新型制絲主機排潮尾氣處理技術(shù)的研究與應(yīng)用

蘇福彬+張偉+滕明+杜超陽+安浩

摘要：在卷煙生產(chǎn)的制絲線中，干燥和回潮類設(shè)備在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的工藝尾氣，其中不僅含有顆粒物粉塵，還含有異味成分且含塵氣體溫度較高、濕度較大。為滿足工藝除塵、除異味及環(huán)保節(jié)能的要求，實現(xiàn)“環(huán)保型綠色工廠”的建設(shè)目標(biāo)，文章對制絲主機排潮尾氣技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，解決了之前尾氣處理系統(tǒng)存在的管道堵塞、冷凝沉降等問題。

關(guān)鍵詞：卷煙生產(chǎn)；制絲線；主機排潮；排潮設(shè)備；排潮尾氣；尾氣處理系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TS43 文章編號：1009-2374（2016）36-0098-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.049

1 概述

在卷煙制絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，存在著煙絲的回潮與干燥工序，工序中產(chǎn)生了大量的具有較高溫度和濕度的工藝尾氣，這部分氣體不僅含有一定量的顆粒粉塵，也含有煙草處理時揮發(fā)出的氨氣、尼古丁等氣態(tài)揮發(fā)性物質(zhì)（VOCs）。這些含塵的異味氣體若直接排入到大氣中，將嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境，危害人體健康。為了堅持科學(xué)發(fā)展觀的整體要求，推動煙草行業(yè)的清潔生產(chǎn)，防止生態(tài)破壞，保護環(huán)境，必須對煙絲在回潮和干燥工序過程中產(chǎn)生的含塵異味氣體進(jìn)行處理。我司在I區(qū)制絲車間技術(shù)改造項目中，需要對全部烘絲機及烘絲機前SIROX、螺旋蒸梗機及梗絲加料機共計8臺套煙草生產(chǎn)主機設(shè)備生產(chǎn)過程中排出的工藝尾氣配置排潮尾氣處理系統(tǒng)，為此我司對排潮尾氣處理技術(shù)進(jìn)行了細(xì)致的探討和分析，以滿足工藝除塵、除異味及環(huán)保節(jié)能的要求，提升企業(yè)的社會責(zé)任感。

2 處理方式的選擇

目前，新建設(shè)的煙廠項目都規(guī)劃建設(shè)了對含有異味成分工藝尾氣的處理系統(tǒng)，常用的技術(shù)有生物法除異味技術(shù)、離子貓除異味技術(shù)、低溫等離子除異味技術(shù)等。其中，生物法采用的是在潮濕環(huán)境下培植的微生物以廢氣中的有機物為能源，通過自身的新陳代謝工程達(dá)到氧化分解有機異味物質(zhì)去除異味的原理；離子貓技術(shù)采用的是利用活性炭吸附氣體，然后利用加熱器多活性炭上的氣體進(jìn)行脫附，最后使用高壓電場，利用分子共振處理脫附廢氣的原理；低溫等離子技術(shù)是利用脈沖電暈線放電產(chǎn)生的高能電子同廢氣中氣體分子（O2、H2O等）作用而產(chǎn)生豐富的離子和自由基等活性粒子，這些活性粒子與異味污染物分子發(fā)生氧化反應(yīng)生成低毒的無機小分子化合物，從而達(dá)到除異味的目的。經(jīng)過探討分析，表1內(nèi)列舉了以上技術(shù)的投資及運行成本等優(yōu)缺點。

除了表1中列出的各技術(shù)的缺點外，以上技術(shù)對含有顆粒物粉塵的尾氣必須增加除塵系統(tǒng)，凈化后的尾氣才能再進(jìn)行異味成分處理，整個系統(tǒng)能耗非常高。同時，由于尾氣含濕量較大、溫度較高，即使對排潮管道進(jìn)行有效的保溫處理，管道內(nèi)也會發(fā)生冷凝結(jié)露現(xiàn)象，造成尾氣內(nèi)顆粒粉塵的黏附和沉降，從而造成排潮管道易發(fā)生堵塞情況，需定期進(jìn)行清理，增加勞動力輸出。對此，對上述異味處理技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，但基本都是對控制方式的改進(jìn)，不能從根本上解決問題。我司經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)研，發(fā)現(xiàn)了多應(yīng)用于除塵環(huán)節(jié)的節(jié)流式氣液交換器可具備處理異味的作用，并且對溫度和濕度較高的氣體也具有很強的適應(yīng)性。

節(jié)流式氣液交換器是一種基于節(jié)流交換技術(shù)的除塵器，是一種以水作為凈化介質(zhì)的濕式處理設(shè)備，具有可就近處理、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、能耗低、初期投資小、維護保養(yǎng)簡單等特點。該設(shè)備能高效捕集排潮尾氣中的顆粒物粉塵和去除工藝尾氣中大部分的異味成分，氣體凈化效率高，處理后的排潮尾氣在顆粒物粉塵和異味成分方面都能達(dá)到國家的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，并且該系統(tǒng)耗水量小，產(chǎn)生的廢水可直接排入煙廠污水處理系統(tǒng)，且對污水處理系統(tǒng)負(fù)荷幾乎無影響。

