废塑料造粒废气处理的工程应用
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摘 要：介绍了采用二级喷淋塔+光氧催化氧化设备+活性炭吸附床处理生产废塑料造粒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、检测结果进行了分析。结果表明：采用该系统处理造粒废气是成功的，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。本设计案例可为废塑料造粒废气处理领域提供工程技术借鉴和参考。
关键词：造粒废气 喷淋 光催化 活性炭吸附
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0078-02
某企业根据市场需求，投资新建10条废塑料再加工生产线年回收3万t废旧塑料的生产能力。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。该废塑料造粒废气主要污染因子为非甲烷总烃和颗粒物，同时会有废油产生。针对该废气特征，采用二级喷淋+光氧催化+活性炭吸附。至该项目建成运行以来，各项指标达标排放。
1 工程概况
1.1 污染源强分析及设计风量、排放标准
本项目废塑料品质较好，无需清洗或漂洗。园区内的废塑料也由拆解企业清洗完毕。外购的废塑料首先采用人工拣选，将其中的夹杂物挑选出来，然后进行分类，挑选出来的大块料需采用破碎机进行破碎（采用干法破碎技术），其它的粒料、小块料等可直接进入造粒生产线的料斗进行混合，混合后将原料加热（采用电加热），使之呈熔融状态，然后在挤出机的强力机械挤压作用下呈条糊状输出，由牵引机（和挤出机、切粒机配套）牽引出线状塑胶条，部分废塑料由于含有少量杂质，因此在挤出过程中需通过滤网除掉其中的杂质，牵引出的塑胶条再通过一段水槽冷却后送造粒机造粒，最后经检验合格后包装入库，即成为各类再生塑料粒子。
本项目造粒总生产能力约28885t/a，造粒产品限定为PVC、PVDC、PP和PE等塑料粒子。具体产量分布为：年产PP（专用）粒子6900t，年产PVC硬料粒子7500t、PVDC等粒子885t，年产PE粒子9600t、年产PP粒子4000t。
塑料再生过程中废气污染主要集中在造粒阶段。废塑料再造粒过程中，由于要使废塑料处于熔融状态，在此过程中，通常塑料聚合物单体或添加剂、塑化剂、防老剂、稳定剂等有少量挥发，从螺杆挤压机孔隙间逸出，PVC硬料中塑化剂含量低于5%，PP、PE和PVDC中无塑化剂。
该公司拥有10条造粒挤出流水线。每条造粒线收集口有3个，设计风量为3500m3/h，分为2套废气处理设备，每套配套5条造粒流水线，每套废气处理设备设计风量为17500m3/h。2套合计为35000m3/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RCO、RTO或等离子设备，由于该废气中存在较多废油，容易粘再设备内壁或管道，存在较大安全隐患。因此设计工艺如下：造粒废气→二级喷淋→光氧催化→活性炭吸附→离心风机→高空排放。
工艺流程说明：利用离心风机负压将造粒废气通过收集罩与支管并入主管，由于该废气温度较高和废气中含油较多，先进入一级喷淋，通过循环泵把循环水通过喷淋头使水气进行充分接触，降低废气温度和废气中的含油量，然后进入二级喷淋，通过循环泵把循环水通过喷淋头使废气进一步净化，然后进入光催化氧化设备[2]，通过紫外光在催化剂的作用下，分解有机气体，最后进入活性炭吸附床，利用活性炭强大的表面吸附能力使废气得到最终净化，然后15m高空达标排放。
1.3 主体设备参数
（1）二级喷淋塔：尺寸为2.0m×6.0m，2套，设备材质为不锈钢304;每套喷淋塔内共有3套旋流板，每层旋流板配套0.5m高的填料球，其中2层旋流板上方配套喷淋头，最上面一层旋流板为除雾层。喷淋塔水箱外置，尺寸为4.0×1.5×1.2m。通过用循环水泵GW50-18-30-3kW把水箱里的循环水泵提入喷淋塔，通过喷淋头散出，利用填料球所在空间内，增加水气接触。之后塔底收集流回水箱，水箱内由隔油过滤作用，定期清理水箱内的浮油等[3]。
（2）光氧催化设备：尺寸为2.00×1.80×1.80，灯管数为160支，催化层3层。催化层为铝质蜂窝状网表面附着二氧化钛催化剂。光催化设备内部前面配有1层钢丝网，后面配有1层过滤网。
（3）活性炭吸附床：尺寸为4.0m×2.0m×2.0m，床体四周有保温层，空箱的过滤风速为<1.0m/s，需每套吸附床处理风量为18000m3/h。每个吸附床需要配套2.0m3的蜂窝状活性炭，活性炭规格为100mm×100mm×100mm，壁厚0.5～0.6mm，小孔径，体密度450kg/m3，脱附温度<120℃，风阻<450Pa，吸附碘值>800。更换周期为3个月换一次。
（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4-72-8C，22kW。风量为17463-22435m3/h，全压为2478～2390Pa。 （5）管道：系统管道全部选用不锈钢304，全部使用焊接管道，要求满焊，避免废油跑冒滴漏。如需法兰连接时，考虑使用硅胶垫，防止渗漏。管道大小采用?700mm、?300mm、?150mm等。
1.4 设备特点
（1）采用二级喷淋+光催化+活性炭吸附的组合工艺，整个系统实现了废气有效的净化过程。（2）设计时考虑避免火、高温跟废气直接接触。使用水作为喷淋液，易得，且成本低。定期清理水箱浮油即可。（3）系统运行时，避免跑冒滴漏。（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5月调试完成并投入使用，至今运行已超1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、出口进行監测的结果表明，各污染物指标能稳定达标排放。2018.05.15的废气处理系统一进口45mg/m3，出口2.1mg/m3;废气处理系统二进口41mg/m3，出口1.9mg/m3。2018.11.12废气处理系统一进口32mg/m3，出口1.6mg/m3;废气处理系统二进口29mg/m3，出口1.8mg/m3。2019.06.29废气处理系统一进口36mg/m3，出口3.1mg/m3;废气处理系统二进口35mg/m3，出口2.5mg/m3。
2.2 工程经济分析
工程总投资65万元，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66kW，功率因子0.75，电费单价1.0元/度，电费1.5万/年，更换费用3.0万元/年，合计为4.5万/年。
3 结语
本文通过对已建成运行的二级喷淋+光催化+活性炭吸附处理造粒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，通过二级喷淋对废气进行水洗，然后通过光催化对有机废气进行初步分解，最后通过活性炭吸附，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。
参考文献
[1] 王纯，张殿印，王海涛，等.废气处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社，2012.
[2] 张志伟，蔡少卿，吴磊，等.光催化氧化/吸收工艺处理垃圾焚烧发电厂恶臭废气[J].能源环境保护，2012（5）.
[3] 樊元生，易斌.注册环保工程师专业考试复习教材：大气污染防治工程技术与实践[M].北京：中国环保产业，2017.
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