CN106310930A - 一种冷轧乳化液异味气体净化装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷轧乳化液废气净化装置及其方法，该装置包括：除雾装置、浓缩富集反应器(6)、氧化剂发生装置(7)、排液收集装置(8)、风机(9)、排气口(10)，通过将乳化液产生的异味气体去除油雾、氧化异味气体、脱除异味物质、排气，将冷轧轧制过程中排雾系统的异味气体进行进一步的净化，降低最终排出异味气体的臭气浓度和挥发性有机物排放浓度。
Description
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及对冷轧轧制过程中乳化液废气所产生异味气体进行净化的装置和方法。
背景技术
在冷轧生产过程中需要施加乳化液，而乳化液在高温带钢表面蒸发和部分裂解时会形成异味气体，造成周边空气中有异味。这种异味气体成分复杂，质量浓度不高，主要以分子量相对较大的烃类及半氧化态的醛类，酮类及醇酯类为主。
一般冷轧行业轧机设置的排雾系统中有油雾过滤器，但没有去除异味气体的设备，虽然2015年国家实施“轧钢工业大气污染物排放标准(GB 28665—2012)”，只对轧制机组规定了油雾的排放限值，而对大气中的异味气体的排放没有限制，但轧机区域及排放口周边的乳化液异味气体是客观存在的。
传统的异味气体抑制技术有物理法、化学法和生物法。其中，物理方法主要包括掩蔽法、吸附法。掩蔽法通常是用更强烈的芳香气味或其它令人愉快的气味与异味与异味臭气掺和，以掩蔽异味或改变异味的性质，使气味变得能够为人们所接受，或采用一种能够抵消或中和恶臭的添加剂，以减轻异味，掩蔽法的效果因各人的感受程度各异而有差异。吸附法仅适宜处理低浓度、污染负荷不高的异味物质，装置投入运行初期除异味效果好，但随着使用时间的增长除异味效果明显减弱，且更换吸附剂成本较高、并存在二次污染。化学方法主要包括化学洗涤法、氧化法、焚烧法，此方法具有效率高、适用范围广，但设备投资、运行费用较高，适合于一些浓度相对较高的场合。生物方法主要包括生物过滤法、生物吸收法、土壤堆肥法和生物除臭剂等，具有工艺简单、较少二次污染等优势，但该方法存在筛选及培养菌种难、见效慢，生物滤池占地面积大等缺陷。这些传统的异味污染控制技术各有其优势和局限。近年来研制出了等离子体净化方法和光催化氧化法，都属于常温氧化方法。等离子体净化技术系利用等离子的活性，其基本原理为：通过陡前沿、纳米级窄脉宽的高压脉冲电晕放电等方式，在常温常压下获得非平衡等离子体，即产生大量的高能电子和O自由基，OH自由基等活性粒子，对异味污染物进行氧化来破坏恶臭分子的结构，从而达到消除异味的目的。光催化氧化系通过光能和半导体催化剂的共同作用，形成氧化还原电位，产生OH自由基等活性基团，与异味物质进行反应。这两种方法对于分子结构比较简单的异味气体有一定的效果，且运行管理方便，但因为是常温氧化，因此需要较长的反应时间才能达到设定的效果。因此在停留时间不够或不均匀时可能产生不完全氧化产物，同时这类装置往往会伴生一定浓度的臭氧，如不采取妥善的气体脱除臭氧措施还会形成二次污染。
为了解决这些问题，人们采取了不少改进措施，包括各种专利中的方法。在中国专利申请号201210279387.X，“一种高效节能异味废气净化处理装置”中公开了将预过滤活性炭催化氧化单元、高能离子发生器和紫外光单元集成在一起的设备，其中，预过滤器以活性炭作为吸附的介质，不能用来对含油废气进行处理，且催化氧化单元的催化剂容易于被气体中的颗粒物污染而失效，整个设备结构复杂，投资大。由此可见，当前技术设备还不能满足目前工业企业中对于恶臭净化处理的需求。
发明内容
针对冷轧轧制过程产生的乳化液异味气体的问题，本发明提供了一种对冷轧轧制过程中乳化液废气所产生的异味气体进行净化的装置及其方法，将冷轧轧制过程中排雾系统的异味气体进行进一步的净化，降低最终排出异味气体的臭气浓度和挥发性有机物排放浓度。同时，由于风机设置在净化装置出口，风机不易受污染，净化装置工作在负压条件下，异味气体不易外溢污染作业环境。
