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染整定型机环保节能及废气治理分析
时间:2015-12-22 10:08:22 来源:互联网
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  电和能源、卫生和环保,跟生命和文明有着很大的关系。纺织染整的大部分问题,都是能源和环保的问题。蒸汽锅炉和油锅炉能源的浪费以及它们的环境的污染,定型机在能源上浪费以及对环境的污染。定型机中温蒸汽集中供热、天然气直接供热、废气进行喷淋和静电二级的净化处理是很重要的技术。喷淋可以洁净废气,并且有很好的降温效果。静电技术可以吸附废气中的油雾,以及净化废气。

  地球诞生于45亿年前,在地球诞生的5亿年后生命随即诞生。1924年俄罗斯科学家伊万诺维奇分析,当时地球里的氨气、甲烷、水蒸汽和氢气,在闪电的激发下产生了简单的生物分子。1953年他的学生斯坦利,用实验的方式证明了这种理论。

  有趣的是电和能源、卫生和环保,跟生命和文明有着很大的关系。伟大的光合作用,将光能储存在了植物中,最后植物变成了煤和石油。人类对电的认识也来源于植物,“电”这个词起源于希腊语ελεκτρον(琥珀)。琥珀是植物的一种生成物,它在被摩擦以后会产生静电。“电”存在于人体的神经,也被大量应用到工业,静电还被应用于对废气的处理。

  纺织染整的大部分问题,都是能源和环保的问题。蒸汽锅炉和油锅炉能源的浪费以及它们的环境的污染,定型机在能源上浪费以及对环境的污染。环保的问题有很大一部分是能源浪费的问题,小型的蒸汽锅炉和油锅炉对能源的浪费大,因此,它们对环境的污染也大。

  中温蒸汽集中供热的方式,对能源浪费和环境污染的改善非常大。导热油在回路的热损失大,利用天然气直接供热的方式,可以大大的节约能源,也减少了对环境的污染。在面料热定型过程中排放的废气中含有大量有机化合物(VolatileOrganicCompound简称VOC),对大气环境和人体健康的危害很大,国家已经规定对定型机废气进行喷淋和静电二级的净化处理。广州盛鹏纺织业专用设备有限公司,就是提供上述节能环保技术改造的企业。

  在数百年前,欧洲人还愚味地以为洗澡会妨碍健康。三百多年里整个欧洲臭气熏天,连喜欢艺术的路易十四也不能幸免。之后法国大革命也是血雨腥风,只是在注重个人和城市卫生、爱好科学的拿破伦之后,欧洲才慢慢地进入了工业时代。卫生和环保对人类文明的影响非常之大,卫生是对个人的,而环保则是对地球及整体人类的。

  “史上最严”的新环保法也于今年1月1日起正式实施,纺织染整行业在节能环保方面受到的约束压力不断增加。按照新规定,纺织企业化学需氧量(COD)直接排放需控制在80毫克/升,这是自2013年COD直排标准提高到100毫克/升后,纺织染整业排污门槛再次提升。在这里重点介绍一下,定型机废气喷淋和静电处理的技术。

  一、定型机废气的性质及危害

  在面料热定型过程中温度比较高,排放的废气温度达100~170℃。排放废气中含大量有机化合物VOC,VOC是污染大气环境、危害人体健康的罪魁祸首。包括染料、助剂、润滑油、纤维类颗粒物中的醛、酮、烃、脂肪酸、醇、酯、内酯、杂环化合物、芳香族化合物,组份达数十种。大多数组份以分子状的气溶胶物质或者微小的液滴存在空气中。其中多羟基类化合物、乙二醇类化合物和己二酸二辛酯等被称作“不能对人类致癌性进行分类的致癌物”。乙二醇类化合物是一种很好的溶剂,没有毒性,但容易被氧化成具有毒性的草酸类物质。

  硝基并胺和硝基吡啶类物质,及其他的醚类物质都带有一定的毒性。废气吸入人体可以直接损害呼吸道粘膜,对人体呼吸道和肺部有一定的刺激作用,降低人体免疫功能,轻则使人头昏、眩晕、恶心,重则导致再生障碍性贫血,致癌危及生命。由于有些定型的工艺中的染料、助剂含有臭味小分子酯类、醇类、芳烃类有机物,它们在嗅觉细胞表面活性较高,刺激性较强,所以,废气有时还带有刺激难闻的气味。

  定型机排放的有机化合物油雾挥发在大气中不易溶于水,不会随着雨水降落到地面,而将漂浮在空中,形成长期的污染源。同时油雾挥发在大气中的分子团可吸入颗粒物成分很复杂,并具有较强的吸附能力,是多种污染物的“载体”和“催化剂”,有时能成为多种污染物的集合体,它与其他可挥发性有机物一道,是空气中光化学反应污染的源头。

  二、喷淋净化及静电净化

  1.喷淋净化

  定型机排放的废气是高温的废气,达到100~170℃,体积很大。而工业用高压静电除油烟装置的最佳工况是60~70℃。如直接将定型机的高温废气送到静电除油烟装置进行净化处理,效果非常不理想,且易造成静电除油烟装置中的蜂巢电极的损坏。因此需要对定型机废气首先进行喷淋处理,喷淋塔内强大的水流可与废气充分接触。可以洁净废气,并且有很好的降温效果。

  喷淋式除油烟系统由喷淋塔及油水分离器组成。喷淋塔内有导流区、喷淋区及脱水区。导流区的导流钢板将废气气流风速降低并分布均匀地流向喷淋区。喷淋区的水雾一般双层比较好,可高效的吸附油雾。喷雾装置喷出的高压水雾与废气中的纤维及油雾接触,水雾可凝结纤维和油雾颗粒。

