廢塑料造粒廢氣處理的工程應用

解海祥

摘 ? 要：介紹了采用二級噴淋塔+光氧催化氧化設備+活性炭吸附床處理生產廢塑料造粒廢氣的工程設計實例，并對該套廢氣處理系統設計、調試、運行情況、檢測結果進行了分析。結果表明：采用該系統處理造粒廢氣是成功的，只要選取合理的設計參數，配套定期更換與維護保養，該系統能穩定運行，各項指標均可達到現行的排放標準。本設計案例可為廢塑料造粒廢氣處理領域提供工程技術借鑒和參考。

關鍵詞：造粒廢氣 ?噴淋 ?光催化 ?活性炭吸附

中圖分類號：X701 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0078-02

某企業根據市場需求，投資新建10條廢塑料再加工生產線年回收3萬t廢舊塑料的生產能力。根據環保要求和自身環保意識的提高，要求做好配套廢氣處理。該廢塑料造粒廢氣主要污染因子為非甲烷總烴和顆粒物，同時會有廢油產生。針對該廢氣特征，采用二級噴淋+光氧催化+活性炭吸附。至該項目建成運行以來，各項指標達標排放。

1 ?工程概況

1.1 污染源強分析及設計風量、排放標準

本項目廢塑料品質較好，無需清洗或漂洗。園區內的廢塑料也由拆解企業清洗完畢。外購的廢塑料首先采用人工揀選，將其中的夾雜物挑選出來，然后進行分類，挑選出來的大塊料需采用破碎機進行破碎（采用干法破碎技術），其它的粒料、小塊料等可直接進入造粒生產線的料斗進行混合，混合后將原料加熱（采用電加熱），使之呈熔融狀態，然后在擠出機的強力機械擠壓作用下呈條糊狀輸出，由牽引機（和擠出機、切粒機配套）牽引出線狀塑膠條，部分廢塑料由于含有少量雜質，因此在擠出過程中需通過濾網除掉其中的雜質，牽引出的塑膠條再通過一段水槽冷卻后送造粒機造粒，最后經檢驗合格后包裝入庫，即成為各類再生塑料粒子。

本項目造粒總生產能力約28885t/a，造粒產品限定為PVC、PVDC、PP和PE等塑料粒子。具體產量分布為：年產PP（專用）粒子6900t，年產PVC硬料粒子7500t、PVDC等粒子885t，年產PE粒子9600t、年產PP粒子4000t。

塑料再生過程中廢氣污染主要集中在造粒階段。廢塑料再造粒過程中，由于要使廢塑料處于熔融狀態，在此過程中，通常塑料聚合物單體或添加劑、塑化劑、防老劑、穩定劑等有少量揮發，從螺桿擠壓機孔隙間逸出，PVC硬料中塑化劑含量低于5%，PP、PE和PVDC中無塑化劑。

該公司擁有10條造粒擠出流水線。每條造粒線收集口有3個，設計風量為3500m3/h，分為2套廢氣處理設備，每套配套5條造粒流水線，每套廢氣處理設備設計風量為17500m3/h。2套合計為35000m3/h。

該項目非甲烷總烴、顆粒物排放標準參照執行《合成樹脂工業污染物排放標準》（GB31572-2015）中新建企業大氣污染物排放限值，15m排氣筒排放濃度非甲烷總烴為100mg/m3，15m排氣筒排放濃度顆粒物為30mg/m3。

1.2 工程設計

根據環保相關要求，結合以往相關項目處理經驗，如選用RCO、RTO或等離子設備，由于該廢氣中存在較多廢油，容易粘再設備內壁或管道，存在較大安全隱患。因此設計工藝如下：造粒廢氣→二級噴淋→光氧催化→活性炭吸附→離心風機→高空排放。

工藝流程說明：利用離心風機負壓將造粒廢氣通過收集罩與支管并入主管，由于該廢氣溫度較高和廢氣中含油較多，先進入一級噴淋，通過循環泵把循環水通過噴淋頭使水氣進行充分接觸，降低廢氣溫度和廢氣中的含油量，然后進入二級噴淋，通過循環泵把循環水通過噴淋頭使廢氣進一步凈化，然后進入光催化氧化設備[2]，通過紫外光在催化劑的作用下，分解有機氣體，最后進入活性炭吸附床，利用活性炭強大的表面吸附能力使廢氣得到最終凈化，然后15m高空達標排放。

