CN103028303A - 一种沥青烟气的净化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青烟气的净化方法及实施这种净化方法的装置系统。所述净化方法包括如下步骤：（1）冷凝预处理；（2）吸附处理；（3）除尘过滤；（4）沥青烟尘回收利用。所述装置系统包括：收尘主管，沥青烟支管，高压风机，给粉仓，循环仓，收尘器和引风机，而且在沥青烟支管与收尘主管之间安装有冷集油装置。本发明通过冷凝预处理技术解决了现有的吸附净化技术一直难以解决的沥青烟尘捕集效率低、设备和管道容易积灰堵塞的问题，延长了设备使用寿命，提高了设备运转率，节能降耗，而且进一步提高了烟气的净化效率，并使粉尘在闭路循环结构中实现了烟尘的分离、收取以及循环再利用，改善了生产环境，实现了生产过程的环保、节能和低碳。

Description

一种沥青烟气的净化方法及装置

技术领域

本发明涉及烟气净化领域，具体地说，涉及一种沥青烟气的净化方法及实施这种净化方法的装置系统。

背景技术

碳素生阳极的生产过程中会产生大量沥青烟气。沥青类烟气中主要含芳烃类有机物、少部分直链烃和水蒸汽，其中含有的3,4- 苯并芘等致癌物质，直接排放大气污染大、异味重， 因此必须进行净化达标排放。

目前国内外对沥青烟气的净化方法主要包括焚烧法、静电捕集法、吸收净化法以及吸附净化法。

焚烧法是将沥青烟中含有的可燃物质在一定温度下与空气接触并燃烧。杨实、宁德元等人在中国发明专利CN201010101050.0中公开了一种高效处理沥青烟气的方法：利用回转窑后燃烧室的煅后烟气，使生阳极制造所产生的沥青烟气通过回转窑后燃烧室，在回转窑后燃烧室内沥青烟气中的焦油、多环芳烃进行分解、燃烧，有效去除笨并芘等有害物质。该技术虽然可使生阳极制造、沥青熔化产生的沥青烟气在回转窑后燃烧室燃烧得以净化，完全去除了有害物质——苯并芘，但从运行成本方面考虑，不是太经济。

在静电捕集法中，干式电捕集对气相组分的捕集效率几乎等于零，而湿式电捕集器虽然可捕集气态沥青，但增加了污水处理带来的麻烦，导致该法投资大，维护与管理技术复杂。

吸收净化法是一种常用的工业废气治理方法。它是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂（汽油、柴油等)中溶解度的不同，或者某种组分与吸收剂中活性组分发生反应，达到净化废气的一种方法。吸收净化法应用于沥青烟气治理，就是将烟气中气态污染物转移到液相（吸收剂），从而达到净化烟气的目的。该法设备简单， 维护方便，系统阻力小，能耗低，缺点是只适用于高浓度场合，一般净化效率在 70%-80%。

吸附净化法是用多孔固体（吸附滤料) 将流体（气体或液体) 混合物中的一种或多种组分积聚或凝缩在表面，达到分离目的的一种操作方法。在沥青烟气的净化吸附过程中，选用合适的吸附滤料是吸附净化法的关键之一。作为吸附滤料一般应具有以下特点： 具有较大的吸附容量，即吸附滤料应是疏松的固体泡沫；具有良好的选择性，以便达到净化一种或几种污染物的目的；具有良好的再生特性和耐磨能力，有对酸、碱、水、高温的适应性。沥青烟气吸附净化法的主要设备为固定床式吸附器，一般为圆柱形立式结构，内置格板或孔板，其上放置滤料，沥青烟气由容器内通过，穿过滤料间隙，经吸附后排出或进入下一道工序。