  附有纤维、油雾的较大水滴,会沉降下来,细微的水滴会随着废气进入脱水区,在脱水区的离心力作用下的细微水滴会被收集。脱水后的净化处理了的废气排入大气。较大的水滴和微细水滴,都会流向油水分离器。油水分享器兼有冷却循环水的作用,可减少水份的蒸发,使油跟水彻底分离,分离率可达99%。分离出来的水到喷淋塔循环使用,废油分离出来可出售,也有一定的经济效益。

  2.蜂巢式静电净化

  静电除油烟的原理很简单,将摩擦后带有负电荷的玻璃棒,靠近不带电的小纸片,小纸片会被玻璃棒吸引,产生吸附现象。

  蜂巢式高压工业静电除油烟原理图

  蜂巢式高压工业静电除油烟装置的前面需要有不锈钢的循环过滤网,过滤掉较大颗粒的纤维及油雾。蜂巢式高压工业静电除油烟的筒形电极呈蜂巢型排列。中间是用不锈钢材料做的线状电极,接高压静电的负极,叫阴极。同样是不锈钢材料的筒形外壳,接高压静电的正极,叫阳极。

  接通电源以后,阴极和阳极之间就建立了一个非均匀的电场,阴极的周围电场最大。改变直流高压的电压值,就可以改变电场的强度。当实际电场强度与空气的击穿电场临界值3000000V/m接近时,阴极附近的空气会发生电离,形成大量的正离子和自由电子。

  自由电子随电场向正极飘移,在飘移过程中与定型机废气中的中分子的微小纤维、油雾发生碰撞。这些微小纤维、油雾带上了负电荷,在电场的作用下,这些带负电荷的纤维、油雾继续向阳极运动,并最后吸附到阳极的不锈钢筒壁上。筒壁上的油雾粒子会聚集成大的油滴,流到集油盘,收到去除油烟、气味及回收废油的作用。另外,静电除油烟的最佳工况是处理60~70℃的废气。

  3.废气的除臭

  有些定型机排放的废气,由于染料、助剂含有臭味小分子有机物,它们在嗅觉细胞表面活性较高,刺激性较强,所以有时还带有刺激难闻的气味。臭味给人的感觉量是与臭味气体的浓度,两者之间关系符合Weber-Fechner定律:

  I=K×logC+a

  I——人对嗅觉的感觉量

  K——常数,臭味物质不同,K值不同

  C——臭味物浓度

  a——常数,臭味物质不同,a值不同。

  由Weber-Fechner定律可以看出,既使把臭味物质去除90%,人的嗅觉的感觉量却只减少了一半还少。也就是通常所说的低污染浓度,高恶臭强度的特性。所以去除臭味比去除其他的纤维及油雾要困难,比达到排放标准还要严格几十倍至上千倍。

  目前,国内外去除臭味的方法主要有活性炭吸附法、药液喷淋法。活性炭吸附法使用初期效果还可以,但时间长了容易堵塞。药液喷淋法是在喷淋塔中根据不同的废气加不同浓度、不同性质的吸收剂,增加吸收油雾的能力,降低臭味物质的活性与刺激性。

  现在还出现了一种光量子除臭的技术,利用光量子分解空气中的氧分子产生新生态氢、活性氧和羟基氧等活性基团,臭味物质与活性基团反应,最终转化为CO2和H2O等无害物质。

  三、废气净化技改设计依据

  《中华人民共和国环境保护法》;《中华人民共和国大气污染防治法》;GB18483-2001《大气污染物综合排放标准》;业主提供的相关资料和公司的现实情况;《环境空气质量标准》(GB3095-1996);《机械工程设计手册》;《电器工程设计手册》;《环境工程设计手册》;《大气污染控制工程》;《工业企业设计卫生标准》;《通用用电设备设计规范》(GB50057-94)。

  四、案例

  惠州市博罗县港泰印染厂,

  生产范围:漂染、定型化纤、绦沦、棉等成分为主的布料,是生产化纤、绦沦、棉等面料的厂家。

  生产情况:定型机共有9台,定型温度:180~210℃,废气温度:145~150℃。废气排量为12000~16000立方米/小时,废气油烟浓度大,呈灰黑色,温度高,含有大量毛屑。未使用静电除油烟前废气直排,厂房周边环境毛屑很多,空气中带有剌激性气味,车间内气味浓烈。废油、废蜡及毛屑在排烟管道内堆积,经常发生自燃情况,存在消防安全隐患。

  安装设备后使用情况:废气排放温度降到70℃以下,废气内废油、蜡、毛屑去除率达95%,废气刺激性气味消除,在车间及厂房周边环境嗅不到剌激性气味,废气烟气消除率90%。工厂周边大气环境明显改善。

  结语

  值得注意的是静电净化废气技术是一门老技术,1824年Hohlfeld第一次演示了静电收尘实验,到了1907年FrederikG.Cottrell制造了世界上第一台实际应用的静电除尘器用于捕集硫酸酸雾,而我们现在使用的静电净化技术与FrederikG.Cottrell是相差不大。现在的计算机和通讯技术在几何级的上升,中央处理器的主频和网络的带络,每年都在翻几翻,而在环保上我们还在沿用着一百年前的技术。

  我们应要感叹于科学发展的快速,也要感叹于科学发展的缓慢,希望更多的企业和科学工作者投入到环保的领域!

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