本发明的一种冷轧乳化液异味气体净化装置，其包括：除雾装置、浓缩富集反应器6、氧化剂发生装置7、排液收集装置8、风机9、排气口10；
所述的除雾装置有入口管道和出口管道，入口管道与冷轧轧机排雾系统管道1连接，将轧制时乳化液产生的异味气体送入除雾装置；
所述的浓缩富集反应器6的入口端与除雾装置的出口管道相连，所述的浓缩富集反应器6中装有催化填充材料4，用于吸附和氧化异味气体中的异味物质；
所述的浓缩富集反应器6中设置有氧化剂投料口5，氧化剂投料口5与氧化剂发生装置7相连接，将氧化剂发生装置7产生的去除异味所需要的氧化剂送入浓缩富集反应器6中；
所述的排液收集装置8与除雾装置和浓缩富集反应器6的底部均相连，用于收集除雾装置和浓缩富集反应器6在异味气体净化过程中产生的废液；
所述浓缩富集反应器6的出口端连有风机9，所述的风机9用于抽取经浓缩富集反应器6脱除异味后的废气；
所述的排气口10与所述的风机9相连，用于排出脱除异味后的废气。
优先的，除雾装置为过滤式机械除油雾装置3，用于去除异味气体中的油雾。
优先的，除雾装置还包括离心式除油雾装置2，所述离心式除油雾装置2位于过滤式机械除油雾装置3的上风端，即异味气体先经过所述离心式除油雾装置2，再经过过滤式机械除油雾装置,其中，离心式除油雾装置2去除乳化液异味气体中颗粒度较大的油雾颗粒，过滤式机械除油雾装置3进一步去除经过离心式除油雾装置的异味气体中的油雾。
所述离心式除油雾装置2，为常规旋转式螺旋过滤器，利用离心力去除油雾颗粒，型号可选HCY-W2型油雾过滤器。
所述过滤式机械除油雾装置3，为常规机械式过滤器，其原理是利用过滤材料去除油雾颗粒，一般过滤材料由2层滤网组成，第一层为金属丝网，型号为NITTED MESH TYPE SL-STYLE,第二层为金属丝网加玻璃纤维，型号为NITTED MESH TYPE GS-STYLE。
优先的，排液收集装置8与除雾装置的连接位置是在离心式除油雾装置2与过滤式机械除油雾装置3之间。
优先的，浓缩富集反应器6装有催化填充材料4，其中催化填充材料4包含活性炭和催化剂，用于吸附异味气体中的异味物质。
优先的，催化剂为铁、锰等过渡金属的氧化物或盐。
优先的，催化剂的重量是催化填充材料的0.01～5.00％。
优先的，氧化剂投料口5在浓缩富集反应器6中位于催化填充材料4的上游或中间(所述“上游”、“中间”是按照被净化的异味气体的流动方向定义的，所述上游是指从异味气体与催化填充材料4相接触的位置开始至催化填充材料的中间位置)。
优先的，氧化剂发生装置7间歇产生氧化剂，每隔一天开启氧化剂发生装置20-30min。
优先的，氧化剂为臭氧、H2O2或高锰酸钾。
一种使用上述冷轧乳化液异味气体净化装置进行冷轧乳化液异味气体净化的方法，包含以下步骤：
(1)乳化液产生的异味气体通过油雾装置的入口管道送入除油雾装置去除油雾；
(2)根据排气口10测到的总挥发性有机物(TVOCs)控制氧化剂发生装置7的开启时间，控制氧化剂的发生量；
(3)去除油雾后的异味气体通入浓缩富集反应器6吸附和氧化，被吸附和氧化异味物质；
(4)风机9吸收脱除异味的气体，通过排气口10排出脱除异味后的废气；
(5)通过排液收集装置8排出异味气体净化过程中产生的废液。
优先的，步骤(1)中去除油雾为：通过过滤方式去除异味气体中的油雾；除雾装置为过滤式机械除油雾装置3。
优先的，除雾装置还包括离心式除油雾装置2，所述离心式除油雾装置2位于过滤式机械除油雾装置3的上风端，步骤(1)中去除油雾可以先通过离心式除油雾装置2去除乳化液异味气体中颗粒度较大的油雾颗粒；再经过过滤式机械除油雾装置3进一步去除经过离心式除油雾装置2的异味气体中的油雾。
优先的，吸附和氧化步骤(3)为通过氧化剂借助催化填充材料4中活性炭将吸附的异味物质氧化后脱除。
优先的，浓缩富集反应器6中异味气体的表观速度在0.1～1.5m/s，气力负荷停留时间在0.1～5.0s。气力负荷停留时间是指异味气体在浓缩富集反应器6中的平均停留时间。
