系列基本的物理化學(xué)反應(yīng)，將煙氣分子的異味氣體分解或還原為低分子無害物質(zhì)。廢氣中的非甲烷總烴和惡臭氣體在高能的轟擊和活性物質(zhì)的氧化作用下被降解去除，***后通過離心風(fēng)機(jī)和煙囪達(dá)標(biāo)排放。

 

瀝青煙氣二次燃燒與等離子光催化相結(jié)合的瀝青煙氣凈化器已在CCCC西部建設(shè)的多個(gè)SG系列環(huán)保站投入使用，經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)取得了******的處理效果。***別是瀝青煙氣通過等離子光催化組合式瀝青煙氣凈化器后，排放指標(biāo)遠(yuǎn)低于***家標(biāo)準(zhǔn)。其組合工作模式非常適合瀝青攪拌設(shè)備的煙氣排放工況。前處理裝置去除灰塵和焦油物質(zhì)，后處理等離子光催化裝置處理氣體分子，達(dá)到分解除臭的目的，使用效果深受用戶歡迎。