防水卷材废气烟气净化设备(防水卷材烟气治理)

防水卷材所使用的改性沥青由沥青、软化油、改性剂、填充料等物质混合加工而成。考虑到生产成本以及经济效益，我国大部分防水卷材制造公司使用的软化油通常为废机油，改性剂会部分选用废胶粉，填充料选择滑石粉。这些物质就是造成防水卷材生产过程中产生大量沥青烟和粉尘的源头，而沥青烟中又含有大量的化学物质如苯并芘、咔唑等。这使得沥青烟气具有较大的刺激性，可以对人体的皮肤和黏膜造成损伤且具有强致癌性，因此对于沥青烟气的净化处理是非常必要的。

目前沥青烟气的处理方法主要分为电捕法、吸附法、燃烧法、过滤法、吸收法等，但在实际应用过程中，单个方法的使用效果往往达不到要求，因此目前市面上使用的沥青烟气净化方法通常采用组合的方式。在此，以某公司的沥青烟气净化系统为研究对象，对其运行存在的问题进行分析，并提出改进方案。

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项目概况

某公司共有3个改性沥青防水卷材生产车间，每个车间各有一条生产线，每次生产仅使用其中的两条生产线，一条生产线留作备用。该企业的防水卷材生产工艺流程分为两部分：改性沥青的配制以及卷材生产。具体生产步骤为：将沥青送进配料罐后加热，软化油在温度升高至160 ℃时加入，当温度升高至180 ℃时加入改性剂，在此过程中一边搅拌一边研磨。研磨结束后将初步处理完成的沥青输送至密闭搅拌釜里，加入填充料搅拌，搅拌混合后形成的改性沥青送入涂盖池中使用。胎布的处理首先是利用胎基调整装置将胎布展开，然后进行加热烘干，使用改性沥青在180~190 ℃的条件下进行浸涂。在涂盖完成后卷材还需要进行覆膜或表面撒砂。至此，卷材的初步加工基本完成，处理过后的卷材温度较高，需要使用循环水进行冷却。冷却过后将防水卷材压实定型，根据生产标准裁断收卷，最后包装入库。生产过程中所使用到的加热方式均以导热油炉为热源、导热油为热载体。生产工艺流程如图 1所示。

图 1 生产工艺流程

02.

问题分析

沥青烟气主要在涂盖池和搅拌罐这两个部位产生，但因工艺不同，产生的废气存在着相对的差异。涂盖池为半开放式，因此产生的废气中混合着大量的空气，其特点为大风量、低温度、低浓度；而搅拌罐与涂盖池不同的是搅拌罐较密闭，所产生的废气温度、浓度比涂盖池处要高，温度比其要低。因特点不同，将两处产生的废气分开处理，初步处理过后的废气再汇总导入吸附塔、净化机组中进行净化，最后通过烟囱进行排放。本次工程改造只针对搅拌罐处的净化系统，其原始净化系统如图 2所示。

图 2 原废气净化系统

经过调查研究，搅拌罐处的净化系统存在以下三方面问题：

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粉尘堆积导致净化系统效率低下，工作区异味严重。净化系统管道总长在（175±25）m之间， 90°弯头共有60 多个，这导致管道阻力过大。而沥青烟气本身黏度较大，容易在管道中堆积，净化机组、旋风分离机、吸附塔、烟囱的清理工作不到位又加剧了油烟和粉尘的聚集，使得净化设备效率下降，增加厂区的臭味，致使工作环境较差，废气净化不充分，排放后影响周边居民的日常生活。

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管道漏风严重。一般生产只运行2条线，经检测总风量在（2 500±500）m3/h之间，漏风量最高可达6 500 m3/h，最低漏风量也有5 500 m3/h，漏风量严重超标，造成资源的极大浪费。

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风机选型不匹配，风速过大。管路中所使用的风机设计风量为15 000 m3/h，设备选型与实际工况不匹配，导致运行成本增加。同时风速过大导致等离子净化机组的有效处理废气时间过短，净化效果不明显。

03.

新型废气净化系统

根据研究结果，综合考虑运行费用、投资成本和技术条件等情况，在采用优质改性剂的同时，选择“燃烧室+热回收室+喷淋塔”的组合净化方式，优化后废气净化系统如图 3所示。

图 3 优化后搅拌罐处废气净化系统

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烟气收集系统：搅拌罐顶部设置独立的排烟管，将搅拌罐中产生的烟气通过各支管汇入总管中，由风机送入燃烧室中。改用这种设计大大减少了管道的总长，有效降低了漏风的可能性，解决了由于管道弯头过多导致的管道阻力过大问题。风机则根据实际工况进行重新选型、装配。

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净化系统：沥青烟气中的异味主要来源于沥青挥发出的杂环物质和废胶粉、废机油中所挥发的小分子物质。风机将废气送入燃烧室中进行燃烧，可以去除其中的可燃性气体和产生异味的物质。在实际应用过程中发现如果只采用高温燃烧法，除尘效果较差，因此在系统末端设置了喷淋塔。沥青烟气中的粉尘、颗粒物通过喷水雾的方式去除，避免管道堵塞的同时冷却烟气。最后将废气导入烟囱中进行排放。

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消防安全系统：燃烧室内温度分布不均匀且废气中部分可燃性气体和物质燃点较高，因此燃烧室的运行温度一般在1 000~1 100 ℃之间，这存在一定的安全隐患。故而使用u型存水弯设计，将其添加到风机前，紧急情况下可以向存水弯中注水，达到切断作用，以免燃烧室因为局部温度过高从而引发火灾。

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余热回收系统：使用燃烧室后产生大量废气余热，而沥青和改性剂加工过程中要求保持一定温度，使用的是以导热油炉为热源的加热方式。因此添加了一项余热回收措施，在不改变加热方式的基础上，增加一个热回收室在燃烧室上方，利用废气余热对导热油进行加热。导热油管采用蛇形布置，提高换热效率并充分利用烟气余热，降低烟气排放温度。热回收室壁面材质为隔热保温混凝土，整体呈圆筒状，外表由厚约0.003 m的铁皮包裹，圆筒高4 m，直径0.8 m，壁厚0.1 m；热回收室内的导热油管共有20根，每根管管径0.05 m，厚0.003 m，管间距为0.15 m。热回收室模型及导热油管分布如图 4、图 5。

图 4 热回收室模型 图 5 导热油管示意图

改性沥青防水卷材生产过程中所产生的废气经过高温燃烧后进入热回收室进行余热回收，利用余热后的废气导入喷淋塔中去除废气中的部分残余油污、粉尘及烟气余味，同时冷却烟气，最后通过烟囱将废气排放到大气中。经检测，本次废气净化系统改造效果良好，改造后生产区的异味也明显减少，空气质量显著提高，处理后的废气污染物排放量远低于国家标准限值。根据调查，周边居民满意度也得到提升，社会效益明显。经计算，本次系统改造成本约 30 万元，系统年运行费用共减少约 83.73万元，投资回收期小于半年，经济效益显著。