本发明针对冷轧轧制过程产生的低浓度、大分子乳化液异味废气的特点，采用浓缩富集反应器，一方面有效增加了异味物质在反应器内的停留时间，另一方面通过富集作用可大大提高反应区域的反应物浓度，提高反应效率，与现有的低温等离子和光催化氧化的工艺相比，气体停留时间增加了103～104倍，反应物浓度增加102～104倍，由于氧化剂投料口5存在于催化填充材料4内，不会发生氧化剂泄漏的问题。本发明可有效去除冷轧生产中各类乳化液高温受热所产生气体中的各类颗粒态油雾或水滴，从而减少了后续反应净化装置的污染物负荷。
采用上述技术方案，可以将冷轧和硅钢生产带钢轧制工艺过程排雾系统废气进行进一步的净化，进一步降低最终排气废气的臭气浓度和挥发性有机物排放浓度，减少紧临排放点周边区域的异味风险。
附图说明
图1为冷轧乳化液废气净化装置结构示意图。
附图标记说明：(1)冷轧轧机排雾系统管道；(2)离心式除油雾装置；(3)过滤式机械除油雾装置；(4)催化填充材料；(5)氧化剂投料口；(6)浓缩富集反应器；(7)氧化剂发生装置；(8)排液收集装置；(9)风机；(10)排气口。
具体实施方式
由冷轧轧机自带的排雾系统收集的挥发性有机物质浓度不大于30mg/m3，温度20-40℃，湿度60-95％，臭气浓度在3000(无量纲)以下且呈波动特性的。
如图1所示，本发明的冷轧乳化液异味气体净化装置的入口管道与冷轧轧机废气系统相连，将乳化液异味气体送入除雾装置(先经过离心式除油雾装置2，再经过过滤式机械除油雾装置3)，然后进入浓缩富集反应器6脱除异味后经风机9吸收脱除异味的气体，通过排气口10排出脱除异味后的废气。浓缩富集反应器6上游或中间设置氧化剂投料口5，氧化剂由氧化剂发生装置7产生，浓缩富集反应器6内装有催化填充材料4。除雾装置和浓缩富集反应器6底部设置有排液收集装置8。
实施例
宝钢股份某冷轧轧轧制过程产生的废气，经轧机自带的排雾系统收集后排放，废气油雾含量≤20mg/m3，温度20～40℃，湿度60～95％，臭气浓度550～977(无量纲)，达到国家现有的《恶臭污染物排放标准(GB14554-93)》，但在特定气象条件下，排放口周边居民区仍会出现可感知的乳化液味(油烟味)。
乳化液废气经离心式除油雾装置2和过滤式机械除雾装置3后油雾含量小于1μg/m3，催化填充材料4为吸附材料和催化剂，其中吸附材料为四氯化碳吸附容量在100～120％的活性炭基吸附材料，催化剂为Fe2O3，催化剂重量占催化填充材料的4.5％～5.0％，氧化剂为臭氧，异味气体经过催化填充材料层的表观速度控制在1.2～1.5m/s，气力负荷停留时间为0.5s，催化填充材料4填充高度为0.5m，分上下两层，氧化剂投料口5设置于催化填充材料高度的0.25m处，通过投放氧化剂，在催化填充材料层中间形成氧化剂层，将催化填充材料层分为上下两层，氧化剂间断投加，每隔一天开启臭氧发生器20-30min，臭氧投加浓度通过排气口10反馈，控制排气口10臭氧浓度80-100ppb，处理风量0.6m3/h，连续试验12天。
采用实施例所示的试验装置和方法处理一批轧机乳化液废气(废气油雾含量20mg/m3，温度30℃，湿度85％，臭气浓度约800(无量纲))，用华瑞ppb RAE 3000型VOC检测仪检测本发明的冷轧乳化液废气净化装置进出口乳化液废气TVOCs，按国标规定的方法对排气口10进行臭气浓度检测。现场连续试验异味净化情况，记录各时间点的入口ppb和出口ppb，并计算TVOCs去除率，结果如表1所示，TVOCs的平均去除率可以达到80％，排气口臭气浓度控制在50(无量纲)以下。
表1 异味气体净化结果
| 时间min | 入口ppb | 出口ppb | TVOCs去除率，％ |
| 0 | 322 | 41 | 88 |
| 27 | 289 | 49 | 83 |
| 63 | 257 | 62 | 76 |
| 87 | 231 | 45 | 81 |
| 176 | 340 | 47 | 86 |