吸附净化法是目前沥青烟气净化工艺中的主要方法。技术研发的方向涉及改进吸附工艺、提高吸附效率以及减少三废排放等。如马绍先在中国发明专利CN200610046475.X中公开了一种沥青烟气净化工艺，将沥青烟气经管道输送到净化系统入口，通过气固反应、焚烧、除尘各工序进行净化，具体步骤为：（1）采用氧化铝粉作固体吸附剂将沥青烟气充分吸附；（2）进行气固分离，使含沥青的吸附剂与净化后的烟气分离；（3）将分离后的吸附剂焚烧；（4）将气固分离后的烟气与焚烧后的烟气进行喷淋冷却降温和除尘；（5）通过控制阀门检测降温除尘后的烟气，达标则由烟囱排放，未达标则送入系统入口循环净化。该发明还提供了一种实施上述工艺的装置系统，其中的气固反应器由充填氧化铝粉的文丘里管或吸附床构成。

王锡慧，宁平等人在中国发明专利CN02155281.9中公开了一种采用吸附法过滤沥青烟净化烟气的方法和设备，所述方法为使用大颗粒煅后焦作吸附剂，将沥青烟通过大颗粒的煅后焦组成的吸附床进行滤清，所述设备为固定床吸附器，由固定床吸附器壳体、烟气进口、出气口、煅后焦层组成。 

此外，中国发明专利CN200610047890.7、CN92106129.3等均涉及采用吸附净化法处理沥青烟气的工艺技术。

上述技术的缺点是，由于沥青烟尘本身特有的性质，如具有粘度大、附着力强、灰尘大、温度高等特点，导致除尘效果不理想，而且还会造成设备、管道的积灰堵塞，不仅起不到环保节能效果达不到环保要求，甚至还会造成二次污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一，在于提供一种沥青烟气的净化方法，包括如下步骤：

（1）冷凝预处理

沥青烟气先进入冷集油装置，在冷集油装置中通过冷凝预处理将部分沥青烟尘吸附捕集；

（2）吸附处理

将步骤（1）经过冷凝预处理的沥青烟气与来自高压风机的固体吸附剂在收尘主管中混合吸附；

（3）除尘过滤

将步骤（2）中经过吸附处理的烟尘混合物送入除尘器，经除尘器气固分离并过滤，处理合格的烟气排入大气中；

（4）沥青烟尘回收利用

将步骤（3）中除尘器收集的沥青烟尘输送到循环仓，循环利用。

优选地，步骤（1）所述冷集油装置的烟气吸入最低负压为3-5×10^-5MPa。。

优选地，步骤（2）所述固体吸附剂为石油焦粉。

优选地，步骤（3）所述高压风机的总风量为风机总风量为8-10×10⁴ m3/h，负压为4-6×10^-3MPa。

本发明的目的之二，在于提供一种实施上述的沥青烟气净化方法的装置系统，包括收尘主管，沥青烟支管，高压风机，给粉仓，循环仓，收尘器和引风机，而且在沥青烟支管与收尘主管之间安装有冷集油装置。

优选地，所述冷集油装置包括挡流板、高浓度沥青烟进口、低浓度沥青烟出口、蒸汽吹扫口和凝集油排放口。

优选地，所述冷集油装置中挡流板的层数为5-8层。

本发明的有益效果：

（1）本发明改变传统的沥青烟气捕集与处理方式，在利用固体吸附剂吸附之前增加一套冷集油装置，一方面使一部分烟尘吸附捕集下来，另一方面，由于在沥青烟气的吸附净化过程中，烟尘吸附量会随着温度的升高而下降，因此，通过冷集油装置使烟气的温度降低，可以进一步提高除尘效果；

（2）除尘器收集的沥青烟尘输送到循环仓，循环利用；

上述两项技术相结合，不但解决了现有的吸附净化技术一直难以解决的沥青烟尘捕集效率低、设备和管道容易积灰堵塞的问题，延长了设备使用寿命，提高了设备运转率，节能降耗，而且进一步提高了烟气的净化效率，并使粉尘在闭路循环结构中实现了分离、收取以及循环再利用，改善了生产环境，实现了生产过程的环保、节能和低碳。

