环评爱好者论坛_冷却-高压静电一体化技术在高温定型机油烟废气净化中的应用

顾震宇等　冷却一高压静电一体化技术在高温定型机油烟废气净化中的应用　冷却一高压静电一体化技术在高温定型机油烟废气　净化中的应用　顾震宇　邵振华　陈德全　杭州３ｌ０００７）　（浙江省环境保护科学设计研究院，浙江摘要　采用冷却一高压静电一体化技术处理印染企业的高温定型机油烟废气，将蒸发冷却、间接水冷、高压静电法集成一体，　弥补了传统水喷淋技术与湿法静电技术存在二次污染的不足。通过优化参数，提高了污染物去除率和废油、余热的回收率，白坯布　高温定型机每天每台可回收废油１８８　ｋｇ。　关键词　高温定型机　油烟净化　静电　一体化技术　目前，国内主要采用水喷淋技术治理定型机油　烟废气，但容易带来二次污染　］，且废油、余热回收　率低。发达国家如美国和澳大利亚多采用水喷淋　（直接水冷）与静电法联用的技术，即采用直接水冷、　度下加热一定时间的生产过程。通过热定型，消除　织物中纤维的内应力，使织物具有较好的稳定形态。　般而言，印染高温定型机在作业过程中都会排　出含有机物、染料助剂（含蜡质、溶剂、乳化剂、高分子　单体）的油烟，其主要成分为醛、酮、烃、脂肪酸、醇、　静电、油水分离联用技术治理高温定型机油烟废气。　由于该工艺采用水幕洗涤法，虽然喷淋水气化能起　到降温作用，但因此也产生大量的油水混合液，需要　配备专门的油水分离器。德国则多数采用旋涡式洗　涤法与静电法结合的技术，即采用旋流板塔喷淋吸　收作为预处理，除去颗粒物，然后油烟废气再进行静　电处理，去除烟气中的油烟。湿法静电技术和水喷　淋技术容易把油烟、颗粒物、废热等污染因子转移到　水相中，形成二次污染，因此未能彻底解决污染问　题，迫切需要开发一种新型、实用且可靠的高温定型　机油烟废气处理技术　。　针对高温定型机油烟废气的特点，笔者通过试　验和实际工程应用，开发出适合高温定型机油烟废　酯、内酯、杂环化合物和芳香族化合物等，特别是纱线　在织造过程中添加了润滑油剂，防水、阻燃等功能性　面料的后整理中染料助剂的成分更为复杂。同时，某　些布料经过高温定型后，布料中的一些细小纤维会大　量进入废气，因此高温定型机废气既含有大量油烟又　含有颗粒物，对环境空气造成了极大的污染。据调　查，高温定型机油烟废气的典型参数为：废气量　１２　０００　２０　０００　ＩＴＩ。／ｈ，油烟质量浓度２００　７００　ｍｇ／ｍ。，颗粒物质量浓度３００￣６００　ｍｇ／ｍ３。　目前，大多数印染企业都没有对定型机产生的　油烟废气进行有效治理，一般只经过简单收集后直　接排空，这不仅损耗大量余热，而且产生大量的废　气，严重影响了周边环境空气质量和印染企业的形　象。该问题已经引起和环保部门的高度重视，　印染企业及环保产业相关机构对高温定型机废气治　理技术进行了积极的研究。目前，常见的有湿式洗　气处理的冷却　高压静电一体化技术，将蒸发冷却、　间接水冷、高压静电法集成一体，弥补了水喷淋技术　与湿法静电技术存在二次污染的不足。通过优化参　数，提高了污染物去除率和废油、余热的回收率，每　天每台白坯布高温定型机可回收废油１８８　ｋｇ，节煤　７，５０　ｋｇ。优化一体化设备的内部结构，设计为可拆　卸的模块化结构，便于升级、维修，从而形成一种适　用于高温定型机油烟废气处理的实用化新技术，适　合在印染企业中推广应用。　１　冷却一高压静电一体化处理工艺　１．