離子洗滌異味處理技術在卷煙廠的應用

周俊曉 齊運偉

摘 要：在煙草生產制造過程中，不可避免會產生煙草異味氣體，對廠區周圍的環境質量造成影響，如何妥善處理煙草異味，就成為了卷煙廠面臨的頭等大事。本論文介紹了NJ卷煙廠在主流采用低溫等離子光催化異味處理技術的基礎上，增加的離子洗滌工藝及其基本原理、系統組成和運行情況，為行業內其他卷煙廠在異味處理方面提供參考。

關鍵詞：離子洗滌;卷煙廠;異味處理

一、概況

NJ卷煙廠在對生產規模進行擴建的技術改造項目中，依據國家環保政策要求，將建設一套異味氣體治理系統，利用離子洗滌異味處理技術進行煙草異味的治理。本文將分析治理工藝特點，對工藝流程的設計進行討論。

二、煙草異味污染物特性

（一）異味氣體的復雜性

根據卷煙廠生產工藝流程，可知煙草異味氣體發生源、發生點主要在制絲車間的潤葉、潤梗、切絲、回潮工序;儲絲房加香儲存工序要求恒溫恒濕，霧化時氣味重;煙絲成形的最后工序加香產生刺激性氣味;集中收塵和風力輸送時氣體排空以及生產車間換氣產生的煙草異味。

煙草加工中產生異味的化學物質成分相當復雜，據國內外煙草研究機構表明，煙草異味中含有3000多種不同的物質，煙氣中的異味物質主要成分有：氨、甲醇、非甲烷總烴、丙酮、丁烷、氯乙烯、苯胺類、氯苯類、醋酸、丙烯腈、TVOC等[1]。

（二）異味氣體的特殊性

NJ卷煙廠制絲車間異味主要來自于制絲排潮、制絲除塵以及車間環境除塵的尾氣排放，各工藝段排出異味特性不一致，如下表所示。

三、采用光催化激發離子技術工藝核心原理

光催化激發離子技術是目前全球范圍內最尖端的光催化技術，它利用高強度的寬波幅光子波（100—300nm波長）發生管，并在混合貴金屬催化劑（鈦、銠、銀、Pt白金）的作用下，生成大量的羥基自由基、負氧離子、氣態過氧化氫等高級氧化物質。這些高級氧化物質可以對空氣中的各類化學有機物例如氨、甲醛、硫醇類、非甲烷總烴、臭氣濃度、TVOC等進行高效地的分解與降解作用。

空氣中的氧分子在通過離子發生裝置時，在高能量的作用下而產生大量的原子氧（O）、羥基自由基（-OH）、過氧化氫等高級氧化物。這些高密度的離子群具有極強的活性，迅速與各種有機氣體（VOC）分子碰撞，激活有機氣體的原子界能，并打開VOC氣體分子鏈，并將其降解成二氧化碳和水。羥基自由基（-OH）、過氧化氫正負離子具有極強的氧化能力，其氧化能力是氧氣的上千倍，可以將氨、甲醛、硫醇類、VOC等污染物和其他產生異味的污染物在常溫常壓下迅速氧化，氧化所需時間只在數秒之內。

根據煙草異味特性，尤其是制絲排潮工藝產生的異味氣體高塵、高濕、高溫及高濃度的異味氣體，在處理中如使用單一的離子氧化無法達到要求，為保證異味處理效果，增加一個離子洗滌處理。制絲排潮在風機抽風作用下，異味氣體送入第一段除塵、預處理增濕段，設有循環噴淋裝置和碰撞式分離裝置，可以去除大部分粉塵、粗顆粒及溶解于水的異味物質，處理效率30%左右。經過除塵預凈化后，氣體進入第二段離子氧化段，強氧化離子氣體與異味氣體污染物進行充分混合反應，氧化異味污染物效率在90%以上。最后通過第三段（洗滌還原段），還原離子氧化過程產生部分殘留臭氧，確保排放中無臭氧超標產生二次污染，最后進化后的空氣排放到大氣中[2]。

