间歇式沥青拌合站是公路工程施工中重要的生产设备,传统的沥青拌合站在生产过程中会产生大量的粉尘以及沥青烟气,其中沥青烟气的主要成分是多环芳烃类物及少量氧、氮、硫的杂环混合物,主要有害成分为酚类、蒽萘类及苯并[a]芘。苯并[a]芘对皮肤及呼吸道系统有较强的致癌作用,是引起皮肤癌、肺癌、胃癌、食道癌的主要原因之一[1]。随着社会的进步,人们对于健康与环境更加重视,国家也出台了更加严苛的环保法律,传统的间歇式沥青拌合站已经无法满足环保要求。因此,各大生产厂家纷纷推出环保型沥青拌合站,同时对于依然在产的几千套非环保型搅拌站也开始了环保改造。
一、沥青混凝土搅拌站污染源治理依据
1、《中华人民共和国大气污染防治法》于 2016 年 1 月 1 日修订施行,其中该法第四务第四十八条、四十九条、六十九条相关规定‘钢铁、建材、有色金属、石油、化工、制药、矿产开采等企业,应当加强精细化管理,采取集中收集处理等措施,严格控制粉尘和气态污染物的无组织排放,减少内部物料的堆存、传输、装卸等环节产生的粉尘和态污染物的无组织排放。
2、《大气污染物综合排放标准》 GB16297-1996,标准中涉及沥青搅拌站的大气污染物主要有3种,分别为3#颗粒物(粉尘)、29#苯并a芘、31#沥青烟。根据标准规定,颗粒物(粉尘)最高允许排放浓度:120mg/m3;苯并a芘最高允许排放浓度:0.30×10-3mg/m3;沥青烟最高允许排放浓度:75mg/m3。 3《沥青工业污染物排放标准》GB4916-85 规定“沥青废气不得未经处理排入大气,应采用冷凝、焚烧等处理方法的要求”。沥青烟污染的防治措施:首先对产生沥青烟的设备进行密闭抽风,然后经净化后排放,常用的净化方法有电捕法、冷凝吸附法、焚烧等处理方法。沥青中往往含有致癌物质,尤其是可诱发皮肤癌、肺癌和消化道癌的重要致癌物,在加热沥青或对沥青进行高温处理时,会产生黄色的沥青烟气,其中除了有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等通常的大气污染物以外,还有直径为 0.1~1 微米的焦油颗粒状的高分子环碳烃类有机物
4、苯并 a 芘等毒性大的物质, 苯并 a 芘是强致癌物质。经常接触煤焦油、沥青的工人,皮肤癌、阴囊癌、喉癌和肺癌发病率都相当高。 随着国家环保政策越来越严格,国家对扬尘污染及有机废气VOCs无组织排放处罚力度越来越大。沥青混凝土搅拌设备在运行中产生的粉尘和沥青废气,必须进行针对性处理。
2、设计依据
1)中华人民共和国环境保护法及其它相关环境保护法律、法规和规章;
2)环境空气质量标准 GB3095-1996
3)大气污染物综合排放标准 GB16297-1996;
4)中华人民共和国恶臭污染物排放标准 GB14554-93
5)工业企业厂界环境噪声排放标准 GB12348-2008
6)有关设计规范与要求。
3、设计原则
根据环保要求,保证该项目对周边的空气环境质量影响在规范范围内:
1)坚持安全、经济、适用,并兼顾美观的精心设计原则;
2)选择工艺成熟、系统稳定可靠、费用低、管理方便、维护容易的治理技术;
3)在运行过程中,便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用;
4)废气净化系统设计将充分考虑现有场地和设施,因地制宜、合理布局。
4、废气污染物概况
根据目前设计方案,本项目主要有2种污染源。
1)粉尘:主要来源于上料、皮带机运料时的落差、搅拌机卸料排放口的粉尘。
序号
区域
处理方式
1
装载机上料区(料仓)溢料口部位
环保脉冲布袋除尘器吸附处理
2
搅拌机卸料口(洗锅料粉尘)
阀门控制接入主楼布袋除尘器
2)沥青烟、异味:沥青烟气污染主要来源于搅拌机卸料的废气和沥青罐和重油罐的透气孔挥发气味。
序号
区域
处理方式
1
沥青罐区重油罐区
烟气净化设备负压处理
2
搅拌机拌缸卸料口
