沥青混合料搅拌设备的沥青烟气处理方法

沥青混合料搅拌设备的沥青烟气处理方法

 

在沥青搅拌设备的热拌生产过程中，高温沥青会在沥青罐的排气口和搅拌罐的排放处产生***量的沥青烟气，不仅会严重影响操作人员的健康，还会对设备和周围环境造成严重污染，影响周围居民的生活。然而，由于沥青混合料搅拌设备的相关标准没有明确规定沥青烟气的无组织排放，受市场关注和设备成本的双重影响，沥青烟气处理中搅拌设备的发展滞后。直到2015年新《环境保护法》颁布，发达地区对沥青搅拌设备的排放提出了更严格的要求，施工企业和生产厂家非常重视沥青搅拌设备烟气的排放控制。

 

1、沥青烟气的组成及危害

 

道路沥青在高温(100℃~190℃)下会释放出对人体和环境有害的沥青烟。它是一种***殊的污染物，主要由液态烃颗粒和气态烃衍生物组成，***部分是0.1 ~ 1 μ m的焦油细雾颗粒，沥青烟气中有近200种有机污染物，主要是多环芳烃和少量氧、氮、硫的杂环混合物。主要有害成分为酚类、蒽萘类和苯并[a]芘。一般石油沥青中苯并[a]芘含量为0.1~27mg/kg，裂解石油沥青中苯并[a]芘含量为4~272mg/kg。苯并[a]芘对皮肤和呼吸系统有很强的致癌作用，是皮肤癌、肺癌、胃癌、食管癌的主要病因之一。沥青烟气对环境和人体健康有着明显的影响，有多种不同的方法对其进行处理和净化，本文将对此进行比较和分析。

 

2、常见的沥青烟气处理方法

 

沥青烟气主要由气体和液体组成，浓度低，成分极其复杂分散，采用一般处理方法难以彻底净化。常见的处理方法如下:

 

1.燃烧方法

 

由于沥青烟气的主要成分是碳氢化合物，可燃物质在极高的温度下直接燃烧，将***分子污染物分解为低分子无害物质，达到净化的目的。实践表明，当燃烧条件稳定，温度达到510℃时，有机废气的排放量******减少。当温度稳定在800℃~1000℃时，烃类燃烧更快、更完全，净化效果理想。同时，添加催化剂可以降低燃烧温度。燃烧法主要有两个影响因素。***，沥青烟浓度越高，越适合燃烧。二、燃烧温度和时间的控制。

 

燃烧法的***点在于净化效果更***，缺点在于成本高、燃烧室和催化床设备昂贵。处理能力为10万m3/h的燃烧净化设备，每年的维护费用约为30万，存在一定的安全隐患。

 

至于沥青搅拌设备，由于有自己的燃烧和干燥系统，可以直接收集沥青烟气，引入干燥筒进行二次燃烧，可以处理***部分沥青烟气。但是很难保证燃烧温度和时间匹配的稳定性，净化效果不稳定，会给设备的燃烧系统带来一定的压力。当温度过高时，还会出现氮氧化物超标的问题，造成二次污染。因此，对于沥青搅拌设备来说，使用自己的燃烧系统进行沥青烟气燃烧具有较***的经济性和较低的投入成本，但处理效果与沥青烟气入口系统的结构设计有很***关系。沥青烟气入口系统均匀稳定，气流和火焰充分混合，燃烧稳定，位置合理，处理效果会更***。

 

2.活性炭吸附法

 

该方法的原理是利用活性炭内部孔隙结构发达、比表面积***的原理，吸附通过活性炭池的烟气颗粒和分子。

 

沥青烟气***先进入废气洗涤塔，沥青烟气中含有的焦油被转移到废气洗涤塔中的液相(吸收剂)中，从而达到净化废气的目的。沥青烟气中的焦油细雾颗粒被水吸附后，基本不溶于水，不会发生反应产生***量新化合物，只会在水面形成浮油。当通过洗涤塔的补水阀补充淡水时，漂浮的焦油会沿着洗涤塔的溢流口流出，并被收集起来进行其他处理。废气经废气洗涤塔处理后，进入活性炭过滤棉进行吸附，较***粒径的污染物被吸附，然后进入活性炭颗粒吸附层。由于活性炭的固体表面存在不平衡的、不饱和的分子吸引或化学强度，当固体表面与气体接触时，可以吸引气体分子，使其集中并保持在固体表面，吸附污染物和气味。废气通过活性炭吸附塔后，净化后的气体在风机的作用下高空排放。

 

活性炭吸附法安全性高，净化效率通常达到70%~80%，但随着活性炭逐渐饱和，净化效率迅速下降，需要定期更换活性炭，造成二次固体废弃物，运行维护成本高。

 

3.低温等离子体净化方法

 

低温等离子体是物质继固体、液体、气体之后的***四种状态。当施加的电压达到气体的放电电压时，气体被分解，产生包括电子、各种离子、原子和自由基的混合物。虽然放电时电子温度很高，但重粒子温度很低，整个系统处于低温状态，所以也叫低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用高能电子、自由基等这些活性粒子在极短的时间内分解污染物，然后进行各种后续反应，达到降解污染物的目的。

