防水卷材工厂沥青烟气处理工艺探讨

周为民，袁江宏

（湖南信提环保装备技术咨询有限公司，湖南 湘潭 411200）

摘要：沥青卷材生产工厂烟气处理可按配料废气和生产线收集废气两个系统分别处理。生产线收集废气的处理可采用“两级水喷淋+一级臭氧氧化喷淋”或“一级水喷淋+两级臭氧氧化喷淋”的方式；配料系统废气处理，可以充分利用工厂必备的热载体锅炉加以改造后进行焚烧处理。此烟气处理系统经三年试用，运行稳定、效果良好。

关键词：沥青防水卷材；沥青烟气处理；臭氧氧化喷淋；锅炉焚烧

文章编号：1007-497X（2020）-10-0046-04 中图分类号：TQ050.6；TU57+3 文献标志码：A

在沥青类防水卷材的生产管理方面，沥青烟气的处理一直是一个痛点。在环保要求下，沥青烟气的处理陆续出现了多种方式，包括直接燃烧法、水喷淋法、油浴萃取法、活性炭吸附法、等离子高压静电法、过滤法、生物法、RTO 蓄热焚烧法等。这些工艺有的处理效果不佳、面临淘汰；有的运行管理困难、难以保持处理效果；有的二次污染严重；有的投资太大、运行费用高昂，企业难以承受。行业现状是，不少沥青卷材生产企业存在或多或少、或大或小的环保问题，部分厂家因沥青烟气的处理不当长期处于遭投诉、处罚，需改造、搬迁，影响企业正常经营。市场需要处理效果良好，投资费用较低，运行简便稳定安全、费用较低，没有二次污染的沥青烟气处理解决方案。沥青烟气来源主要有两块，一是配料系统产生的烟气（以下简称配料废气），浓度高、流量小；二是生产线收集废气（以下简称集气废气），浓度低、流量大。废气处理装置可根据此两大来源的不同特点，设计成不同的处理系统。

 1 集气废气处理系统

以一个一般规模的沥青防水卷材厂为例，假设有1000万 m2/a，配料系统一套，总容积约 120 m3，配200万大卡/h 锅炉 1 台。集气废气的流量设计在 15 000 ~20 000 m3/h，废气处理前 VOCs 经测试在 20~50 mg/L之间，其流量大、浓度低，不含粉尘、无腐蚀性。

1.1 集气废气处理工艺流程

集气废气处理工艺流程如下：烟气收集寅水喷淋浴寅高压静电塔寅氧化喷淋塔寅达标排放。烟气经收集后通过 DN600 的通风管进入水喷淋塔，去除一部分油污后进入高压静电塔，进一步除油除味后进入氧化喷淋塔，去除有机物、降低 VOCs 及

去除臭味，达标排放。水喷淋塔采用简单的螺旋喷嘴双层喷淋，高压静电塔使用圆筒式装置，氧化喷淋塔采用加装填料环两层喷淋，其主体设备如图 1。氧化剂为臭氧，加入方式为喷射式。喷淋循环水池为三级水池，容积各 10 m3左右，分别为一级喷淋池、二级喷淋池、氧化喷淋池。

1.2 集气废气处理系统的关键点

集气废气处理系统的关键点有两个。首先，循环喷淋水池的设置。将每个循环水池对应各自的喷淋系统进行自循环，水位不足时优先补充氧化喷淋池，通过氧化喷淋池水的溢出补充其他水池耗水。其次，氧化喷淋池通过溶解在水中的臭氧及其反应产生的羟基不断氧化分解废气中的有机物，保持水体的 CODs在一个比较低的数值，确保废气处理获得一个比较理想的低 VOCs 及低臭气浓度。臭氧氧化处理废气和废水的原理，公开资料较多，本文不做过多介绍。从检测数据看，一级喷淋池池水很快饱和，CODs 达到 10 万以上，而氧化喷淋池运行两个月后依然只有 1 000 左右，水质外观依然清亮。水喷淋在初期效果尚可，但随着处理时间的延长，有机物溶解逐渐饱和、水质恶化，慢慢变成了以饱和水溶液喷淋且只能吸附及截留大分子油滴，而氧化喷淋却正好可弥补小分子化合物分解的需要，通过不断氧化分解小分子化合物以维持喷淋效果。

1.3 处理效果

装置运行 1 年后，为验证系统各种处理工艺处理废气的效果，做了测试，结果如表 1。

从表 1 可以看出，高压静电可能因为长期使用后效果减弱的原因，其处理作用已不大。经过对比，建议收集废气的处理可采用“两级水喷淋+一级臭氧氧化喷淋”的方式或者“一级水喷淋+两级臭氧氧化喷淋”的方式。需要注意的是，氧化喷淋塔必须使用不锈钢等耐腐蚀材料。不使用高压静电在安全上也有好处，起码不容易着火。一级喷淋池池水不需要处理，上表面会逐渐富集油污，将其收集可用于再生产；氧化喷淋池中的水可长期使用，也可以隔一段时间交由污水处理厂处理。臭氧溶解在水中起作用，且其降解时间一般也在 15 min 以内，对环境的影响极微。