１　废气污染源强　涤法吸收、湿法静电法等，但这些方法均存在技术含　量低、废气不能稳定达标、容易引起二次污染、运行　费用高、大部分余热和废油不能回收利用等问题。　１．２　工艺流程　冷却一高压静电一体化高温定型机油烟废气处　理技术的工艺流程见图１。　（１）定型机产生的油烟废气收集后被吸入管　道，进入安装在电机上的离心轮。离心轮的核心部　高温定型是将织物保持一定的尺寸，在一定温　件是由双金属网构成的菱形扁锥体分离器。在电机　第一作者：顾震宇，男，１９７２年生，高级工程师，主要从事环境工程设计和研究工作。　通讯作者。　８５　·　维普资讯 http://www.cqvip.com

环境污染与防治　第３Ｏ卷　第９期　２００８年９月　ｔ………一…、　ｔ………．　　；一一…一ｊ　一……．．．…．ｊ　［ｌ　＝＝二　废油回收ｊ　的高速旋转下，废气中的很大一部分油滴及颗粒物被　分离器拦截，并在离心力的作用下射入油槽。离心轮　中还装有水气雾化喷嘴，高速旋转的离心轮还可以强　Ｉ　——　——＿．　耗的优点。因此，在提高油烟废气净化效率的同时，　也降低了静电设备的运行费用。　（３）各种需要定时清洗的设备均为可拆卸的模　块化组合，既方便了设备日常的清洗维护，也有利于　图１　冷却一高压静电一体化技术工艺流程示意图　化水气雾化效果。离心轮作为前处理装置，可以拦截　大部分粒径较大的油滴和颗粒物，减小后处理设备的　净化压力，也可以延长冷却静电设备的清洗周期；去　除颗粒物后，可以避免冷凝系统被堵塞；离心轮中适　量喷入少量雾化的水气可以减小污染物的比电阻，进　而提高后续静电设备对油烟的捕集率Ⅲ３］；离心轮产生　的水气有增湿作用，可以消除油烟起火的安全隐患。　此离心轮处理装置共采用两个单元。　（２）经离心轮装置处理过的油烟废气经冷却箱　后，再进入蜂窝电场进行预处理。蜂窝电场能承受　１　５００　ｍｇ／ｍ。高浓度的油烟，且工作稳定。其缺点　为功耗大（为板线双区电场的８～１Ｏ倍），且耗用钢　材多，占地面积大。故仅用作预处理＿４］。　蜂窝电场主要构成单元为过滤网、高压导电板、　电场本体、高压穿墙管和接地弹簧。　（３）经蜂窝电场处理过的油烟废气进入板线式　双区（电离段与收集段）高效净化电场（简称板线双　区电场）。废气中的微粒在通过电离器的强力静电　场时被电离并带有正或负电荷。在收集段气流中的　带电微粒被接地板吸引的同时也受到带电板的驱　赶，可以被高效去除。实践经验证明，板线双区电场　回收的废油杂质少、品质好，是定型机油烟废气后处　理的理想设备ｌ＿５］。　板线双区电场主要构成单元为过滤网、电场本　体、高压绝缘子、密封条、高压区导电板通电触头、低　压区导电板通电触头。　（４）处理后的油烟废气通过引风机由排气筒排空。　１．３　工艺特点　（１）采用离心轮装置作为前处理既可以去除部　分油烟、纤维等颗粒物，而且还可以增加气体湿度，　弥补了单纯干法静电设备易堵塞、易起火爆炸、设备　清洗频率高等不足。　（２）静电设备的前端采用蜂窝电场，后端采用　板线双区电场，既充分发挥了蜂窝电场处理高浓度　阵发性油烟废气的优势，又可以利用板线式静电场　对后处理阶段细小油烟粒子特有的高捕捉率、低能　８６　·　这些部件的维修替换。　（４）设备均采用标准法兰连接的组合式结构，具　有可升级性。模块化净化单元可根据不同的净化处理　量及净化率要求灵活组合，单元数量可作适应性调整。　