主楼烟气净化设备负压处理
5改造目标:粉尘和沥青烟气实现达标排放,不污染大气,实现拌合站环保化要求。
6、各污染源的环保处理方案
6.2、沥青烟气方案
6.2.1、拌缸卸料口吸尘方式设计
例图(3):负压吸附:环吸+下侧吸+内侧吸
在拌缸出料口周围,安装吸尘管道,吸尘管道平行于或稍低于出料口,卸沥青料时产生的沥青烟气被沥青烟气引风系统捕集,在喷淋塔实现降温后进入电捕焦油等离子一体机系统,处理完成后通过15米高的烟囱排出。
6.2.2、沥青/油罐区
沥青罐和重油罐的透气孔在沥青和重油加热时产生热蒸汽和加料时的体积膨胀,会从透气孔中产生烟气,为防止烟气的外逸,将所有罐的透气孔用除烟管道连接起来,进行处理。现场沥青罐和重油罐,每个罐的透气孔采用除烟管道连接起来一起连入沥青烟处理设备。
6.2.3、工艺流程
“废气降温喷淋塔+高能静电等离子(或电捕)+光氧催化+风机排放”净化工艺,每万立方米沥青砼产生的沥青烟为22.3kg,则进行深度净化处理由生产设备排放的35000m³/h风量低浓度沥青废气。
系统最大设计风量为35000 ~50000m3/h。
按设计过滤风速1.5m/min ,计算,洗涤塔尺寸设计为2300-6000米。
7、所涉及到的除尘除烟设备原理简介
7.1脉冲布袋除尘其原理:
当含尘气体从进风口进入除尘器,首先碰到进出风口中间的斜隔板及挡板、气流便转向流入灰斗,同时气流速度放慢,由于惯性作用,使气体中粗颗粒粉尘直接流入灰斗,起到预收尘的作用,进入灰斗的气流随后折而向上通过内部装有金属骨架的滤袋粉尘被捕集在滤袋的外表面,净化后的气体进入滤袋室上部的清洁室,汇集到出风管排出。含尘气体通过滤袋净化的过程中,随着时间的增加而积在滤袋上的粉尘越来越多,因而使滤袋的阻力逐渐增加,通过滤袋的气体量逐渐减少,为了使除尘器能正常工作,所以要把阻力控制在限定范围内(一般为140-170毫米水柱),这时当阻力升到限定范围的时候,由脉冲控制仪发出指令按顺序触发各电磁阀开启脉冲阀,气包内的压缩空气由喷吹管各孔经文氏管喷射到各对应的滤袋内,滤袋在气流瞬间反向作用下急剧膨胀,使积在滤袋外表面的粉尘脱落滤袋得到再生。被清掉的粉尘落入灰斗经排灰系统排出机体,由于积附在滤袋上的粉尘定期清除。被净化的气体能正常通过,确保除尘器的长期工作。
7.2等离子废气净化设备原理
等离子废气净化器采用了独特的吸附-分解-碳化,离心式抽风安装最新工艺技术设计,采用标准模块设计等优点,是一种干法处理有机废气的净化设备。它改变了使用活性碳材料的工艺技术,无需再生处理原料,无需专人负责,不产生二次污染,更换及维护保养方便。
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。一般气体放电,将会产生等离子,而这种放电现像就是通过某种机制使一个或者多个电子从气体原子或分子中分离出来,形成气体媒质,这种媒质就称为电离气体,如果外电场产生了电离气体,传导电流就形成了,这种现象就被称为气体放电。而这种净化设备的技术,就是工业废气处理最新的一种原理。
7.3光氧催化原理
利用特制的高能光束照射恶臭气体,裂解恶臭气体如:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯,硫化物H2S、VOC类,苯、甲苯、二甲苯的分子链结构,使有机或无机高分子恶臭化合物分子链,在高能紫外线光束照射下,降解转变成低分子化合物,如CO2、H2O等。
7.4活性炭设备原理
活性炭吸附分为物理吸附和化学吸附。活性炭分子与废气分子之间的作用力较弱(为范德华力时)时为物理吸附;当作用力为化学键时为化学吸附,化学吸附一般包含电子对共享或电子转移,是不可逆的化学反应过程。吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程,污染物分子的自由能降低,因此吸附过程是放热过程。