1.4 改进建议

臭氧在水中的溶解度不是固定不变的，随着水温的降低，臭氧的溶解度会提高；低温循环水喷淋有利于废气的处理，如果需要达到更好的废气处理效果，可以加装一套冷水机组，建议将水温控制在 15 益左右。另外，有报道称臭氧和双氧水组合处理废水的效果极佳，值得关注与尝试。 2 配料废气的处理

2.1 配料废气的基本情况

配料的温度一般在 200 益左右，其废气主要由沥青、橡胶油中的易挥发分子组成，也有少量改性剂的挥发物以及胶粉、填充粉料粉尘。橡胶油及沥青本身的闪点在 200 益以上，废气及其冷凝油滴的闪点也大于 120 益。配料废气的挥发性有机物浓度很高，初步检测 VOCs 达到 1 000 mg/m3以上。配料废气的流量与收集效果的关系如表 2。

2.2 配料废气收集及预处理

配料釜虽为常压反应釜，但应尽可能地密闭，提高人孔盖的密合程度，减少人孔盖的开启。采用螺杆输送方式投料，集气管加装软连接阀门，配料废气经过一至两道旋风分离去除粉尘和油滴。110 m3的配料总容积，可采用 DN600 主通风管，反应釜集气管道阀门 DN300。主通风管会富集粉尘和油滴，需及时清理。如采用液下加粉，配料废气的收集处理效果会更好。因系统风阻很小，收集的废气可经 DN400 的风管及旋风分离器、引风机输送至处理系统。

2.3 配料废气处理方案

配料废气的处理，我们曾采用过喷淋、静电、活性炭等方式，都不太理想，也考虑过 TRO 蓄热燃烧，经比较，*终决定尝试直接利用热载体锅炉处理配料废气。采用的是一台 200 万大卡的燃油（燃气）导热油锅炉，将废气通入锅炉炉膛燃烧室进行充分燃烧，燃烧温度为 1 000 益左右（图 2）。为保持锅炉的持续燃烧并确保废气得到处理，将锅炉燃烧分为两段式，大火燃烧负荷约 90%（即供热量约为 180 万大卡/h）和小火燃烧负荷约 30%（即供热量约为 60 万大卡/h），大小火的切换根据配料及生产的负荷要求自动调整，相应的引风机的引风量为 2 000 m3/h 和 1 700 m3/h，自动调整切换。

2.4 系统改造及安全措施

首先，将配料废气的引风机改为中压风机，确保风机出口风压要比炉膛风压更高；其次，将锅炉氮封管重新设计，管径调整为 DN150。配料废气经氮封管进入锅炉炉膛，废气进入炉膛的流速约为 25 m/s；出口加装弯头，尽量让废气在炉膛中以螺旋方式前进。引风机的前后各安装一套控制阀，引风机及控制阀的开启和关闭与锅炉的燃烧方式联锁。另外，在锅炉排烟口和烟囱排放口之间增加一台引风机协助排烟，以降低炉膛本体烟压。锅炉系统本身也自带防爆泄压装置。为防止小火燃烧时导热油超温停炉，可充分利用沥青池加热系统转移热量。尽管废气本身的安全系数要高于使用的燃料，但设计中还是增加了很多安全设施和安全控制系统，确保系统不会发生回火以及意外停炉处置不当等安全隐患。

2.5 配料废气锅炉焚烧系统的主要操作参数和处理效果

配料废气锅炉焚烧系统的主要操作参数见表 3；配料废气采用燃煤锅炉焚烧和燃油锅炉焚烧的处理效果比较见表 4。

其他指标比较容易达标，这里不做过多介绍。以我们的判断，某些工厂采用燃气导热油炉，如改造用以废气处理，环保检测指标会更好。

3 总结与展望沥青卷材生产工厂烟气处理可按配料废气和生产线收集废气两个系统分别处理。

生产线收集废气的处理可采用“两级水喷淋+一级臭氧氧化喷淋”或“一级水喷淋+两级臭氧氧化喷淋”的方式；如果需要达到更好的废气处理效果，可以加装一套冷水机组，建议将水温控制在 15 益左右。配料系统废气处理，可以充分利用工厂必备的热载体锅炉加以改造后进行焚烧处理，其他需要的设备简单，费用投入少、维护方便，几乎不产生二次污染，废气经处理后的环保指标也比较理想。工厂通常使用的热载体锅炉，因增加了废气处理，其烟气排放量增加约 60%，空预器的换热效果有所降低，如果有锅炉生产企业能针对性地进行工艺设计改进，相信能更好地利用锅炉热能，进一步降低运行费用。本沥青烟气净化处理系统试用三年以来，运行稳定、效果良好，通过了韶关市环保部门组织的清洁生产评审并获得好评。 

[致谢] 感谢广州锡能锅炉成套设备有限公司和上海吉璨通风设备有限公司在本项目研究中给予的支持与帮助。