（５）安全系统设计周密，检修门被打开，高压电　源即自动切断；高电压电源精心设计成环氧树脂严　密封闭的单元体，使用安全可靠；采用大型机所运用　的闪络跟踪技术，可配备远程控制系统，大大提高了　运行的安全系数。　２技术分析　２．１　运行效果　将冷却一高压静电一体化技术用于白坯布高温　定型机油烟废气的处理，经过一段时间调试后，进入　稳定运行状态，于２００６年５月通过环保部门监测验　收，高温定型机进、出口油烟废气监测数据见表１。　监测结果表明，在板线双区电场出口油烟、颗粒物的　去除率分别为９５．６　和９８．４％。烟气温度从　１２３。Ｃ冷却到４２。Ｃ，高温定型机油烟废气中的余热　得到了有效利用。　口一表１　冷却一高压静电一体化处理装置油烟废气监测结果　测试指标　监测结果　进口　进口烟气温度／℃　１２３　平均流速／（ｍ·Ｓ＿１）　９．８９　实测烟气流量／（ｒｉｌ。·ｈ　）　１．７１×１０　标态烟气流量／（ｍ。·ｈ　）　１．１５×１０　颗粒物质量浓度／（ｒａｇ·ｍ　）　３１７．０　颗粒物排放速率／（ｋｇ·ｈ＿１）　３．６４　颗粒物去除率／％　９８．４　油烟质量浓度／（ｍｇ·ｍ　）　５７６．５　油烟排放速率／（ｋｇ·ｈ　）　６．６３　油烟去除率／　９５．６　２．２　运行费用　冷却一高压静电一体化高温定型机油烟废气处　理装置装机容量为１８．８５　ｋＷ，按２４　ｈ连续运转，耗　电量为４５２．４　ｋＷ·ｈ／ｄ。　该装置操作管理方便，配备１名兼职管理人员。　ｏ　一　北　１　６　２　２×维普资讯 http://www.cqvip.com

顾震宇等　冷却一高压静电一体化技术在高温定型机油烟废气净化中的应用　原理　通过电子和负粒子捕捉油烟和颗粒物，电场中电子和负　离子可达１亿个／ｃｍ。，电子对油烟有很强的吸附力，使　其带电，带电粒子在电场力的作用下被吸附到阳极上，　因此捕获率非常高。由于静电法设备内部通风空隙大，　因此气体流动阻力小，不需要很高风压的风机　可以达到９０　以上　油烟废气与喷淋水逆流接触，在塔内填料的表面进行气液　接触，气体温度被降低，部分油烟冷凝到水中，还有部分油　烟碰撞后被带到水中。由于油烟不亲水，因此油烟粒子捕　集率较低。故湿式洗涤法去除油烟的效率较低。而且黏附　有油烟的填料层阻力非常大，必须增加抽风机的风压　除油效率　油回收量　般在５Ｏ　～６Ｏ　，最高在７０　左右　每台高温定型机每天回收８Ｏ～１５０　ｋｇ油，其中每天每　每台高温定型机每天回收１Ｏ～２５　ｋｇ油，其中每天每台白坯　台白坯布高温定型机回收油量高达１８８　ｋｇ。油含水量　布高温定型机回收油量约５Ｏ　ｋｇ。油含水量高，品质差，而　少，品质好　且必须加装专门的油水分离器　回收油品质　油品质好，回收再利用价值高。尤其是板线双区电场回　油的含水量较多，色度深、品质差。一般只能用于建筑行业　　］　收的油，纯度和透明度较高，可直接回用于纺织厂生产　脱模，很难回用于生产，再利用价值不高［可有两种回收方式：（１）用水冷换热器，把烟气的温度从　１２３　Ｃ降低到４２℃，回收的热水用于印染生产；（２）先　采用风冷换热器可以回收部分热量，但大部分的热量被喷　用风冷换热器，可以回收５Ｏ　的热能，然后再用水冷换　淋液体和尾气带走，尾气会冒很大的白烟　热器回收剩下的热能　设备电耗为２．５　ｋＷ　设备电耗为５．