3 技術(shù)實現(xiàn)

對此，我司研究了一種以節(jié)流式氣液交換器為核心處理設(shè)備的工藝排潮尾氣處理系統(tǒng)，其主要由節(jié)流式氣液交換器、風(fēng)力平衡裝置、引風(fēng)機、水路系統(tǒng)、進(jìn)風(fēng)管道、外排管道和電控系統(tǒng)等構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

節(jié)流式氣液交換器工藝尾氣處理系統(tǒng)為每一個或若干個相鄰?fù)愋凸に囄矚馀欧劈c單獨就地設(shè)置工藝尾氣處理系統(tǒng)，工藝尾氣的溫度為70℃～100℃，尾氣通過排風(fēng)管道進(jìn)入節(jié)流式氣液交換器，與水進(jìn)行強烈的熱質(zhì)交換，顆粒物粉塵以及水溶性異味成分被水捕集。在系統(tǒng)達(dá)到平衡后，尾氣與水進(jìn)行的是等焓交換，尾氣的溫度下降，總熱量保持不變，一部分顯熱轉(zhuǎn)化為蒸汽潛熱蓄集在尾氣中，未被除去的不溶性異味成分以及水蒸汽在節(jié)流式氣液交換器內(nèi)凝結(jié)，形成冷凝水并與尾氣分離后排出系統(tǒng)，處理后的尾氣排入排潮井。

由于節(jié)流式氣液交換器工藝排潮尾氣處理系統(tǒng)可單獨現(xiàn)場就近布置，減少了系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)管道的長度和復(fù)雜程度，加上良好的保溫效果和合理的管道風(fēng)速設(shè)計，理論上大大降低了含顆粒物粉塵的工藝尾氣在進(jìn)風(fēng)管道冷凝沉降的可能。每套系統(tǒng)在進(jìn)風(fēng)口均設(shè)計了風(fēng)力平衡裝置，由于生產(chǎn)過程中設(shè)備產(chǎn)生的工藝尾氣量是變化的，風(fēng)力平衡裝置能夠隨時調(diào)節(jié)系統(tǒng)補風(fēng)量的大小，使系統(tǒng)的總風(fēng)量在很小的范圍內(nèi)變化，節(jié)流式氣液交換器可穩(wěn)定運行，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，同時使工藝尾氣最終能夠達(dá)標(biāo)排放。

另外，我司就改造前存在的問題針對性地采取一些措施，如每套系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)管道設(shè)計了觀察清洗窗，可隨時觀察管道內(nèi)的情況，以及特殊情況下出現(xiàn)管道堵塞時，可利用觀察清洗窗及時對管道進(jìn)行沖洗清理，沖洗水借用管道傾斜角度進(jìn)入節(jié)流式氣液交換器排放。

4 應(yīng)用效果

在I區(qū)制絲線技術(shù)改造項目完成后的生產(chǎn)線正常生產(chǎn)時，對6000線葉絲烘絲機工藝排潮尾氣處理系統(tǒng)入口和出口的工藝尾氣顆粒物粉塵含量和異味成分含量進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果如表2、表3所示。

由表2、表3可知，系統(tǒng)入口和出口的標(biāo)桿風(fēng)量不同，是由于設(shè)置在系統(tǒng)入口的風(fēng)力平衡裝置補進(jìn)了一部分新風(fēng)。在正常的生產(chǎn)過程中，卷煙廠主機設(shè)備產(chǎn)生的工藝尾氣通過節(jié)流式氣液交換器工藝尾氣處理系統(tǒng)，尾氣中顆粒物粉塵去除率在97%以上，出口平均濃度在10mg/m3以下，臭氣濃度等異味成分的綜合去除率在80%以上，處理效果良好，處理后的工藝尾氣符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）中的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，正常生產(chǎn)幾個月后，通過管道上的觀察清洗窗觀察，進(jìn)風(fēng)管道中并沒有出現(xiàn)含塵氣體冷凝沉降的現(xiàn)象，實現(xiàn)了主機設(shè)備的長期穩(wěn)定運行，可見就地擺放達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。

5 結(jié)語

以節(jié)流式氣液交換器為核心處理設(shè)備的工藝排潮尾氣處理系統(tǒng)對卷煙廠制絲線主機設(shè)備工藝排潮尾氣處理效果良好，處理后能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放。而且該系統(tǒng)能耗低、前期的投資小、占地面積小，后期維護保養(yǎng)簡單、使用成本低，也解決了工藝尾氣長距離輸送在管道中冷凝沉降、堵塞管道影響主機設(shè)備的正常運行的問題，可進(jìn)一步在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。

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作者簡介：蘇福彬（1982-），男，福建龍巖人，龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司工程師，碩士，研究方向：煙草制絲設(shè)備及工藝。

（責(zé)任編輯：王 波）