沥青废气低温等离子处理法

1沥青公司车间废气综合治理项目低温等离子方案设计方案项目编号：20150802山东环保科技有限公司二○一五年八月2设计依据1.1设计依据1）沥青公司提供的与本项目有关的资料2）《中华人民共和国环境保护法》(1989-12-26)3）《中华人民共和国大气污染防治法》(2000-04-29)4)《环境空气质量标准》(GB3095-1996)5)国发(1996)31号《国务院关于环境保护若干问题的决定》6)中华人民共和国主席令第72号《中华人民共和国清洁生产促进法》7）《国家环境保护“十一五”计划》8)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)9)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)10)《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)11）山东双成环保科技有限公司治理类似项目废气工程取得的经验。1.2设计原则(1)协助企业采用科学合理的收集方式，在达到收集效果的前提下，尽量减少气量。(2)积极稳妥地采用新技术、新设备，结合企业的现状和管理水平采用先进、可靠的污染治理工艺，力求运行稳定、费用低、管理方便、维护容易，从而达到彻底消除废气污染、保护环境的目的。(3)妥善解决项目建设及运行过程中产生的污染物，避免二次污染。(4)严格执行现行的防火、安全、卫生、环境保护等国家和地方颁布的3规范、法规与标准。(5)选择新型、高效、低噪设备、注意节能降耗。(6)总平面布置力求紧凑、合理通畅、简洁实用。尽量减小工程占地和施工难度。(7)严格执行国家有关设计规范、标准，重视消防、安全工作。(8)依据国家和地方有关环保法律、法规及产业政策要求对工业污染进行治理，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。42项目基本情况2.1项目设计思路现在该公司需要整治的废气主要为沥青废气。废气中含有多种成分，包括苯并芘、咔唑、蒽等多种有机物质。这部分气体排放至大气中会通过呼吸系统对人体造成损害。因此，对该废气进行净化治理，使其排放满足大气排放标准，是本次治理的目的。2.2项目规模根据业主提供数据，考虑一定的余量，总气量为13OOOm3/h。2.3进气浓度根据业主提供的数据资料，并结合我公司在治理废气工程的经验，确定本项目废气的进气浓度如表2-1。表2-1设计进气浓度序号项目浓度1非甲烷总烃≤20000mg/m32臭气浓度≤20000(无量纲)2.4排放标准本项目废气排放标准执行二级标准，按《恶臭物质排放标准》(GB14554-93)及《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)规定，本项目采用的排放标准如表2-2:表2-2工程设计排放标准5序号项目排放标准排放量（kg/h）排放浓度（mg/m3）1非甲烷总烃＜300＜3002臭气浓度＜300（mg/m3）2.5工程位置根据实地状况，本工程主体设备拟建于厂区规划的空地上。63.工艺技术选择3.1国内外异昧气体控制技术概况异味气体是大气、水、土壤、固体废弃物等物质中的异味物质，通过空气介质作用于人的嗅觉器官感知而引起的不愉快感觉并有害于人体健康的一类公害气态污染物质。异味物质的种类很多，迄今为止，凭人的嗅觉即能感受到的恶臭物质有4000多种，但通常大致分为三类：一是含硫的化合物，如硫化氢、硫醇类、二甲基硫、硫醚类及含硫的杂环化合物等；二是含氮的化合物，如氨、胺类、腈类、硝基化合物及含氮杂环化合物等；三是碳、氢或碳、氢、氧组成的化合物（低级醇、醛、脂肪酸等）。其中对人体影响较大的八大恶臭物质是：硫化氢、氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、苯乙烯、二甲二硫。而我们通常所指的恶臭气体，是指在空气中扩散带有恶臭的气体，简称臭气。