０　ｋＷ　余热回收　能耗　设备可升级性　维护　二次污染　投资回收期　设备采用电场组合式的结构，具有升级性，用户不必整　体报废原设备，只需再添加１级电场，能满足不断提高　设备结构一次定型，不具备升级性　的环保要求　组合式模块化结构，拆卸方便，便于维修　没有二次污染　设备拆卸不方便，维护困难　产生大量废水，容易产生二次污染　每天每台白坯布高温定型机回收油量高达１８８　ｋｇ，若按　每天每台白坯布高温定型机回收油量约５０　，油品质较差　３．２元／ｋｇ售价计，两年可以回收废气处理工程总投资　若按２．５元／ｋｇ售价计，７年才能回收废气处理工程总投资　若电价以０．７０元／（ｋＷ·ｈ）计，人工工资按３０元／ｄ　计，则运行费用为３４６．７元／ｄ。　２．３　经济效益　高温定型机油烟废气具有很好的处理效果。油烟、　颗粒物的去除率分别达９５．６　、９８．４％。烟气温度　从１２３℃冷却到４２℃，高温定型机油烟废气中的余　热得到了有效利用。　（２）采用冷却一高压静电一体化技术，对于白　坯布而言，每天每台高温定型机回收的废油量为　１８８　ｋｇ，出油品质好，油质纯度和透明度均较高。两　年内可以全额回收废气治理工程总投资，具有很好　的经济效益。　比较了各处理单元的油回收量，结果显示，离心　轮部分油回收量很少，冷凝器油回收量约３０　ｋｇ／ｄ，　蜂窝电场油回收量约９０　ｋｇ／ｄ，板线双区电场油回　收量约７０　ｋｇ／ｄ。由于蜂窝电场是预处理，所以回　收油中杂质较多，油的品质相对板线双区电场差，略　带色度；板线双区电场回收油品质好，油质纯度和透　明度均较高。　根据白坯布生产线实测数据，每台高温定型机油　烟废气量为１７　ｌＯＯ　ｍ３／ｈ，油烟质量浓度为５２６．５　ｍｇ／ｍａ，工作时间２０　ｈ，油烟去除率９５．６　Ａ，则每天回　ｏ收的废油量约１８８　ｋｇ。若废油售价按３．２元／ｋｇ、处理　运行费用按３４６．７元／ｄ、年工作日按３００　ｄ计，则废油　（３）与传统的水喷淋工艺相比，冷却一高压静　电一体化技术在治理高温定型机油烟废气方面优势　明显，具有污染物去除率高、废油和余热回收率高、　设备安全可靠且便于升级、维修的优点，是一种适用　于高温定型机油烟废气处理的实用化新技术。　参考文献　［１］　牟永铭，金鑫，张海明．定型机废气中油烟监测方法探讨［Ｊ］．中　国环境监测，２００７，２３（６）：２５—２７．　回收产生的经济效益为７６　４７０元／ａ。两年内可以全　额回收废气治理工程总投资，具有很好的经济效益。　２．４与传统的水喷淋技术的对比　冷却一高压静电一体化技术与传统水喷淋技术　的对比结果见表２。由表２可见，静电法具有污染　［２］林文川，庄锦烽．染整业定型机废气特性及控制技术［Ｊ］．工业　污染防治，１９９５（５３）：４９—６４．　［３］　裴清清，龙激波．新型湿法离心式油烟净化器及技术经济分析　［Ｊ］．环境工程，２００５，２３（６）：４２—４７．　［４］吴金申，袁小康，刘四平，等．ＪＪＢ系列高频静电油烟净化机及　高频高压开关电源的研制［Ｊ］．中国环保产业，２００１（６）：３４—３６．　［５］　唐黔．小型双区静电除尘器的极配形式及其应用ＦＪ］．工程设计　与应用研究，２０００（３）：ｌＯ一１２．　物去除效率高、油回收量大、冷却效果好、热能可回　收利用、系统阻力小等优点。因此，静电法应该是高　温定型机废气治理技术的探索方向和发展趋势。　３　结　论　［６］姜辉，高华生，李小明，等．循环水净化染整定型机废气的初步　研究［Ｊ１．环境污染与防治，２００８，３０（１）：４１—４３．　（１）冷却一高压静电一体化技术对印染企业的　责任编辑：赵　多　（修改稿收到日期：２００８—０５—１０）　８７　·