CN102872671B - 一种沥青废气的净化方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沥青废气的净化方法及其装置，沥青废气净化方法运用降温冷凝、物理分离、低温等离子技术，能快速、高效、彻底地净化沥青烟气中的油污、烟雾、灰尘微粒、有害气体、细菌、病菌、异味等，排放达标气体。沥青废气净化装置达成了四个目的，分别为：沥青焦油回收、以废治废低成本运行、余热回收供热水及沥青废气净化。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术，尤其涉及一种沥青废气的净化方法及其装置。
背景技术
沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，呈液态、半固态或固态。主要分为天然沥青、石油沥青、页岩沥青和煤焦油沥青。沥青由于其产品性质稳定、耐高温、可燃性，在很多行业中有广泛的应用，如碳纤维、耐高温材料、防腐、防水、绝缘等。生产上述产品的过程中，需对沥青进行加热、输送并制成满足各种工艺要求的沥青类混合料。在此工艺过程中，会产生大量的沥青烟气及粉尘。
沥青废气包含沥青烟气，上浮的尘颗粒和油颗粒。沥青废气含有多种有机物，包括碳环烃、环烃衍生物及其它化合物，有不少对人身健康有危害作用，且大多是致癌和强致癌物质，如苯并芘、苯并蒽、咔唑等多种多环芳烃类物质。沥青烟尘的粒径多在0．1～1．0μm之间，最小的仅0．01μm，最大的约为10．0μm。以3，4-苯并芘为代表的多种致癌物质附着在8 um以下的飘尘上，通过呼吸道被吸人体内危害人体健康。
沥青废气治理势在必行，但目前国内外沥青废气的治理方法均较为简单，不能彻底去除沥青烟气及异味；且存在二次污染，维护成本高等问题。例如专利（200710071290.9）中介绍的一种沥青废气处理装置，该装置采用水喷淋—油浴—静电净化的处理方法。不足之处在于：1、沥青废气进行水喷淋过滤，废气中的焦油料直接混合在水中，无法直接再利用；喷淋水中含用沥青油及其它物质，直接排放会造成二次污染，若再进行污水处理则增加运行成本。2、将排烟管伸入油液面下，进行油浴，设备阻力大，能耗高。3、采用静电对沥青废气进行氧化处理，该类型的电场电压过高，场强不均匀，当沥青废气进入此电场后会被电场中的高压瞬间碳化，产生新的污染物，使处理后的废气含有焦糊味，仍污染环境。
发明内容
本发明提供一种沥青废气净化方法及其装置，填补了国内沥青废气能高效治理的空白。该技术应用后，能使目前沥青废气污染问题得到良好的治理，以废治废，节能减排。
本发明提供一种沥青废气净化方法，运用降温冷凝、物理分离、低温等离子技术，能快速、高效、彻底地净化沥青烟气中的油污、烟雾、灰尘微粒、有害气体、细菌、病菌、异味等，排放达标气体。
本发明所述的沥青废气净化方法包括下述步骤：
1) 将沥青废气通过机械离心分离成沥青焦油滴和烟气，回收沥青焦油滴；
2) 将经步骤1）离心分离出的烟气通向过滤器，截留微米级沥青焦油颗粒，余下的含有亚微米级的烟雾微粒、有毒苯并芘以及异味的烟气通过过滤器；
3) 使经步骤2）处理过后的烟气与吸收油充分接触，除去异味；
4) 将经步骤3）处理过的烟气导入冷凝器进行热交换，使烟气中的气态油雾冷凝为沥青焦油滴并回收沥青焦油滴；
5) 将经步骤4）处理过的烟气导入高压静电场中，经由高压静电场中所产生的低温等离子体的作用，使烟气得到净化。
所述吸收油是经喷淋器喷成吸收油雾。
所述吸收油为机械废油，达到以废治废的目的。
作为吸收油使用的机械废油吸收过沥青废气中的异味饱和后可回收作为工业原料利用。
过滤器的孔径为1-5μm。