本发明中冷集油装置的工作原理是：烟气流经本罐体内各层挡折板时，流速下降，并生成连续不断的紊流涡团，从而使高温沥青烟气的温度下降，并使其中的部分油份沉降，经各层漏油口最后流到锥体底部排放口。

附图说明

图1为现有技术中的沥青烟气净化处理装置的示意图；

图2为本发明所述沥青烟气净化处理装置的示意图；

图3为本发明所述冷集油装置的结构示意图。

符号说明：

1-收尘主管；   2-沥青烟支管；  3-高压风机；  4-给粉仓；  5-冷集油装置；

6-沥青储槽；   7-清扫孔；      8-储粉仓；    9-循环仓；  10-配料仓；

11-除尘器；    12-引风机；     13-挡流板；   14-高浓度沥青烟进口；

15-冷集油排放口；              16-低浓度沥青烟出口；     17-蒸汽吹扫口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如附图2所示，温度为85℃、含尘浓度为250mg/m³沥青烟气在负压的作用下先进入沥青烟支管2，然后进入冷集油装置5，在该装置中，烟气吸入的最低负压为5×10^-5MPa，挡流板13的层数为8层，当沥青烟气流经各层挡流板时，流速下降，并生成连续不断的紊流涡团，从而使高温沥青烟气的温度下降到20-30℃，并使其中的部分烟尘沉降，经各层漏油口最后流到锥体底部排放口进入沥青储槽6；接着，从冷集油装置的沥青烟出口16排出的低温沥青烟气与来自高压风机3的固体吸附剂石油焦粉混合，其中风机总风量为10×10⁴ m3/h，负压为6×10^-3MPa，然后进入收尘主管1，在收尘主管1内烟气和固体吸附剂进行混合吸附；经过吸附处理的烟尘混合物从收尘主管1进入除尘器11，在除尘器11中，烟尘混合物经除尘器的滤袋过滤，洁净烟气经引风机12排出，收集的烟尘进入循环仓9，循环仓9中的烟尘可以进入给粉仓4进行再循环，也可以进入配料仓10，参与生产配料，进行再次利用。

吸附处理后沥青烟气排放指标：

粉尘的净化效率>99.9%；净气排放浓度<10mg/Nm³；焦油的净化效率为97%；沥青焦油含量≤16mg/ Nm³；苯并芘的净化效率为95%。

从上述排放指标可以看出，采用本发明所述净化装置和净化方法处理后的沥青烟气质量远远好于国标GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的相关要求：

沥青焦油含量≤40mg/Nm3，粉尘含量≤150mg/Nm3。

实施例2

如附图2所示，温度为50℃、含尘浓度为350mg/m³沥青烟气在负压的作用下先进入沥青烟支管2，然后进入冷集油装置5，在该装置中，烟气吸入的最低负压为3×10^-5MPa，挡流板13的层数为5层，当沥青烟气流经各层挡流板时，流速下降，并生成连续不断的紊流涡团，从而使高温沥青烟气的温度下降到20-30℃，并使其中的部分烟尘沉降，经各层漏油口最后流到锥体底部排放口进入沥青储槽6；接着，从冷集油装置的沥青烟出口16排出的低温沥青烟气与来自高压风机3的固体吸附剂石油焦粉混合，其中风机总风量为8×10⁴ m3/h，负压为4×10^-3MPa，然后进入收尘主管1，在收尘主管1内烟气和固体吸附剂进行混合吸附；经过吸附处理的烟尘混合物从收尘主管进入除尘器11，在除尘器11中，烟尘混合物经除尘器的滤袋过滤，洁净气体经引风机12排出，收集的烟尘进入循环仓9，循环仓9中的烟尘可以进入给粉仓4进行再循环，也可以进入配料仓10，参与生产配料，进行再次利用。

