熱潔爐脫附尾氣處理工程實例

1 項目概況

廣東佛山某壓力容器有限公司因擴建新增1 臺熱潔爐，用于脫除噴漆、噴粉次品及掛具表面的涂料。熱潔爐由兩個相對獨立的加熱系統以及溫度，煙霧控制系統組成。加熱系統將爐腔加熱到450℃范圍內。爐溫是階梯式上升，上升速度由電腦計算和控制，使次品或掛具表面有機物逐步分解成碳氫化合物可燃氣體，進入二次廢氣燃燒系統。當分解物（廢氣）進入二次燃燒系統經750～1150℃高溫分解后通過熱潔爐排氣口排放。由于次品工件或掛具上的有機物在高溫分解中會產生尾氣，主要污染物為粉塵顆粒物、非甲烷總烴以及臭氣，同時伴有少量的油煙產生，對周邊企業生產及廠區內外環境造成不良的影響。

2 煙氣排放量、原始濃度

2.1 煙氣排放量

本項目廢氣經熱潔爐排煙管上部的2 個接受罩收集，罩口尺寸為φ550mm，結合《簡明通風設計手冊》局部排風罩的設計要求，廢氣治理設施的設計風量取5000Nm3/h。

2.2 原始濃度

項目環評編制階段，由第三方廣東順德環境科學研究院有限公司實驗室對廢氣污染物排放情況進行了監測，報告編號為W081703，煙氣排放量和原始濃度見表1。

表1 項目熱潔爐廢氣原始濃度檢測結果

3 廢氣治理工藝

3.1 廢氣治理工藝

本項目設計將熱潔爐脫附廢氣（廢氣量5000Nm3/h）由業主原有8 條40m 長DN150mm 的SUS310S 耐高溫管道并聯輸送至樓頂，并經過換熱器+旋流板洗滌塔+高效除霧器+活性炭吸附裝置處理，最后經引風機引至排氣筒達標排放。具體工藝流程見圖1。

圖1 廢氣治理工藝流程

3.2 廢氣處理工藝流程說明

3.2.1 預處理系統

高溫廢氣（約250℃）在引風機的負壓抽風下進入管式換熱器中，管式換熱器內均勻分布許多傳熱性能良好的傳熱管，高溫廢氣的熱量通過傳熱管傳到傳熱管外壁流動著的溫度較低的水，水溫隨著流動途徑而升高，最后流出換熱器，從而達到廢氣降溫的目的。從換熱器流出的熱水進入到冷卻塔中，通過冷卻塔進行散熱，回復到最初的水溫，然后再次回用到設備中。

經過管式換熱器降溫后的廢氣切向進入到旋流板塔中，廢氣由塔下部向上流動，氣流通過旋流板葉片的導向作用產生旋轉和離心運動，同時葉片上逐板下流的吸收液被噴射成細小的霧滴，使氣液之間形成很大的表面積，從而大大提高了吸收效率。上層吸收液經旋流離心作用進入邊緣的集液槽流向下一層旋流板塔踏板，再次被氣流霧化而進行下一層吸收作用。由于高溫氣體與常溫吸收液充分直接接觸，使氣體熱量轉移到液體中，同時廢氣中的可溶性有機物和顆粒被水霧粘附，達到較好的降溫和除塵的目的。廢氣從旋流板洗滌凈化塔出來后，氣流方向由下往上猛然轉為由上往下進入高效除霧器內，氣流的方向忽然改變，在慣性力及內設除霧板的作用下，氣流中的水霧被分離出來，達到除霧的目的，保護后續的治理設施能長期高效穩定運行。

3.2.2 預處理系統

經高效除霧器除霧后的氣體進入蜂窩活性炭吸附裝置中，活性炭吸附有機污染物的主要原理為活性炭(吸附劑)由于具有疏松多孔的結構特征，比表面積很大，當它與有機污染物(吸附質)接觸時，產生強烈的相互作用力——范德華力，有機污染物被吸附于活性炭的孔道的表面上，氣體得到凈化。當其吸附了一定量的污染物質后會達到飽和，從而降低了吸附性能，甚至完全失效。失效的廢舊活性炭須由廠方負責交有資質的單位外運處置。經活性炭吸附處理后的有機廢氣可達標排放。

4 主要設備材料及參數

收集罩：規格D550×H250mm，材質SUS310s，數量2 個。

收集管道：規格D150mm，材質SUS310s。

管式換熱器：規格1450×1360×870mm，煙氣溫降250℃→70℃，冷卻水流量57m3/h，水溫升：32℃→37℃，設備阻力300Pa，材質Q235A，數量1 臺。

冷卻塔1#：型號LKT-125L，流量97.5m3/h(27℃)，85m3/h(28℃)，規格Φ2900×2555mm，功率2.2kW，數量1 臺；循環水泵：型號GD100-32-15kW，流量60～120m3/h，揚程34～26m，功率15kW，數量1 臺。

旋流板塔：尺寸Φ1000×H4500mm，空塔速度1.77m/s，設備阻力600Pa，噴淋水量7.5m3/h，液氣比1.5L/m3，循環水箱容積：2m3，殼體材質Q235A；內設2 層旋流板和1 層除霧板，噴淋系統，循環水箱。

噴淋水泵：型號GD40-15-1.1kW，流量7.2～15.6m3/h，揚程17.5～12m，功率：1.1kW，數量1 臺。

冷卻塔2#：型號LKT-15L，流量11.7m3/h(27℃)，10.3m3/h(28℃)，規格Φ1195×H1415mm，功率0.37kW。

數量1 臺；循環水泵：型號GD40-15-1.1kW，流量7.2～15.6m3/h，揚程17.5～12m，功率1.1kW，數量1 臺。

高效除霧器：規格D1.0×2.1m，壓損200～300Pa，材質Q235A，數量1 臺。

活性炭吸附裝置：規格1800×1300×1200mm，吸附面積1.2m2，炭層厚度約300mm，過濾速度1.16m/s。

設備阻力600Pa，材質Q235A，數量1 臺。

離心風機：型號4-72NO4.5A-7.5kW，風量5712Nm3/h，風壓2554Pa，轉速2900rpm，功率7.5kW，數量1 臺。

煙囪：規格D500mm，材質Q235A，數量1 座；取樣平臺：規格1.0×1.0×2.0m，數量1 座。

配電系統：采用負壓變頻控制，設遠程控制開關，數量1 套。

5 運行結果

5.1 污染物監測數據

項目驗收階段，由第三方廣東順德順冠檢測有限公司對非甲烷總烴進行了監測，報告編號為S20D110001，處理前后廢氣中非甲烷總烴與臭氣的濃度見表2。

表2 項目熱潔爐廢氣處理前后檢測結果

5.2 處理效果及投資運行費用

采用“管式換熱+旋流洗滌+高效除霧+活性炭吸附”處理該項目廢氣，非甲烷總烴凈化效率達到86%，其排放濃度滿足《大氣污染物排放限值》（DB44/27-2001）表2（第二時段）二級標準；臭氣濃度凈化效率達到68.4%，其排放濃度滿足《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）中表1 二級新擴改建標準。

項目投資主要為換熱器、旋流洗滌塔、高效除霧器、活性炭吸附裝置、冷卻塔及水泵、輸送管道和電氣控制系統的設備投資和安裝，總額約24 萬元。系統運行主要是離心風機和冷卻塔、水泵消耗的電力產生的費用，處理廢氣量為5000Nm3/h，電耗27.27kWh，電價按0.7 元/kWh，即處理1m3廢氣的費用僅為3.8×10-3元。