| 236 | 490 | 62 | 87 |
| 261 | 566 | 85 | 85 |
Claims (10)
1.一种冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于包括：除雾装置、浓缩富集反应器(6)、氧化剂发生装置(7)、排液收集装置(8)、风机(9)、排气口(10)；
所述的除雾装置有入口管道和出口管道，入口管道与冷轧轧机排雾系统管道(1)连接，将轧制时乳化液产生的异味气体送入除雾装置；
所述的浓缩富集反应器(6)的入口端与除雾装置的出口管道相连，所述的浓缩富集反应器(6)中装有催化填充材料(4)，用于吸附和氧化异味气体中的异味物质；
所述的浓缩富集反应器(6)中设置有氧化剂投料口(5)，氧化剂投料口(5)与氧化剂发生装置(7)相连接，将氧化剂发生装置(7)产生的去除异味所需要的氧化剂送入浓缩富集反应器(6)中；
所述的排液收集装置(8)与除雾装置和浓缩富集反应器(6)的底部均相连，用于收集除雾装置和浓缩富集反应器(6)在异味气体净化过程中产生的废液；
所述浓缩富集反应器(6)的出口端连有风机(9)，所述的风机(9)用于抽取经浓缩富集反应器(6)脱除异味后的废气；
所述的排气口(10)与所述的风机(9)相连，用于排出脱除异味后的废气。
2.根据权利要求1所述的冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于：所述的除雾装置为过滤式机械除油雾装置(3)，用于去除异味气体中的油雾。
3.根据权利要求1所述的冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于：所述的除雾装置由离心式除油雾装置(2)和过滤式机械除油雾装置(3)组成，所述离心式除油雾装置(2)位于过滤式机械除油雾装置(3)的上游；其中，
离心式除油雾装置(2)去除乳化液异味气体中颗粒度较大的油雾颗粒；
过滤式机械除油雾装置(3)进一步去除经过离心式除油雾装置(2)的异味气体中的油雾。
4.根据权利要求1所述的冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于：所述的催化填充材料(4)包含活性炭和催化剂。
5.根据权利要求4所述的冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于：所述的催化剂为铁、锰过渡金属的氧化物或盐。
6.根据权利要求4所述的冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于：所述的催化剂占催化填充材料的重量百分比为0.01～5.00％。
7.根据权利要求1所述的冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于：所述的氧化剂投料口(5)位于催化填充材料(4)的上游或中间。
8.根据权利要求1所述的冷轧乳化液异味气体净化装置，其特征在于：所述的氧化剂为臭氧、H2O2或高锰酸钾。
9.一种使用权利要求1-8中任一项所述冷轧乳化液异味气体净化装置进行冷轧乳化液异味气体净化的方法，包含以下步骤：
(1)乳化液产生的异味气体通过除雾装置的入口管道送入除雾装置去除油雾；
(2)根据排气口(10)测到的总挥发性有机物的浓度控制氧化剂发生装置(7)的开启时间，控制氧化剂的发生量；
(3)去除油雾后的异味气体通入浓缩富集反应器(6)，被吸附和氧化异味物质；
(4)风机(9)吸收脱除异味的气体，通过排气口(10)排出脱除异味后的废气；
(5)通过排液收集装置(8)排出异味气体净化过程中产生的废液。
10.根据权利要求9所述的冷轧乳化液异味气体净化方法，其特征在于：所述的浓缩富集反应器(6)中的异味气体的表观速度在0.1～1.5m/s，气力负荷停留时间在0.1～5.0s。
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