处理生产农用水带挤出废气的工程应用
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作者:解海祥
摘 要：本文介绍了采用列管冷凝器+油气分离器+干式过滤器处理生产农用水带挤出废气的工程设计实例，并对该套废气处理系统设计、调试、运行情况进行了分析。结果表明：采用该系统处理挤出废气是成功的，只要选取合理的设计参数，配套定期更换与维护保养，该系统能稳定运行，各项指标均可达到现行的排放标准。系统运行的同时还能回收利用，降低生产成本。
关键词：挤出废气 列管冷凝 油气分离 干式过滤 回收
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0042-02
某企业新建年产1000万m农用水带建设项目，根据环保要求和自身环保意识的提高，要求做好配套废气处理。该生产农用水带挤出废气主要污染因子为非甲烷总烃，同时会有较多石蜡油液滴产生，到处渗漏、积液。我方针对该废气特征，采用列管冷凝器+油气分离器+干式过滤器。自该项目建成运行以来，各项指标达标排放。还能回收利用。
1 工程概况
1.1 污染源强分析及设计风量、排放标准
将外购原料 PVC 塑料粒子（环保等级）、石蜡油、色母按照一定的比例搅拌混合后制成塑料粒子放入塑料挤出机内的高效料斗，棉纱经过编织机编织后形成坯带，由牵引机引入塑料挤出机（注塑温度为150℃～170℃），将混合好的原料挤出在坯带表面，形成农用水带。
本项目石蜡油用量为1500t/a，石蜡油由石蜡烃和环烷烃的饱和成份组成，含有微量的芳烃，无味、无嗅，无色透明粘稠液体，沸点为300℃。本项目造粒和挤出温度为150℃～170℃，挤出工序产生一定量的石蜡油废气（以非甲烷总烃计），废气产生量为原料的0.1‰，则非甲烷总烃产生量为 0.15t/a。
该公司塑料挤出线32条用于生产农用水带。分为2套废气处理设备，每套16条，每条上收集罩尺寸为1.0m×0.5m，设计流速为0.5m/s，计算得出风量为900m3/h，设计16条合计风量为15000m3/h。2套设备合计风量为30000m3/h。
该项目非甲烷总烃、颗粒物排放标准参照执行《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572-2015）中新建企业大气污染物排放限值，15m排气筒排放浓度非甲烷总烃为100mg/m3，15m排气筒排放浓度颗粒物为30mg/m3。
1.2 工程设计
根据环保相关要求，结合以往相关项目处理经验，如选用水洗喷淋等会新增废水污染项目、光氧催化或等离子等与废气直接接触带电设备的不安全性，同时也考虑到该废气中所含石蜡油可回收利用[2]。因此设计工艺如下。
挤出废气→列管冷凝器→油气分离器→干式过滤器→离心风机→高空排放
工艺流程说明：利用离心风机负压将挤出废气通过收集罩与支管并入主管，由于该废气温度较高，先进入列管冷凝器，通过泵提把循环水打入列管冷凝器，进行热交换，从而降低废气温度，是废气中的石蜡油凝结成滴，再进入油气分离器，利用离心作用进行油气分离，使油滴顺着设备内壁往下流，废气顺着出口则往上走。最后进入干式过滤器，通过过滤层的高密度性对废气中剩余少量油雾，进行最后过滤净化，然后高空排放。
1.3 主体设备参数
（1）列管冷凝器：尺寸为1.9m×1.2m×3.2m，设备材质为304;两头为进出口，使气体均匀进入冷凝管;中间为最主要的冷凝端，内部配套64根?110不锈钢304管道，规则排列，之间的空隙用于循环水流通;通过用循环水泵GW50-18-30把水箱4.0m×1.5m×1.0m里的循环水泵提入冷凝端下部进水口，对冷凝管中的废气进行冷却，再从冷凝端上部出水口流出进入冷却塔30T/H，循环水冷却后流入水箱中[3]。
（2）油气分离器：尺寸为?1.5×2.6，侧上方水平进口，沿着设备内壁做离心向下运动，油滴因为离心作用甩到设备内壁顺势继续往下流。离心后的废气则通过设备中间的出口直接往上从顶部排出，类似旋风除尘结构，针对处理含油废气，对设备参数进行适当调整，降低锥形高度，提升圆筒高度，出油口采用DN50碳钢闸阀。闸阀出口底部配套一个收集桶。
（3）干式过滤器：尺寸为2.0×1.8×2.0，设备有三道过滤器。过滤材料为高密度蜂窝纸。尺寸大小为880×880×100-5090，木浆纸，木浆纤维，吸油性好，寿命长。一道过滤器为4块该尺寸高密度蜂窝纸，三道共12块。更换周期为1月换一次。设计过滤风速为1.3m/s。
（4）离心风机：是依靠电机传动提高空气压力并输送气体的设备，系统采用4-72型离心风机来带动气体。1台4-72-6.3c，18.5kW。风量为15342～21474m3/h，全压为2908-2303Pa。
（5）管道：系统管道全部選用碳钢，全部使用焊接管道，要求满焊，避免石蜡油跑冒滴漏。
如需法兰连接时，考虑使用硅胶垫，防止渗漏。管道大小采用?600mm、?400mm、?150mm。
1.4 设备特点
（1）采用冷凝+分离+过滤的组合工艺，整个系统实现了净化与回收的过程循环。在运行过程中不产生二次污染，设备投资及运行费用低，回收物料能回用于生产，进一步降低生产成本。 （2）设计时考虑避免水跟废气直接接触，从而避免产生废水。使用水作为冷凝剂，易得，且成本低。可循环实用，定期补加即可。
（3）系统运行时，避免跑冒滴漏。回收的石蜡油非常干净，纯度也较高，可直接用回生产。
（4）采用集中控制系统，运行过程安全稳定、可靠。
2 运行情况
该项目废气处理设施于2018年8月调试完成并投入使用，至今运行已超一年，处理效率稳定、运行成本较低，排放废气各污染因子达到了相应的排放标准的要求。
2.1 运行效果
该废气处理设施运行至今，定期对其进、出口进行监测的结果表明，各污染物指标能稳定达标排放。下列为非甲烷总烃浓度：
2018.08.20 进口：15mg/m3 出口：1.1mg/m3
2019.01.10 进口：25mg/m3 出口：1.5mg/m3
2019.06.04 进口：18mg/m3 出口：1.2mg/m3
2.2 工程经济分析
工程总投资45万元，日常运行费用主要包括更换材料费用、电费、人工费用，电费按运行负荷40kW，功率因子0.75，电费单价1.0元/度，更换材料费用0.6万元/年，电费1万/年，合计为1.6万/年。
3 结语
本文通过对已建成运行的列管冷凝器+油气分离器+干式过滤器处理生产农用水带挤出废气的成功应用案例的研究分析，表明：该废气处理工艺，设定合理的控制参数，通过列管冷凝使废气中的油雾凝结成滴，再利用离心使油气分离，最后通过干式过滤使废气得到最终净化。2套处理设备处理效率能稳定90%以上。通过列管冷凝能回收废气中大部分石蜡油回用与生产。
参考文献
[1] 王纯，张殿印.废气处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社，2013.
[2] 陈殿英，CHENDianYing.低温等离子体及其在废气处理中的應用[J].化工环保，2001，21（3）：136-139.
[3] 潘继红，田茂诚.管壳式换热器的分析与计算[M].北京：科学出版社，1996.
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