采用水冷方式降温，冷凝水与沥青废气无直接接触，无二次污染，环保，节能。另外降温冷凝将沥青废气中的气态油雾冷凝为沥青焦油滴，从而降低废气中油含量，同时降低废气整体温度，满足后续静电电场工作要求提高净化效率，同时回收部分油料。
所述低温等离子净化是指：电场中电晕放电产生高浓度离子，使通过电场的烟气中的颗粒带上不同（正、负）的电荷，从而自相吸引，凝并，单个体积增大聚集成大团而沉降，从而小至亚微米级的细微油烟颗粒物团聚沉降，使烟气得到净化。
利用高压静电处理废气，静电两级之间形成不匀强电场，在靠近放电极附近，强度很高，有利于空气中自由电子加速，使自由电子获得的动能大于空气分子电离能，致使放电级小区域内空气分子电离，所以产生了小范围的等离子体，静电既有捕集油雾中颗粒的作用，又有去除油雾中气态有机物的作用，所以也具有除味效果。
等离子体是一种聚集态物质，其所拥有的高能电子同油雾中的分子碰撞时会发生一系列基元物化反应，并在反应过程中产生多种活性自由基和游离原子氧，活性自由基可以有效地破坏各种病毒、细菌中的核酸和蛋白质，使其不能进行正常的代谢和生物合成，从而致其死亡；而游离氧原子能迅速将油烟分子、异味气体分解成二氧化碳和水。
本发明还提供一种沥青废气净化装置，该装置包括壳体和沿气流流通方向依次固定连接与壳体上的的吸风口、离心分离段、过滤器、喷淋器、冷凝器，电极和排气管；
所述离心分离段包括叶轮和电机，电机带动叶轮旋转；
所述过滤器的孔径为1-5μm，
设置喷淋管道与喷淋器连接，壳体下部还设有机械废油箱，内储机械废油，机械废油箱的一侧设置循环油泵，循环油泵与喷淋管道相连，机械废油经循环油泵导入喷淋管道，经喷淋器喷出；
还设置吸水管、供水泵、以及排水管与冷凝器连接，冷凝器的一端经供水泵连接吸水管，另一端连接排水管，吸水管通入自来水，经供水泵的作用流入冷凝器，再经排水管排出；
电极产生静电场；
壳体的下方设有放净管以及排油管，所述放净管排出机械废油箱中的机械废油，所述排油管用于排出经离心分离出的沥青焦油以及经冷凝凝结的沥青焦油。
沥青废气经吸风口收集后经叶轮的机械作用，离心分离成沥青焦油滴和烟气，由离心电机提供的机械动力，烟气经过滤器过滤，截留微米级沥青焦油油颗粒，使亚微米级的烟雾微粒和烟气中有毒苯并芘及异味通过，再经过喷淋器下方，与机械废油接触，机械废油吸收沥青废气中的异味，亚微米级的烟雾微粒和烟气继续流通，经过冷凝器，与冷凝器中的冷凝水发生热交换，烟气中的油雾冷凝成沥青焦油滴，降温后的烟气进入静电场，亚微米级的细微烟气颗粒物团聚沉降，烟气得到净化。
所述机械废油是闪点高于66℃的机械废油。例如废机油或废齿轮油；使用机械废油能够以废治废，节约了沥青废气治理成本。
所述冷凝水为自来水，自来水吸收沥青废气的热量，使自来水的温度升高，得到热水可回用。
所述电板为两排，一排电板设置有高压发生器，一排电板设置有低压发生器。高压使通过的气流带电荷，低压使气流中的亚微米级颗粒物互相吸附团聚。
高低压结合得到静电场，避免了常规型纯高电压电场将沥青废气颗粒碳化而产生焦糊异味。
所述高压发生器和低压发生器带有灭弧保护，且其所接电源为小于等于200W的电源。带灭弧保护的高压发生器保证了设备运行安全，
设有2-7层不锈钢滤网固定连接于电机的后方，沥青废气在离心过程中穿过滤网，形成撞击紊流，沥青废气中的油雾附着在滤网上形成沥青焦油滴，沿着滤网向下滑落，并累积，沥青焦油可回收利用。所属滤网表面为不锈钢材质时，油滴聚集和滑落的效果最佳。
凡是孔径范围在1-5μm的过滤器均可用于本发明所述的沥青废气净化装置，作为一种改进，本发明所使用的过滤器为截面为锯齿形的阻燃多孔纤维，能有效截留逃逸的微米级沥青焦油颗粒，余下的亚微米级的烟雾微粒和烟气中有毒苯并芘以及异味等进入喷淋吸收段处理。阻燃多孔纤维作为过滤器，既有过滤效果还可吸收噪声。该过滤器使用3-6个月后即饱和，需更换滤料。