 

离子发生器利用高频高压电场和电场作用下的光照射，产生***量粒子，与空气中的氧分子碰撞，形成正负氧离子。光与废气分子的相互作用可以看作辐射场(振荡电场)和电子(振荡偶极子)会聚时的能量交换，改变废气分子的能态，即分子的转动、振动或电子能级发生变化，变化由低能态量子化为高能态。有机挥发性气体与沥青烟分子接触后化学键打开，经过一系列复杂的化学反应，***终生成稳定无害的CO2、H2O等小分子。

 

低温等离子体净化适用于低浓度沥青烟气的净化，正常运行时效率可达80%左右。它可以处理各种成分的混合气体，***别是对苯并[a]芘，对碳-20键***分子有很强的裂解能力，但对某些气味成分的裂解能力较差。

 

4.紫外线光催化氧化净化法

 

紫外光催化氧化反应是指紫外紫外光照射光敏半导体催化剂，激发半导体的价带电子进行价带到导带的带间跃迁，从而产生光生电子(e-)和空穴(h+)。此时吸附在纳米粒子表面的溶解氧捕获电子形成超氧阴离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧离子和水氧化成羟基自由基。但是超氧阴离子和羟基自由基具有很强的氧化性，可以将几乎所有的有机污染物氧化成***终产物CO2和H2O，甚至可以将一些无机污染物彻底分解，没有吸附饱和和二次污染的问题。

 

二氧化钛具有******的化学稳定性、无毒、廉价、易得、正价带电位和负传导电位，是一种理想的光催化剂，也是目前应用***广泛的光催化剂之一。当二氧化钛光催化剂被能量高于其禁带的光照射时，在其内部和表面会产生光生电子和光生空穴。一些光生电子和光生空穴参与光催化反应，而另一些光生电子和空穴会立即复合并以热的形式发射出去。如果二氧化钛中没有电子和空穴俘获剂，储存的光能会在几毫秒内通过光生电子和空穴的复合以热能的形式释放出来，或者以其他形式耗散掉；如果二氧化钛的表面或体相中存在捕集剂或表面缺陷态，可以有效阻止光生电子和空穴的复合，使电子和空穴有效转移，从而在催化剂表面发生一系列氧化还原反应，吸收的光能转化为化学能。

 

5.等离子体光催化结合沥青烟气净化新方法

 

综上所述，没有一种单一的处理工艺可以达到******的处理效果。除了利用燃烧法对沥青混合料烟气进行简单处理外，根据自身设备的***点，针对沥青混合料拌和设备中烟气含量高、气态污染物中烃类物质复杂的***点，提出了一种综合的沥青混合料烟气处理方案，即离子光催化联合净化法，采用喷雾旋风塔水洗+离心除雾+静电除尘+光催化等离子体联合工艺处理废气。

 

废气处理工艺如下:

 

(1)沥青烟进入喷雾旋风塔时，低压高效旋风雾化器喷出极细的水雾，净化效果极佳。当烟雾通过它时，分子和颗粒污染物与液滴碰撞，导致液滴合并。由于油分子和颗粒污染物的表面粘度较高，会被雾滴包裹，体积增***，产生沉降，其中的颗粒分子会被水截留，同时烟气温度会降低到60℃以下，使后续处理过程可以达到更***的处理效果。

 

(2)初步拦截后的沥青烟再次进入离心分离段。采用机械除油技术，利用气体动力净化沥青烟气。利用流体力学的双向流动理论，在叶轮内实现油烟分离。通过改变叶片的角度和形状，颗粒分子碰撞并聚集在叶轮盘和叶片上，通过离心力甩入箱体内壁，通过漏油管流出。

 

3)通过离心分离段后，进入静电油烟去除段。在电晕电极(负电极)和沉淀电极之间施加直流高压，使电晕电极放电，烟气电离，产生***量正负离子。正负离子在向电晕电极和沉淀电极移动的过程中遇到焦油液滴，并对其充电。液滴被电极吸引，烟灰基本被去除。

 

(4)***后进入光催化等离子体工艺段。废气通过设备时，被紫外线和等离子电场分解。同时，光催化和等离子体产生的各种活性自由基和生态氧，在与烟气中的分子碰撞时会发生一系列基本的物理化学反应，将烟气分子的异味气体分解或还原为低分子无害物质。废气中的非甲烷总烃和恶臭气体在高能的轰击和活性物质的氧化作用下被降解去除，***后通过离心风机和烟囱达标排放。

 

沥青烟气二次燃烧与等离子光催化相结合的沥青烟气净化器已在CCCC西部建设的多个SG系列环保站投入使用，经实际检验取得了******的处理效果。***别是沥青烟气通过等离子光催化组合式沥青烟气净化器后，排放指标远低于***家标准。其组合工作模式非常适合沥青搅拌设备的烟气排放工况。前处理装置去除灰尘和焦油物质，后处理等离子光催化装置处理气体分子，达到分解除臭的目的，使用效果深受用户欢迎。