印染行業定型廢氣減污降碳技術初探

顧震宇，王蕾豪，繆孝平，陸建海，杜彥磊

（1.浙江省生態環境科學設計研究院；杭州 310000；2.浙江省環境污染控制技術研究重點實驗室，杭州 310000；3.浙江工業大學，杭州 310014；4.湖州市生態環境局長興分局，湖州 313100）

我國印染行業定型廢氣治理技術主要以濕式靜電為主[1，2]，存在有機廢氣凈化效率較低的問題，高華生、陳和平等[1]采用傳統“水噴淋+靜電技術”處理定型廢氣，增加氣/氣換熱回收余熱，設備節能效率超過10%，但從全行業調研情況看，推廣覆蓋率并不大。當前，我國印染行業正處于深度轉型，推動綠色化生產，實現減污降碳是印染行業迫切需要解決的問題。

1 定型廢氣處理技術

定型廢氣具有高溫高濕、成分復雜等特點，處理環節難度較高，現有處理技術可分為回用技術與銷毀技術兩大類。回用技術是指通過改變溫度、壓力或采用吸附劑等物理條件達到分離定型廢氣中顆粒物、油煙及VOCs等污染物的方法，主要包括濕法除塵法、吸附技術、靜電收集法等。銷毀技術是指通過高溫燃燒、光催化分解或生物發酵等使廢氣中的污染物轉化為二氧化碳、水等無害無機物的方法，主要包括燃燒法和光催化法等。

1.1 濕法除塵法

濕法除塵法是一種印染行業常用的清潔技術，通過水泵增壓和噴頭作用，將液體霧化與油煙污染物碰撞接觸，顆粒物被水霧捕獲吸附截留在凈化器內，達到氣固分離的目的。噴淋洗滌通過對煙氣進行噴淋洗滌，氣液直接接觸，可有效地降低煙氣溫度，使油煙顆粒冷凝聚集變大而易脫除，同時溶劑水也可吸收部分可溶性的有機氣體，或通過摻入藥劑提高疏水性物質的溶解度，進而提高廢氣處理效率。濕法除塵法能去除大部分直徑＞2μm的油煙顆粒，凈化后油煙濃度基本能滿足現有排放標準的要求。目前，我國常用噴淋洗滌塔、文丘里除塵器等濕法除塵設備具有造價低廉、運行成本較低、運行穩定和除塵效率高等特點。但濕法除塵法仍存在對直徑＜1μm的次微米顆粒物去除效率較低，廢氣降溫時會產生刺激性氣味等問題。

1.2 吸附法

吸附法是一種去除VOCs的傳統方法，利用風機使定型廢氣通過裝載活性炭、沸石分子篩等材料的吸附裝置分離廢氣中的有害成分。目前，我國印染行業一般選用活性炭做為吸附劑，這是因為活性炭可以有效吸附定型廢氣中的VOCs成分，吸附效果較好，而且吸附飽和的活性炭在高溫條件下能夠脫附再生，活性炭可進行重復利用，同時活性炭表面吸附的有害物質能夠在高溫條件下催化燃燒轉化成二氧化碳、水蒸氣等無害物質排放。但活性炭吸附法存在運行成本較高、運行管理不到位等問題。謝開光、付智明等[2]在原有濕式靜電處理的基礎上增加了活性炭吸附、再生和催化氧化處理單元，顆粒物和有機廢氣的去除效率分別提高15%和13%。

1.3 靜電收集法

靜電收集法利用顆粒物經過靜電場后獲得荷電，形成荷電顆粒物，在電場力的作用下，向集塵極移動而被捕獲。其完成需要具備2個條件：（1）有直流高壓電源產生的不均勻強電場；（2）廢氣中需含有自由電子。根據極板是否使用水清洗，靜電收集法可分為干式和濕式兩種。

干式靜電除塵器制造簡單，凈化效率高、運行費用低[3]且不產生廢水，不足之處在于電極易被油性物質黏附，造成極板結垢，導致放電效果差；電極短路時（主要是廢氣中的纖維所致）容易造成黏附在電極表面的油性物質著火，發生火災甚至爆炸。一般印染定型廢氣中纖維含量較低時，采取干式靜電處理法。濕式靜電除塵器的極板表面具有水膜，難以使黏附性油脂積聚，而且無顆粒物逸散現象，但需考慮洗滌廢液的處理。靜電處理方式去除效率高且操作壓損小，附帶有去除腐蝕性、毒性、少量臭味廢氣的功能，其在定型廢氣處理中的應用越來越廣。

1.4 燃燒法

燃燒法是指借助燃油等助燃物質燃燒釋放的熱量完全分解定型廢氣中的VOCs，使其轉化為CO2、水蒸氣等，實現無害化處理。研究表明，定型廢氣平均氧含量為21%，而且廢氣中約98%的油煙顆粒具有可燃性[4]，故定型廢氣可通過燃燒法實現廢氣的無害化處理。

燃燒法可以分為直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法，三種燃燒法對定型廢氣的凈處理效率均可達到95%以上[5]，處理后廢氣滿足印染行業廢氣排放標準。同時，燃燒法在處理廢氣的過程中會釋放大量反應熱，可進行能量的回收利用。