恶臭气体的来源分布广泛，主要来自于固体垃圾处理场、以石油为原料的化工厂、污水泵站、污水处理厂、制药厂、饲料和肥料加工厂、畜牧产品农场、化纤厂、皮革厂、制浆厂、以及公厕、粪便转运站等场所。污水中的蛋白质、脂肪、碳水化合物的厌氧、好氧过程的产物或不完全产物而产生的恶臭物质，如硫化氢(H2S)、氨(NH3)、吲哚(C8Hs-NHCH3)、三甲胺(CH3)3N、甲硫醇类CH3SH、二甲二硫(CH3SSCH3)、甲硫醚CH3SCH3）、乙醛、低级醇、脂肪酸等，这些物质散发到空气中不仅使人感到不快、恶心、头疼、食欲不振、妨碍睡眠、嗅觉失调、情绪不振、爱发脾气以及诱发哮喘等，甚至引起急性病。为了提高居民生活环境质量、杜绝空气污染隐患、恶臭源的控制已成为目前一些地区亟待解决的环境问题之一。7目前国内对工业有机废气的治理方法主要有以下五种：（1）吸收法；（2）吸附法（此法后面工艺说明中将详细介绍）；（3）热力焚烧法；（4）吸附浓缩催化燃烧法；（5）冷凝法；（6）离子分解法；（7）光氧催化法（此法后面工艺说明中将详细介绍）。吸收法是将排出的有机废气与吸收剂接触，或采取喷淋，或采取逆流在吸收塔内完成，所用的吸收液有柴油、DOP等高沸点溶剂，也可用添加助溶剂、凝聚剂、活性剂的水，它适合中高浓度（2000mg/m3以上）和中小排风量（10000m3/h以下）的治理。焚烧法包括热力焚烧和催化燃烧两种，热力焚烧是用燃料（油或气）助燃于600℃以上将有机物烧掉。该方法适合于高浓度并稳定排放的有机废气治理，如果浓度排放不稳定，有时会熄火。排放的浓度低时耗能巨大。催化燃烧法则是将有机物在催化剂的作用下，于300～400℃下将有机物转化成CO2和H2O而排放到环境中去。它的优点是反应温度低，有机物在催化剂上转化率达到90%的温度一般低于是350℃。催化燃烧法一般适合于小风量（5000mg/m3以下）、高浓度（3000mg/m3以上）稳定排放的有机废气的治理。高浓度有机物的反应热可用于维持催化反应所需要的反应温度，而稳定排放有利于延长催化剂的寿命和易于控制反应的正常进行。但该方法不适合低浓度、大风量有机废气的治理。要治理低浓度、大风量的有机废气则需将每小时几万立方米的排放废气加热到300℃以上，不论是用电加热还是用燃料加热，都需要巨大的能量消耗，厂家无法接受。但催化燃烧方法为最终处理过程，无后处理和二次污染的问题。吸附浓缩-催化燃烧法是将活性炭吸附回收和催化燃烧法有机地结合起8来的一种方法，取其优点，弃其不足。其具体的工作流程是将排放的有机废气通过吸附床，不管浓度高低，有机废气都可被吸附剂有效地吸附，当吸附的有机物达到规定的吸附量时，则停止使用，并进行脱附再生。为保证净化过程连续进行，设两个吸附床，交替使用。脱附下来的高浓度有机气体引入催化床进行催化燃烧。催化反应产生的热空气部分用来对吸附床进行脱附，脱附下来的有机物引入催化床，在催化剂上于300～350℃进行催化氧化，使其变成H2O和CO2排向大气。其中脱附下来的废气中有机物浓度和脱附风量都可进行控制，使脱附下来的有机物浓度较原始废气中的浓度提高10～15倍，风量只是原来的1/10～1/20。这样的高浓度、小风量废气在催化剂上燃烧放出的热量足以维持其反应所需要的温度（300～350℃），催化床只需要在开始反应前进行加热起燃，起燃后就无需再加热，反应后的热废气又可用来对吸附床进行脱附再生，达到废热利用，减少运行费用的目的。该方法适合于大风量、低浓度或浓度不稳定的废气治理。简单地说，该方法就是将大风量、低浓度的有机废气经吸附净化并脱附后转换成小风量、高浓度的催化燃烧治理，并有效的利用有机物的燃烧热。冷凝法是利用不同温度下有机物的饱和蒸汽压的不同，通过降温的方法使有机物冷凝下来而达到处理尾气的目的。它的优点是投资少，缺点是只适用于特别高浓度的有机尾气（含量一般须在几百克/m3以上），而一般的工业尾气不会有这么高的浓度。而且由于有机物的饱和蒸汽压较高，处理后的尾气仍含有大量的有机物，须进一步进行治理，因此，冷凝法一般只做为预处理方法使用。