吸附处理后沥青烟气排放指标：

粉尘的净化效率>99.9%；净气排放浓度<10mg/Nm³；焦油的净化效率为92%；沥青焦油含量≤16mg/ Nm³；苯并芘的净化效率为92%。

从上述排放指标可以看出，采用本发明所述净化装置和净化方法处理后的沥青烟气质量远远好于国标GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的相关要求：

沥青焦油含量≤40mg/Nm3，粉尘含量≤150mg/Nm3。

实施例3

如附图2所示，温度为65℃、含尘浓度为300mg/m³沥青烟气在负压的作用下先进入沥青烟支管2，然后进入冷集油装置5，在该装置中，烟气吸入的最低负压为4×10^-5MPa，挡流板13的层数为7层，当沥青烟气流经各层挡流板时，流速下降，并生成连续不断的紊流涡团，从而使高温沥青烟气的温度下降到20-30℃，并使其中的部分油份沉降，经各层漏油口最后流到锥体底部排放口进入沥青储槽6；接着，从冷集油装置的沥青烟出口16排出的低温沥青烟气与来自高压风机3的固体吸附剂石油焦粉混合，其中风机总风量为9×10⁴ m3/h，负压为5×10^-3MPa，然后进入收尘主管1，在收尘主管1内烟气和固体吸附剂进行混合吸附；经过吸附处理的烟尘混合物从收尘主管进入除尘器11，在除尘器11中，烟尘混合物经除尘器的滤袋过滤，洁净气体经引风机12排出，收集的烟尘进入循环仓9，循环仓9中的烟尘可以进入给粉仓4进行再循环，也可以进入配料仓10，参与生产配料，进行再次利用。

吸附处理后沥青烟气排放指标：

粉尘的净化效率>99.9%；净气排放浓度<10mg/Nm³；焦油的净化效率95%；沥青焦油含量≤16mg/ Nm³；苯并芘的净化效率93%。

从上述排放指标可以看出，采用本发明所述净化装置和净化方法处理后的沥青烟气质量远远好于国标GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的相关要求：

沥青焦油含量≤40mg/Nm3，粉尘含量≤150mg/Nm3。

Claims (7)

1.一种沥青烟气的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）冷凝预处理

沥青烟气先进入冷集油装置，在冷集油装置中通过冷凝预处理将部分沥青烟尘吸附捕集；

（2）吸附处理

将步骤（1）经过冷凝预处理的沥青烟气与来自高压风机的固体吸附剂在收尘主管中混合吸附；

（3）除尘过滤

将步骤（2）中经过吸附处理的烟尘混合物送入除尘器，经除尘器气固分离并过滤，处理合格的烟气排入大气中；

（4）沥青烟尘回收利用

将步骤（3）中除尘器收集的沥青烟尘输送到循环仓，循环利用。

2.根据权利要求1所述的一种沥青烟气的净化方法，其特征在于，步骤（1）所述冷集油装置的沥青烟气吸入最低负压为3-5×10^-5MPa。

3.根据权利要求1所述的一种沥青烟气的净化方法，其特征在于，步骤（2）所述固体吸附剂为石油焦粉。

4.根据权利要求1所述的一种沥青烟气的净化方法，其特征在于，步骤（3）所述高压风机的风机总风量为8-10×10⁴ m3/h，负压为4-6×10^-3MPa。

5.一种实施权利要求1所述的沥青烟气净化方法的装置系统，包括收尘主管，沥青烟支管，高压风机，给粉仓，循环仓，收尘器和引风机，其特征在于，在沥青烟支管与收尘主管之间安装有冷集油装置。

6.根据权利要求5所述的装置系统，其特征在于，所述冷集油装置包括挡流板、高浓度沥青烟进口、低浓度沥青烟出口、蒸汽吹扫口和凝集油排放口。

7.根据权利要求6所述的装置系统，其特征在于，所述冷集油装置中挡流板的层数为5-8层。

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