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滴灌带生产过程中废气治理活性炭吸附环保设备

除尘笔记 除尘笔记 发表于2025-07-28 08:18:09 浏览481 评论0

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滴灌带生产过程中,VOCs(挥发性有机物)主要来源于原料加热熔融(挤出成型)、印刷(溶剂型油墨)、冷却定型(可能伴随添加剂挥发)等工序,其成分以低分子量烯烃(乙烯、丙烯)、添加剂分解物(如润滑剂、抗氧化剂)为主,若涉及印刷则可能含苯系物、酮类等有毒物质。以下从VOCs来源与特性、治理工艺选择、系统设计要点三方面梳理治理方案。


一、滴灌带生产VOCs特性分析

工序

VOCs来源

主要成分

浓度/温度

关键特性

挤出成型

原料(PE/PP)加热熔融(150~250℃)

低分子量烯烃(C₂~C₄烯烃)、抗氧化剂(如BHT)、润滑剂(硬脂酸钙)分解物

温度80~150℃,VOCs浓度50~500mg/m³

温度高、湿度低,VOCs以非甲烷总烃(NMHC)为主,无毒性但需控制排放。

印刷(凹版/柔版)

溶剂型油墨挥发(印刷色带)

苯、甲苯、二甲苯(BTEX)、乙酸乙酯(BAc)、丙酮(MEK)

温度30~50℃,VOCs浓度1000~5000mg/m³

浓度高、成分复杂(含苯系物等有毒物质),需重点控制。

冷却定型

冷却水蒸发(若含添加剂)

少量未完全挥发的低聚物(如乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA)

温度常温,VOCs浓度<50mg/m³

浓度低,无需额外处理。


二、治理工艺选择与核心设备

滴灌带VOCs治理需遵循“收集→预处理→核心净化→排放”流程,重点解决高温废气、潜在毒性成分(如苯系物)问题,具体工艺组合如下:


1. 第一步:废气收集系统

废气收集是治理的前提,需覆盖所有排放源(如挤出机头、印刷机烘箱、冷却定型区),避免无组织排放。

  • 收集方式

    • 挤出机:采用密闭罩+侧吸罩(覆盖机头和挤出模头),风速≥0.5m/s(防止VOCs逸散);

    • 印刷机:利用设备自带密闭烘箱(通过管道连接至废气处理系统),或增设外部吸罩(风速≥1.0m/s);

    • 冷却定型区:若含添加剂挥发,采用全封闭冷却槽+顶部吸风罩(风速≥0.8m/s);

  • 风量计算:根据设备尺寸、排风口风速(8~12m/s)计算总风量(小型厂5000~20000m³/h,大型厂≥50000m³/h);

  • 管道设计:管道坡度≥5%(防止VOCs冷凝沉积),材质选304不锈钢(耐腐蚀),直径与风机匹配(减少阻力)。


2. 第二步:预处理(降温、除尘、除湿)

废气中的高温、粉尘或水分需通过预处理降低后续处理负荷:

(1)降温(针对挤出工序高温废气)

挤出废气温度80~150℃,需降温至50~60℃(避免后续设备高温损坏):

  • 间接冷却(热交换器):通过循环水或冷媒(如冷冻水)换热,降温效率高(温度可降至40℃以下);

  • 直接喷淋冷却:喷淋循环水(去离子水,避免结垢),降温同时可去除部分大分子VOCs(如低聚物);

  • 注意:喷淋后需增设除雾器(如丝网除雾器),防止水分进入后续设备。

(2)除尘(针对冷却区粉尘)

冷却定型区若含添加剂粉尘(如EVA低聚物),需优先去除:

  • 布袋除尘器:滤料选防水防油涤纶针刺毡(耐温≤120℃),过滤风速≤0.8m/min(确保效率≥99%);

  • 旋风除尘器(预处理):若粉尘粒径大(>50μm),可前置旋风除尘器(去除>80%粗颗粒),降低布袋负荷;

  • 注意:除尘设备需定期清灰(脉冲喷吹),滤袋需定期更换(周期约6~12个月)。

(3)除湿(针对印刷工序高湿废气)

印刷烘箱废气含湿量较高(15%~20%),需除湿至60%~80%(生物滤池适用湿度):

  • 冷凝除湿器:通过制冷剂(如氟利昂)降低温度至露点以下,分离水分;

  • 注意:冷凝水需收集处理(若含VOCs,需委托危废处理)。

(4)除毒性(针对印刷溶剂废气)

若含苯系物等有毒物质,需通过活性炭吸附化学洗涤预处理:

  • 活性炭吸附:优先吸附苯系物(碘值≥800mg/g,颗粒状活性炭);

  • 化学洗涤(碱洗/酸洗):针对酸性或碱性溶剂(如含HCl的PVC废气),但滴灌带印刷较少涉及,可根据实际成分选择。


3. 第三步:核心净化(VOCs高效处理)

预处理后的废气主要含VOCs(NMHC、苯系物等),需根据浓度选择适配工艺:

(1)吸附法(适用于低浓度、大风量)
  • 原理:活性炭/沸石分子筛吸附VOCs,饱和后通过热空气脱附(120~150℃),脱附废气引入催化燃烧(RCO)处理;

  • 适用场景:挤出工序低浓度废气(NMHC<1000mg/m³),或印刷工序低浓度溶剂废气(NMHC<2000mg/m³);

  • 设备选型

    • 活性炭吸附箱(颗粒状或蜂窝状,比表面积≥800m²/g);

    • 沸石转轮吸附浓缩装置(适用于大风量低浓度,浓缩比10~20倍,抗湿性强)。

(2)催化燃烧(RCO,适用于中高浓度)
  • 原理:VOCs在200~400℃下通过催化剂(如钯、铂)氧化分解为CO₂和H₂O,无二次污染;

  • 适用场景:印刷工序中高浓度废气(NMHC≥1000mg/m³),或吸附浓缩后的脱附废气(浓度提升至5000~20000mg/m³);

  • 优势:能耗低(利用VOCs自身燃烧放热),处理效率≥97%;

  • 注意:需控制入口浓度(≤爆炸下限25%),催化剂需定期更换(寿命约2~3年)。

(3)蓄热式焚烧(RTO,适用于高浓度、成分复杂)
  • 原理:VOCs在700~900℃高温下氧化分解,热效率≥95%,可回收余热;

  • 适用场景:大型滴灌带厂高浓度废气(NMHC≥2000mg/m³),或含卤素(如含氯添加剂)的复杂成分;

  • 注意:设备投资高(约为RCO的2~3倍),需控制含湿量(避免腐蚀蓄热陶瓷)。

(4)生物法(适用于低浓度、易降解VOCs)
  • 原理:利用微生物(如硝化细菌、假单胞菌)将VOCs分解为CO₂、H₂O和无机盐;

  • 适用场景:挤出工序低浓度烯烃废气(如乙烯、丙烯,浓度<500mg/m³),或与化学洗涤联用处理含添加剂废气的降解产物;

  • 优势:运行成本低(仅需电费和营养液),无二次污染;

  • 注意:需控制温度(20~40℃)、湿度(60%~80%),对难降解物质(如苯系物)效果差。


三、治理系统设计要点

  1. 工艺组合优化

    • 小型厂(无印刷工序):挤出废气→热交换器降温→布袋除尘→活性炭吸附(低浓度)或RCO(中高浓度)→排放;

    • 含印刷工序厂:印刷废气→冷凝回收(回收溶剂)→剩余废气→沸石转轮吸附浓缩→RCO(VOCs去除率98%);挤出废气→喷淋冷却→布袋除尘→RCO(协同处理)→排放。

  2. 材料与设备选型

    • 预处理设备(热交换器、喷淋塔)材质选304不锈钢(耐腐蚀);

    • RCO/RTO蓄热陶瓷选堇青石或莫来石(耐高温);

    • 活性炭选颗粒状(避免粉末脱落),沸石转轮选疏水性分子筛(抗湿性强)。

  3. 监测与运维

    • 安装在线监测设备(如FID监测NMHC、PID监测苯系物),实时监控排放浓度(需符合《大气污染物综合排放标准》GB 16297及地方标准);

    • 定期检查布袋除尘器滤袋(破损及时更换)、洗涤塔pH值(调整药剂投加量)、RCO催化剂活性(定期检测转化率);

    • 废活性炭、废洗涤液需委托有资质单位处置(危废代码HW49、HW50)。


四、典型案例参考

  • 某滴灌带生产企业(年产能1万吨,无印刷工序)

    废气参数:挤出工序风量15000m³/h(温度120℃,VOCs浓度300mg/m³)。

    治理方案:

    • 挤出废气→热交换器降温至60℃→布袋除尘器(粉尘浓度<50mg/m³)→活性炭吸附(NMHC去除率90%);

    • 总排放:NMHC≤50mg/m³,符合GB 16297标准。

  • 某大型滴灌带印刷厂(年印刷量2000万米)

    废气参数:印刷烘箱风量30000m³/h(温度40℃,VOCs浓度4000mg/m³,含乙酸乙酯、丙酮)。

    治理方案:

    • 印刷废气→冷凝回收(回收溶剂80%)→剩余废气→沸石转轮吸附浓缩(浓缩比15倍)→RCO(VOCs去除率98%);

    • 总排放:NMHC≤30mg/m³,溶剂回收率≥85%(年节约成本约80万元)。


五、总结

滴灌带生产VOCs治理需“收集高效、预处理精准、核心工艺适配”,重点解决高温废气、潜在毒性成分(如苯系物)问题:

  • 低浓度大风量废气:吸附浓缩+RCO;

  • 中高浓度废气:RCO/RTO;

  • 含印刷溶剂废气:冷凝回收+吸附浓缩+RCO;

  • 含添加剂粉尘废气:布袋除尘+RCO。

同时需注重源头控制(如使用水性油墨、无溶剂胶黏剂)和合规性(符合GB 37822等标准),确保长期稳定达标排放。


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