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      研發動態:定型機廢氣治理的現狀與發展趨勢
      發布者:省定型機工程技術中心、海大博士后科研工作站  日期:2015-6-27 10:40:47  點擊:10419

      1 概論

      我國是紡織大國,90%以上的印染企業集中在浙江、江蘇、廣東、福建和山東等5個沿海省份。定型機行業發展至今無論是產品數量、企業數量、產銷量及市場保有量都得到了飛速的增長,發生了令人目不暇接的變化。據江蘇無錫紡織協會估計,2010年我國僅定型機的產量就已超過1000多臺。浙江省作為紡織大省,印染企業數量占全國總數的25%以上,截止201311月,僅浙江省紹興市柯橋區238家印染企業定型機擁有量就達到1841臺。近幾年來,隨印染企業生產能力的迅速擴張,因定型機廢氣排放引發的環境投訴和污染糾紛日益增多。

      2006年以來,各省將定型機煙氣列為環保專項整治的重點內容之一,一些市縣開展了定型機煙氣限期治理工作,不少企業實施了定型機廢氣治理工程。下面闡述定型機煙氣的特點與危害,總結近幾年來定型機煙氣治理工作取得的成效和存在的問題,指出定型機煙氣治理的技術趨勢。

      2 特點與危害

      2.1 廢氣的嚴生

      印染行業生產過程復雜,為改善產品的外觀、表面特性和染色質量,需要添加多種紡織助劑和溶劑。紡織品在通過染色和漂洗后,需要經過熱定型工序,利用織物具有熱塑性的特點,在定型機內進行烘干拉幅和熱處理,達到定型的目的。

      定型機內干熱空氣的溫度通?刂圃120210℃范圍內。在定型過程中,織物攜帶的水分與溶劑、油脂和蠟質等有機化合物一起受熱揮發,隨廢熱空氣一同從排氣筒排出,成為定型機廢氣。廢氣進入大氣后,過飽和的水蒸汽和高沸點的有機蒸氣因溫度下降而凝聚,分別形成大量白色水霧和淡藍色煙霧,后者由粒徑極小的、具粘稠性的顆粒物構成;廢氣中的低沸點有機物,仍以蒸氣的形態存在。

      2.2 特點與危害

      染整定型機廢氣中含有水蒸汽、印染助劑和溶劑的揮發物與冷凝物,以及織物攜帶的纖維和塵埃,是一種包含了氣、液、固三態污染物的混合流體。

      定型機廢氣的比重略重于清潔空氣,具有溫度高、濕度高、含油脂和成分復雜等特點,其危害表現在以下3個方面:

      A.影響居民生活和職工身體健康

      定型機廢氣具有令人作嘔的惡臭氣味,長期吸入含油煙氣,容易導致人體的呼吸道疾病。有學者用氣相色譜-質譜法分析了染整紡紗油煙廢氣的化學成分,結果表明:廢氣含有多種持

      久性污染物質,吸附在細小的液態和固態顆粒上,包括多羥基類化合物、乙二醇類化合物和己二酸二辛酯,以及硝基苯胺、硝基吡啶類和醚類化合物。

      這些污染物質在人體中的積累,可能影響中樞神經系統和生殖系統,降低人體的免疫力,引發多種疾病,甚至可能誘發癌變。

      此外,揮發性有機廢氣(VOCs)作為定型機廢氣的成員之一,對人體的危害也不容小覷。常見的如苯、甲苯、苯乙烯等,這類有機物會損害人的中樞神經,造成神經系統障礙,當苯蒸汽濃度過高時(空氣中含量達2%),可以引起致死性的急性中毒。

      空氣中多種VOCs會同時作用于人體,產生積累效應,當總VOCS超過35mg/m³,則會導致昏迷、抽搐等嚴重癥狀。

      B.影響企業的安全生產和經濟效益

      定型機廢氣在輸送和排放過程中,因溫度降低而導致油煙顆粒的凝結和粘附現象。水汽和油氣冷卻后成為水霧和油霧,與廢氣中攜帶的織物纖維等固體顆粒一起,在設備和管道的內壁上沉積為粘稠性的油垢。

      高溫廢氣中的油霧與沉積在管道中的油垢,都具有易燃易爆的性質;廢氣中的織物纖維,日積月累容易使填料或濾網堵塞,導致管道設備的流通阻力增大;織物纖維在氣流擾動狀態下相互摩擦產生的靜電,也是導致定型機經常發生火災事故的重要因素,影響企業的安全生產和經濟效益。

      C.影響環境空氣質量和破壞地球生態

      定型機排放的大量持久、穩定的白色或淡藍色煙氣,導致廠區周圍空氣的透明度和能見度降低,顯著影響大氣環境的感觀指標。廢氣所含的油煙顆粒,性質穩定、難溶于水,粒徑通常不足1um,是大氣中PM2.5的重要來源,長時間漂浮在空中,容易對區域大氣環境造成持續性的污染。