壳体在所述喷淋器的下方围成空腔，空腔中置有球形填料，空腔壁上均匀分布有供气流和机械废油通过的通孔，喷淋器喷出的机械废油沿着球形填料的表面流动，增大了机械废油与烟气的接触面积。
壳体在空腔的下方围成通道，为气流通道；所述空腔、气流通道与机械废油箱相连通，在所述气流通道末端相对气流方向设置有球形滤料。
沥青烟气通过气流通道流入机械废油箱内，利用气流的惯性原理冲入机械废油箱7的液面上，形成冲击，使烟气中的部分微小油滴、尘颗粒溶入机械废油内。且烟气中的部分微小油滴、尘颗粒被球形滤料截留，回流到机械废油内。
此沥青废气净化装置达成了四个目的，分别为：沥青焦油回收、低成本运行、余热回收供热水及沥青废气净化。
本发明所述的沥青废气净化装置所采用的净化工艺科学有效,整体净化效率高。净化后的沥青废气,目测无烟,异味去除率可达90%。排放浓度符合<大气污染物综合排放标准>GB16297-1996及<恶臭污染物排放标准>GB14554-93的要求。
本发明所述的沥青废气净化装置的主要有益效果在于：
1) 采用离心分离及机械过滤的处理方式,能纯净回收沥青焦油,沥青焦油可100%的直接再利用,经济性好。
2) 采用机械废油作为吸收剂来去除沥青异味,以废治废,成本低。
3) 采用有灭弧保护的高压发生器保证了设备运行安全，高低压结合的静电场，又避免了常规型高电压电场将沥青废气颗粒碳化而产生焦糊异味。
4) 净化方式选择合理,无产生污染转移或二次污染现象,达到真正的环保治理。
5) 净化率满足排放要求。
附图说明
图1为本发明所述沥青废气净化方法的工艺流程。
图2 为本发明所述沥青废气净化装置的结构示意图，图中箭头表示废气气流流通方向，1离心分离段，2过滤器，3空腔，4喷淋器，5球形填料，6气流通道，7机械废油箱，8放净管，9循环油泵，10冷凝器，11冷凝水，12供水泵，13设备腿，14吸水管，15排水管，16吸风口，17壳体，18电板，19排气管，20排油管，21球形滤料，22滤网。
具体实施例
本发明所述的沥青废气净化装置，其结构由壳体17、吸风口16、离心分离段1、过滤器2、循环油泵8、喷淋管道（未在图中标出）和喷淋器4、吸水管14、供水泵12、冷凝器10和排水管15，电板18和排气管19组成；壳体17在喷淋器下方围成空腔3；空腔3的下方，壳体17围成气流通道6；气流通道6的下方，相对气流方向设置有球形滤料21，壳体17围成机械废油箱7；空腔3、气流通道6、和机械废油箱7相连通；空腔3内置球形填料5，壳体17的下端设置放净管8和排油管20；离心分离段1包括电机（未在图中标出）、叶轮（未在图中标出）和不锈钢滤网22，电机的后方固定连接2层不锈钢滤网22 ；机械废油箱7的另一侧为循环油泵9，循环油泵9连接喷淋管道。
沥青废气净化装置处于工作状态时，收集生产线内产生的大量沥青废气，内含上浮的尘颗粒、沥青焦油粒和烟气，离心分离段1内的电机带动叶轮转动，将这些对人体有害的悬浮颗粒通过吸气口16吸入装置内，通过离心分离段1内的叶轮的高速旋转离心力将沥青废气中的粉尘、沥青焦油油滴分离截留下来，沥青焦油滴回收；由离心分离段1中流出的沥青烟气再进入过滤器2,再通入空腔3中,该处机械废油经喷淋器4喷出，沿着球形填料5的外表面流动，沥青烟气与机械废油在球形填料5表面接触，球形填料5增大了机械废油与沥青烟气的接触面积,利用同性相溶的原理来吸收沥青废气中的异味及苯并芘; 沥青烟气通过气流通道6流入机械废油箱7内，利用气流的惯性原理冲入机械废油箱7的液面上，形成冲击，烟气中的部分微小油滴、尘颗粒经球形滤料截留回流到机械废油内；从机械废油箱7的液面上流过的废气进入冷凝器10内,供水泵12将低温的冷凝水11打入冷凝器10的壳体内,通过冷凝器与高温沥青废气产生热交换,使沥青废气温度降低，冷却水温度升高；由冷凝器10中流出的沥青烟气再进入电板18中,从而使沥青废气得到净化；经过层层净化后的达标沥青烟气通过排风管（19）向高空排放。