1.3 主體設備參數

（1）二級噴淋塔：尺寸為2.0m×6.0m，2套，設備材質為不銹鋼304;每套噴淋塔內共有3套旋流板，每層旋流板配套0.5m高的填料球，其中2層旋流板上方配套噴淋頭，最上面一層旋流板為除霧層。噴淋塔水箱外置，尺寸為4.0×1.5×1.2m。通過用循環水泵GW50-18-30-3kW把水箱里的循環水泵提入噴淋塔，通過噴淋頭散出，利用填料球所在空間內，增加水氣接觸。之后塔底收集流回水箱，水箱內由隔油過濾作用，定期清理水箱內的浮油等[3]。

（2）光氧催化設備：尺寸為2.00×1.80×1.80，燈管數為160支，催化層3層。催化層為鋁質蜂窩狀網表面附著二氧化鈦催化劑。光催化設備內部前面配有1層鋼絲網，后面配有1層過濾網。

（3）活性炭吸附床：尺寸為4.0m×2.0m×2.0m，床體四周有保溫層，空箱的過濾風速為<1.0m/s，需每套吸附床處理風量為18000m3/h。每個吸附床需要配套2.0m3的蜂窩狀活性炭，活性炭規格為100mm×100mm×100mm，壁厚0.5～0.6mm，小孔徑，體密度450kg/m3，脫附溫度<120℃，風阻<450Pa，吸附碘值>800。更換周期為3個月換一次。

（4）離心風機：是依靠電機傳動提高空氣壓力并輸送氣體的設備，系統采用4-72型離心風機來帶動氣體。1臺4-72-8C，22kW。風量為17463-22435m3/h，全壓為2478～2390Pa。

（5）管道：系統管道全部選用不銹鋼304，全部使用焊接管道，要求滿焊，避免廢油跑冒滴漏。如需法蘭連接時，考慮使用硅膠墊，防止滲漏。管道大小采用?700mm、?300mm、?150mm等。

1.4 設備特點

（1）采用二級噴淋+光催化+活性炭吸附的組合工藝，整個系統實現了廢氣有效的凈化過程。（2）設計時考慮避免火、高溫跟廢氣直接接觸。使用水作為噴淋液，易得，且成本低。定期清理水箱浮油即可。（3）系統運行時，避免跑冒滴漏。（4）采用集中控制系統，運行過程安全穩定、可靠。

2 ?運行情況

該項目廢氣處理設施于2018年5月調試完成并投入使用，至今運行已超1年，處理效率穩定、運行成本較低，排放廢氣各污染因子達到了相應的排放標準的要求。

2.1 運行效果

該廢氣處理設施運行至今，定期對其進、出口進行監測的結果表明，各污染物指標能穩定達標排放。2018.05.15的廢氣處理系統一進口45mg/m3，出口2.1mg/m3;廢氣處理系統二進口41mg/m3，出口1.9mg/m3。2018.11.12廢氣處理系統一進口32mg/m3，出口1.6mg/m3;廢氣處理系統二進口29mg/m3，出口1.8mg/m3。2019.06.29廢氣處理系統一進口36mg/m3，出口3.1mg/m3;廢氣處理系統二進口35mg/m3，出口2.5mg/m3。

2.2 工程經濟分析

工程總投資65萬元，日常運行費用主要包括更換材料費用、電費、人工費用，電費按運行負荷66kW，功率因子0.75，電費單價1.0元/度，電費1.5萬/年，更換費用3.0萬元/年，合計為4.5萬/年。

3 ?結語

本文通過對已建成運行的二級噴淋+光催化+活性炭吸附處理造粒廢氣的成功應用案例的研究分析，表明：該廢氣處理工藝，設定合理的控制參數，通過二級噴淋對廢氣進行水洗，然后通過光催化對有機廢氣進行初步分解，最后通過活性炭吸附，使廢氣得到最終凈化。2套處理設備處理效率能穩定90%以上。

參考文獻

[1] 王純，張殿印，王海濤，等.廢氣處理工程技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2012.

[2] 張志偉，蔡少卿，吳磊，等.光催化氧化/吸收工藝處理垃圾焚燒發電廠惡臭廢氣[J].能源環境保護，2012（5）.

[3] 樊元生，易斌.注冊環保工程師專業考試復習教材：大氣污染防治工程技術與實踐[M].北京：中國環保產業，2017.