直接燃燒法適用于風量相對較小的廢氣，廢氣中可燃組分濃度過低時需要添加助燃劑。

催化燃燒法對廢氣成分組成要求較高，如在染色、印花等環節中使用了含硫染劑或助劑，需先經過預處理后再進行催化燃燒，避免催化劑中毒等情況。

由于印染定型廢氣濃度相對較低，在濕式靜電法能滿足處理需求的情況下，企業沒有追求更高去除效率的需求，因此當前利用燃燒法處理印染定型廢氣的案例并不多見。

1.5 光催化氧化法

光催化氧化法是指在特定波長的照射下，光化學性能材料激發生成·OH，催化氧化定型廢氣中VOCs及油煙顆粒成分，使其完全礦物化、無害化。該方法適用于風量大、廢氣濃度高及穩定性較強的有害廢氣。章文斌、王玲玲等[6]在原有濕式靜電處理的基礎上，增加了光氧催化裝置，非甲烷總烴排放濃度在原基礎上下降了60%左右。光催化氧化法在廢水處理中得到廣泛運用，但該方法在廢氣處理中的使用受到催化劑制備、工藝參數優化等問題限制，其在廢氣處理中的應用大多處于實驗室的小試階段，國內應用實例較少。

回用技術在減少定型廢氣中污染物排放的同時，在一定程度上可以提高資源的回收利用效率，但是部分技術運行能耗較高。在減污的同時，也需要考慮運行能耗，降低碳排放量。銷毀技術可以有效降低VOCs的排放，但其生成產物二氧化碳排會放到大氣中，同時部分廢氣在燃燒過程中因溫度太高會生成中間污染物，如二噁英等，增加了污染物種類。銷毀技術運行成本較高，在減污過程中常伴有電加熱、燃氣、燃油助燃等情況存在，大幅增加了二氧化碳的排放。在使用銷毀技術處理印染行業廢氣時，應提高廢氣處理效率，降低污染物的排放，同時通過余熱回收利用，提高熱回收效率，降低企業能耗以及天然氣的使用。

2 余熱回收方式

定型廢氣具有高溫、排放量大等特點，廢氣攜帶大量熱能，若不加以利用，將造成巨大的能源浪費。目前，定型廢氣余熱回收方式主要是氣/氣換熱與氣/水換熱兩種方式。

2.1 氣/氣換熱

氣/氣換熱方式是目前我國應用最廣泛的定型廢氣余熱回用方式。氣/氣換熱方式是指從換熱器熱端進入的定型廢氣與冷端進入的冷空氣在換熱器中無接觸完成熱交換的過程。高溫廢氣降溫后，廢氣中的油脂等污染因子轉化為較大顆粒物[7]，有利于后續的廢氣處理工作。同時，冷空氣經過換熱過程，溫度升高至100℃—120℃，可將其做為定型機作業所需的潔凈干熱風，從而降低定型作業的能耗，達到節能的目的。

2.2 氣/水換熱

氣/水換熱方式是指利用高溫定型廢氣加熱管式換熱器中通入的冷水，實現熱交換過程。加熱后的熱水可做為生活用水或投入印花、染色與漂洗等生產過程。龔海華、陳亢利等[8]利用氣/水換熱器回收定型廢氣余熱，每臺裝置每日可生產60℃冷卻水110t，可減少企業550kg煤用量。

3 定型廢氣處理存在的問題

水噴淋/冷卻+靜電技術是當前印染定型廢氣處理的主流技術，但在實際運行過程中，依舊存在較多問題，具體如下：

（1）靜電收集法對熱定型過程排放的油煙和顆粒物有較好的處理效果，但對VOCs、臭氣濃度等污染因子的去除效果不佳。

（2）定型機的耗能占整個染整加工過程的60%以上，一臺定型機每天耗能折算標煤為8—10t，但是定型織物僅用到總能耗的30%[9]。目前常用的靜電處理工藝適用于處理低溫廢氣，而定型過程產生的廢氣溫度較高，因此需要消耗能源對煙氣進行降溫，大部分的熱能通過排風排入空氣中，能耗利用率低。部分回收煙氣余熱的靜電處理工藝，受未凈化煙氣油煙影響，易造成換熱器管道堵塞等問題，實際運行效果差，推廣難度大。

4 建議與展望

探索更高效的印染定型廢氣治理技術、提升VOCs去除效果、提高余熱回收效率，對實現印染行業減污降碳具有重要意義。基于對印染行業定型廢氣處理存在的問題，結合其他行業先進減污降碳技術，可嘗試改進常規蓄熱式燃燒裝置來處理高溫定型廢氣。

（1）將定型機產生的高溫廢氣進行收集過濾后通過管道連接進入RTO，將原用于定型機加熱的部分天然氣用于RTO加熱，將燃燒室加熱到760℃以上，高效處理油煙及VOCs廢氣。

（2）燃燒后的煙氣通過爐膛取熱以氣/氣換熱方式加熱新鮮冷空氣，使其達到150℃—200℃用于定型機烘箱，其余熱煙氣則經過蓄熱室熱交換后排放。

（3）建議配備3個RTO，在提高排氣余熱利用效率的同時，也能避免蓄熱室切換過程中蓄熱室內殘留的未處理廢氣直排。從技術角度分析，通過改進RTO工藝并充分應用余熱回用系統對實現印染行業定型廢氣的減污降碳具有可行性。