      廢氣中大量亞微米的顆粒污染物成份復雜,具有較強的吸附能力,是多種高沸點有機污染物的載體;廢氣中低沸點的揮發性有機物,是破壞大氣臭氧層的殺手和導致空氣中光化學煙霧的主要原因。

      3 治理現狀

      3.1 取得的成效

      定型機廢氣導致的環境污染問題,已經引起人們的高度關注。近幾年來,我國東南沿海的部分城市,針對印染定型機煙氣的專項治理工作已經取得一定成效。

      以浙江省紹興縣為例,印染業作為傳統產業,產量占全國三分之一,印染行業定型機廢氣排放引起的污染問題十分突出。按全縣定型機數量按2000臺、每臺定型機按平均每天排放50 kg煙油估算,每年大氣污染物的排放量達30000t以上,對當地大氣環境的破壞嚴重,對人民群眾的身體健康危害巨大。

      該縣從2006年開始深入推進染整革命,組織開展名為藍天行動的印染行業定型機廢氣專項整治行動,實現由治水治氣的重大轉折。該行動要求染整企業安裝的廢氣凈化裝置,且必須符合環保、質監、安監等部門的規范規程和檢驗標準,要求廢氣收集率要達到90%以上,總顆粒物的去除率要達到80%,油煙去除率要達到75%,且對凈化處理后的廢水和廢油采取防治二次污染的措施, 區域大氣環境質量得到明顯改善。

      3.2 存在的問題

      定型機廢氣的專項治理取得一定的成效,因國外配套的熱能回收與煙氣治理設備,存在價格昂貴和維護不便等缺點;多數企業采用國內自行研發的治理方法,包括:機械凈化、濕式洗滌、靜電捕獲和焚燒凈化等單一工藝,水/氣熱回收-靜電除塵法和氣/氣熱回收-噴淋洗滌法等組合工藝。與有效回收熱能、煙氣達標排放、運行穩定可靠等技術要求相比,現已實施的定型機廢氣治理工程,不同程度地存在著煙氣凈化效果不高、熱回收潛力巨大、存在火災事故隱患等問題。此外,由于我國沒有相關的排放標準和相應的檢測方法,難以有效實施對定型機煙氣排放的環境監管。

      4 發展趨勢

      從國內外發展綠色染整技術成果與經驗看,染整定型機煙氣治理技術具有以下5個明顯的發展趨勢。

      4.1 熱能利用與油脂回收

      定型機廢氣治理工程中的熱能利用和油脂回收,可以產生顯著的經濟收益,是企業轉被動,為主動,進行定型機廢氣治理的動力所在。

      A.熱能利用

      定型機是重點耗能設備,其能量消耗通常占染整企業總能耗的40%以上,是染整企業節能減排的重要環節。定型機廢氣溫度高、氣量大,直接排放造成大量能源浪費。廢氣溫度高也不利于后續凈化.單元的高效運行,進行熱能回收是廢氣治理必不可少的預處理單元。

      采用熱交換方式回收廢氣所含的部分熱量,能產生良好的經濟效益。用水/氣換熱器回收的熱量,多是以熱水形式貯存,可用于印染行業中的煮煉工藝;采用氣/氣換熱器,利用廢氣中的熱量將新鮮空氣預熱后用于熱定型工藝,一臺定型機每年可減少鍋爐燃料消耗十萬元以上。

      B.油脂回收

      定型機排出的高溫廢氣含有多種有機化合物,對人體健康和生態環境都十分有害;加工化纖織物時熱定型過程排出的廢氣,高沸點、粘稠性的油脂類化合物含量很高。廢氣凈化過程中,黑褐色的油脂(俗稱化纖油)被分離出來,可作為性能良好的工業建筑膜模劑,按每臺定型機(高溫化纖胚布定型)回收廢油脂150kg計,一年可產生經濟效益數萬元。

      4.2 組合工藝與深度凈化

      定型機廢氣成分復雜,常含有大量亞微米級的粘稠性顆粒,單一的常規工藝的處理效率不高,需采用包括高壓靜電除塵技術在內的組合工藝,對煙氣進行深度處理,才能達到良好的凈化效果。

      A.組合工藝

      降低定型機煙氣的溫度,可使部分有機化合物從氣態分子冷凝、集聚成為液態顆粒,有助于提高后續凈化單元的效率。采用過濾吸附和濕式洗滌等凈化方法,對油煙的凈化效率可達60-75%,而采用靜電捕獲和焚燒凈化等幾種方法可獲得95%以上的凈化效率。

      我國定型機煙氣治理工作,已經歷以機械除塵為主的簡單治理和以濕式洗滌為主的達標治理兩個階段。各種治理方法在維護周期、投資運行成本、操作簡便性和安全可靠性等方面,存在顯著差異。實踐證明,單一工藝設備難以達到有效治理廢氣的目標。例如,采用濕式洗滌法時,出口煙氣不但有大量油煙,而且有更多的白色水汽,仍然影響職工的身體健康和周圍居民的正常生活。