等离子分解法的工作原理是运用超高压脉冲电晕技术，当有废气进入高9压电场模块内时，高压电场发生器在工作电压的脉冲电晕作用下，发生强烈的辉光放电，电块模板内遍布强紫光，有机废气中的有机物在强紫光作用下，可在极短的时间（ns）内，瞬间被激活，自由能猛增成为活化分子，这些活化分了在发生频繁碰撞的瞬间，将动能转化成为分子内部的势能，原有化学键发生断裂，生成新的无害单一原子气体，从而达到净化目的。3.2各类工艺对比综上所述，对于各类有机废气，其处理方法的各项性能指标对比如表3-1:表3-1各类方法性能指标对比处理技术设备投资处理风量处理浓度运营成本运行管理脱臭效率二次污染UV光氧催化法中大中低易高无直接燃烧法高小高高难高有活性炭吸附法低中低低易高无化学催化法高小高高难高有臭氧除臭法中小中高难中无等离子分解法中大高低易高无104.废气处理工艺流程4.1工艺流程：工艺流程图详见图4.1。沥青废气沥青废气图4.1工艺流程图4.2工艺流程说明沥青废气通过集气罩收集，在风机产生的负压作用下，经过废气过滤器被吸入第一级废气净化塔，进行吸收净化后。再进入等离子废气净化器，利用电晕将大分子降解为无污染的小分子气体，并利用高浓臭氧进行强氧化。同时废气分子在等离子管壁上吸附下来,使其由气态转化为液态。再经过起流程带动作用的风机，达标气体排入大气。再说明一下废气净化塔，废气净化塔由上部喷洒的净化液的润湿表面提供气液接触的传质表面。下图4.2为净化塔结构示意图，气体由塔下部进入，穿过喷洒吸收层和除雾器后，由上部排出。吸收液由分配管均匀向下喷洒，自流而下，由塔下部溢流管排入储液箱。布置两层喷淋。按空塔截面计算，塔内气体流速为3.0m/s，吸收液的喷淋密度为7.5m3(液体)／h•rn2(塔断面)。第一级废气净化塔废气过滤器低温等离子废气净化器风机带动整个处理流程废气排放管道达标排放11图4.2填料塔结构示意图经过一级废气净化塔净化后的气体，再进入低温等离子工业废气净化器进行净化。4.3．低温等离子工业废气净化器的工作原理低温等离子体技术处理污染物的原理为：在外加电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分子形式的安全物质，或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质，从而使污染物得以降解去除。因其电离后产生的电子平均能量在10ev，适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应变得十分快速。在强大电场能量轰击下污染气体分子化学键被打断，转化为无污染的小分子。电离后的气体分子颗粒，分子团，可以通过等离子管壁吸附下来，成液体状从设备排泄口流出。氧分子电离后重新结合成高浓臭氧，有机气体12在臭氧的强氧化作用下，生成二氧化碳、水等小分子无污染成份。4.4.低温等离子体废气处理设备的特点1、工艺简洁：低温等离子体设备,操作简单。2、节能：低温等离子体处理工业废气能耗低，运行费用低廉，0.2瓦时/立方米。3、适应范围广：在-60℃至+300℃的环境内均可正常运转。4、设备使用寿命长：本设备由碳钢，不锈钢，特殊合金等等材料组成。5、组合性强：低温等离子体处理设备可以窜并联混合应用。6、2000～3000立方米/时用一个低温等离子体处理装置单元，一个单元用一个脉冲电源激励。4.5.低温等离子废气处理设备参数1．输入电压：AC220V（±10%）2．功耗：0.2KW/1000立方米（0.2瓦时/立方米）3．工作环境：温度：－10℃～+50℃相对湿度：20%～93%4．大气压力：86Kpa～106Kpa5．气体流速：1～30米/秒6．处理量：20～200000立方米7．净化气体升温：小于5°C8．压损：小于800Pa13沥青公司废气处理系统报价表设备名称设备材质尺寸（mm）功率（kw）数量（米）单价总价（元）碱洗塔聚丙烯pp高5500x直径160012000020000循环水泵聚丙烯pp3120002000风机碳钢进出口5001116500管道聚丙烯pp500164006400低温等离子工业废气净化器碳钢、不锈钢81156000156000（一）直接费合计190900（二）设备配套运输、安装费（一）X10%19090（三）纳税（一）X8