设备运行时内部截留的纯净沥青焦油要过排油管20排出，便于用户废油回用。
根据某防水卷材生产线的实践检验结果，按30000m3/h的沥青废气处理系统，每天可回收纯净的沥青焦油约35Kg。使用一年即可节省沥青焦油原料约12600Kg,经济效果显著。
降温冷凝器中产生的干净热水可作为工厂员工的日常生活用水，经济实用。
沥青废气经本发明所述装置净化后，排出的气体基本目测无烟,异味去除率达90%。比照国标<大气污染物排放标准>GB16297-1996及<恶臭污染物排放标准>GB14554-93规定的最高限值，检验沥青废气的三项重要指标，所的数据如下表所示：
上述检测数据表明，本发明所述沥青废气净化装置采用的净化方式科学有效,整体净化效率高。排放浓度符合国标<大气污染物排放标准>GB16297-1996及<恶臭污染物排放标准>GB14554-93规定的二级标准。
Claims (5)
1.一种沥青废气净化方法，其特征在于包括下述步骤：
将沥青废气通过机械离心分离成沥青焦油滴和烟气，回收沥青焦油滴；
将经步骤1）离心分离出的烟气通向过滤器，截留微米级沥青焦油颗粒，余下的含有亚微米级的烟雾微粒、有毒苯并芘以及异味的烟气通过过滤器；
使经步骤2）处理过后的烟气与吸收油雾接触，除去异味；
将经步骤3）处理过的烟气导入冷凝器进行热交换，使烟气中的气态油雾冷凝为沥青焦油滴并回收沥青焦油滴；
将经步骤4）处理过的烟气导入高压静电场中，经由高压静电场中所产生的低温等离子体的作用，使烟气得到净化；
所述方法使用下述装置：所述装置包括壳体和沿气流流通方向依次固定连接与壳体上的吸风口、离心分离段、过滤器、喷淋器、冷凝器、电板和排气管；
所述离心分离段包括叶轮和电机，电机带动叶轮旋转；
所述过滤器的孔径为1-5μm，
设置喷淋管道与喷淋器连接，壳体下部还设有机械废油箱，内储机械废油，机械废油箱的一侧设置循环油泵，循环油泵与喷淋管道相连，机械废油经循环油泵导入喷淋管道，经喷淋器喷出；
还设置吸水管、供水泵、以及排水管与冷凝器连接，冷凝器的一端经供水泵连接吸水管，另一端连接排水管，吸水管通入自来水，经供水泵的作用流入冷凝器，再经排水管排出；
壳体的下方设有放净管以及排油管，所述放净管排出机械废油箱中的机械废油，所述排油管用于排出经离心分离出的沥青焦油以及经冷凝凝结的沥青焦油；
所述机械废油是闪点高于66℃的机械废油；
所述电板为两排，一排设置有高压发生器，一排设置有低压发生器；
所述高压发生器和低压发生器带有灭弧保护，且其所接电源为小于等于200W的电源。
2.根据权利要求1所述的沥青废气净化方法，其特征在于：设有2-7层滤网固定连接于电机的下方。
3.根据权利要求1所述的沥青废气净化方法，其特征在于：所述过滤器为截面为锯齿形的阻燃多孔纤维。
4.根据权利要求1所述的沥青废气净化方法，其特征在于：壳体在所述喷淋器的下方围成空腔，空腔中置有球形填料，空腔壁上分布有供气流和机械废油通过的通孔。
5.根据权利要求4所述的沥青废气净化方法，其特征在于：壳体在空腔的下方围成通道，为气流通道；所述空腔、气流通道与机械废油箱相连通，在所述气流通道末端相对气流方向设置有球形滤料。
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