      B.深度凈化

      焚化燃燒對油煙雖然具有很高的去除效率,但考慮到運行成本和操作簡便性和安全可靠性,在實際中很少被采用。

      在各種定型機含油煙氣治理技術中,高壓靜電除塵法的凈化處理效果為顯著,具有除塵效率高和設備結構緊湊等優點。正確維護、消除火災事故隱患,及時清理、減緩高壓電極污染,是確保高壓靜電除塵設備正常使用和穩定運行的關鍵。

      43 安全生產與穩定運行

      定型機廢氣處理工藝設計與設備造型,應充分考慮安全因素,防范于未然,從源頭上防范火災和爆炸事故等的發生,并充分重視設備的長期穩定運行。

      A.安全生產

      染整定型機在高溫條件下,對易燃的紡織品進行加工,本身就存在一定的火災事故隱患。廢氣含有大量易燃的油霧顆粒和纖維顆粒,容易在輸送管道和凈化設備中沉積,堵塞氣流流通。采用靜電除塵技術進行廢氣凈化時,油煙顆粒在電極上沉積成為油垢,可能因靜電場不均勻而導致打火現象,造成火災事故。

      B.穩定運行

      定型機廢氣凈化設備也不同程度地存在安全隱患,由于濾網清洗不及時、油垢凝結管道受阻、靜電打火等原因,定型機過熱發生火災和燃爆事故時有發生。此外,定型機廢氣含有很高的濕度,水分在高壓絕緣子上冷凝,導致靜電場因爬電現象而失效,也影響設備的正常運行。

      設備制作和安裝不規范、維護保養不及時,操作人員未嚴格培訓、安全意識不到位和企業運行管理責任未落實等因素,都影響廢氣治理設備的運行效果。

      4.4 檢測方法與評價標準

      由于我國沒有相關的排放標準和相應的檢測方法,難以有效實施對定型機煙氣排放的環境監管。

      A.檢測方法

      目前,針對染整定型機排放的高溫含油煙氣,尚未制訂相關的排放標準和檢測方法。定型機廢氣溫度高、濕度大、油脂含量高且成分復雜,而目前的檢測方法是參考飲食業廢氣中油煙檢測的試行方法,采樣過程容易出現較大誤差。2006年紹興縣在專項治理行動中,提出了定型機廢氣收集率、顆粒物去除率等指標,在實際操作過程中難度很大。

      B.評價標準

      廢氣中油煙的顆粒物粒徑小、數量多,而質量濃度往往很低。油煙質量濃度的去除率高,并不意味著油煙顆粒物的數量去除率高。采用質量濃度作為制定排放標準的依據,難以表征油煙廢氣對大氣透明度影響的嚴重程度。應盡快制訂針對染整定型機廢氣的排放標準,添加不透光率等指標,對廢氣影響大氣透明度的程度進行評價。

      4.5揮發性有機廢氣處理

      定型機廢氣處理中難處理的就是揮發性有機廢氣,在現有的定型機廢氣處理中,VOCs往往都是企業及環保部門漏掉的一塊,在印染行業也沒有相應的政策法規對有機廢氣的排放做出限定。隨著社會經濟的發展和人們環保意識的增強,人們對環境質量提出了更高的要求,所以對有機廢氣的處理和凈化勢在必行。

      有機廢氣的治理方法主要有2類:一類是回收法;厥辗ㄊ峭ㄟ^物理方法,在一定的溫度、壓力下,用選擇性吸附劑和和選擇性滲透膜等方法來分離揮發性有機化合物(VOCs),主要包括活性炭吸附、變壓吸附、冷凝法和生物膜法等。另一類是消除法。消除法是通過化學或生物反應,用光、熱、催化劑和微生物等將有機物轉化為水和二氧化碳,主要包括熱氧化、催化燃燒、生物氧化、電暈法、等離子體分解法、光分解法等。

      目前對有機廢氣處理比較成熟的技術是活性炭吸附法+催化燃燒法。

      5 結語

      染整定型機煙氣具有溫度高、濕度大、含油煙、VOCs和成份復雜等特性,危害職工和居民身體健康,危及企業的安全生產,并嚴重影響大氣環境質量。

      近幾年的定型機煙氣專項治理工作取得一定成效,但還存在廢熱回收潛力大、廢氣凈化效率不高、設備存在火災事故隱患和廢氣檢測與評價方法不完善等問題。廢氣治理的技術方向是,提倡能源與資源回收利用,改善大氣污染物凈化效果,保障設備的安全穩定運行,建立環境監管和評價方法。特別是在政府的政策引導和大力支持下,定型機廢氣治理一定會取得很大的進步。

       

       
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