四、異味處理系統設計

（一）制絲排潮異味處理系統設計

制絲排潮氣體包括烘絲機除塵尾氣，特點：高溫、高塵、高濕及高濃度，是煙草異味中最具代表性的氣體。在其處理工藝包含了前置預冷卻預處理、后置離子洗滌處理等。

前置除塵冷卻預處理系統：第一段（除塵段）設有循環噴淋裝置和特殊的碰撞式分離裝置，使得氣體中含有大量微小的水霧滴，同時它可以去除大部分的粉塵、顆粒物，除塵效率達到90%以上。經過第一段除塵后的異味在風機抽風作用下進入第二段（冷卻塔），冷卻塔的異味從下而上與冷卻噴淋液對流形式接觸，冷卻液噴淋由上而下的過程中在填料的作用下噴淋液的水珠發生數萬次表面積變化，充分吸收異味中熱量，轉移到液體中，水泵將帶有熱量的液體送入熱交換器，在冷卻塔的作用下，將熱量的液體冷卻至常溫再次送入冷卻段水池循環使用。

后置離子洗滌異味處理器：第一段（增濕段）對異味中溶解于水的物質進行洗滌凈化，進入第二段（離子氧化），氧化異味氣體，最后通過第三段（洗滌還原段），還原離子氧化過程產生部分殘留臭氧，確保排放中無臭氧超標產生二次污染。經過離子洗滌處理，效率可達90%以上，排放后的空氣達標排放到大氣中。

（二）制絲除塵、環境除塵異味處理系統設計

在風機抽風作用下把制絲除塵、環境除塵異味送人第一段（除塵增濕段）設有循環噴淋裝置和特殊的碰撞式分離裝置，安裝在離子洗滌器進口法蘭處，目的在除塵設備出現破袋的情況下，可以去除大部分的粉塵和粗顆粒。配有沖洗水池，除塵增濕泵提供必要的壓力以進行持續噴淋，并帶壓力顯示，水泵有空轉保護。

除塵增濕段有兩大功能特點：

首先去除異味中粉塵，對親水的污染物進行洗滌預凈化，其次為第二段離子氧化提供必要的水分子，已延長離子壽命起到決定性作用。經過第一段除塵增濕預凈化后，氣體進入第二段旁通垂直流式（離子氧化段）。旁通垂直流式離子氧化除異味工藝是指采用新鮮空氣通過離子發生器，產生大量的強氧化離子氣體送入一體化離子洗滌異味處理器中與異味氣體形成垂直流方式的充分混合反應。氧化異味中親水性和非親水物質，制絲除塵、環境除塵異味因已經過布袋除塵器除塵，所以異味去除粉塵后異味濃度也大大降低，制絲除塵、環境除塵尾氣濃度約在6000無量綱單位，為了確保異味的處理效果，離子發生量設計參數是處理8000無量綱異味濃度，保證氧化能力達到>120%系數。離子控制系統分成高、中、低三檔離子濃度，根據風量及濃度來實現自動控制調節。

最后通過第三段洗滌還原段，還原離子氧化過程產生部分殘留臭氧，確保排放中無臭氧超標產生二次污染，達到《環境空氣質量標準》GB/3095-2012相關污染物排放標準值。經過離子洗滌異味處理效率達到90%以上，凈化后空氣排放到大氣中，設計排放指標達到GB14554-93惡臭污染物排放標準二級廠界標準和15m排放標準值。

五、結論

本工藝根據煙草企業的特點，結合產生煙草異味的來源，針對不同的生產工藝和環境采用不同的處理流程，核心采用先進的離子洗滌工藝，將離子氧化、洗滌還原等一體化，結構合理，體積較小，同時安全可靠，無須添加任何化學氧化劑，處理效率達90%以上。

參考文獻：

[1]李豎，竹濤，豆寶娟，等.低溫等離子體技術處理煙草臭氣[J].環境工程，2008，26（1）：44-48.

[2]林和健，林云琴.低溫等離子體技術在環境工程中的研究進展[J].環境技術，2005，23（1）：21-44.

作者簡介：周俊曉（1983—），男，漢族，河南許昌人，環境工程碩士，江蘇中煙工業有限責任公司南京卷煙廠環保工程師，從事煙草工業企業環保技術治理與研究;齊運偉（1979—），男，漢族，江蘇中煙工業有限責任公司徐州卷煙廠安全保衛處本科學士，工程師，主要研究方向為環境保護管理。