岩棉生产线中固化炉废气处理方法的探讨

周克冲　郭丹丹

摘 要：文章针对岩棉生产线固化炉废气中所含的游离酚、游离醛、酚醛树脂、粉尘等有害物质的来源进行探讨，并采用废气焚烧的方式进行处理，焚烧后的余热回用于岩棉板等制品的固化，节省能源。同时根据固化炉废气产生的机理，加强生产岩棉工艺的优化，提出几条固化炉密封建议，并采用精确定点喷油润滑固化炉链条，避免润滑油污染；整改后不仅减少了天然气的消耗，降低碳排放，且从岩棉生产工艺的源头遏制住污染物的产生。

关键词：固化炉废气；岩棉工艺；固化炉密封；定点精确润滑

1 概述

岩棉制品是以天然玄武岩、白云石等为主要原料，经高温熔化、纤维化处理、毡板成型及制品后加工而制成的节能保温材料，具有优良的绝热、防火性能、吸声隔音性能，防火性能达到A1级，广泛应用于建筑、石油、化工、电力、冶金、交通运输、农业等行业，具有非常广泛的市场前景和巨大的发展潜力。

固化工序是岩棉生产中尤为重要的环节。前序工段制成的岩棉毡是将岩棉纤维进行了三维搭接，但无机纤维之间的搭接无强度可言，为达到外墙外保温要求的强度、耐火性等，需在制取岩棉毡时喷入粘结剂，并送入固化炉内，将岩棉毡高温烘烤、压制成型，最终制得所需的岩棉板。目前国内岩棉生产线上的粘结剂均采用的热固性酚醛树脂，添加了酚醛树脂的岩棉毡在固化炉内进行烘干产生的废气中，除却岩棉制品本身带来的短纤维、粉尘外，还会产生未固化的酚醛树脂及游离酚、游离醛等，特别是由于酚醛树脂均是采用甲醛过量的方式配制，因此固化炉废气中的甲醛含量尤为甚。国内大型岩棉厂对固化炉废气采用干法板式过滤，可将废气中的短纤维等过滤掉，但对苯酚、甲醛等有害气体无任何作用，小型岩棉厂的固化炉废气更是直排，污染环境。

近年来全国各地尤其是华北地区大范围的雾霾对岩棉生产企业再次敲响了警钟，迫于环保部门的压力，许多岩棉工厂耗费大量人力物力，引进喷淋塔、活性炭吸附等各种手段对生产线固化炉产生的废气进行处理，但效果均很不理想，主要原因仍是人们对岩棉工艺生产的理解有偏差，并非仅仅依靠上马环保设备就可达到国家排放标准，需从岩棉生产工艺着手，研究固化炉废气中，各组分的来源，才能从根本上找出治理方案。文章将对岩棉生产线固化炉中产生的各类有害物质的来源及其治理工艺、设备等进行探讨。

2 岩棉制品固化过程中污染物废气产生的机理

2.1 短纤维、粉尘、酚醛树脂等

固化炉的原理是采用高温热风穿透制品，带走制品里的水分，同时对酚醛树脂进行快速固化，热风穿透棉板后采用燃烧器进行再加热，循环利用，同时需排出部分含水量较高的热风，即“排湿”工序，排湿风即为固化炉废气。由于热风穿过岩棉制品，势必会带走一部分产品中未能粘结的短纤维和粉尘。又由于生产不同厚度和不同密度的产品的时候，所需的热风风量、温度也不尽相同，据悉许多岩棉工厂不懂如何对固化工序进行严谨的热工计算，为求制品的固化效果良好，只得简单增加热风风量，导致有相当一部分本应存于制品内的酚醛树脂被吹至循环热风中，继而进入排湿风，最终排入大气。如图1所示，被热风迁移至废气中的酚醛树脂进入板式过滤室后遇冷凝结，这也是许多岩棉工厂风管内油污严重的原因。

2.2 游离酚、游离醛等VOC（挥发性有机化合物）气体

在岩棉板等制品的生产过程中，采用的粘结剂为热固性酚醛树脂的预聚体，因此制品在固化炉内硬化成型的过程中，产生的废气中会含有少量的游离酚、游离醛等有害气体。同时由于固化炉作为一个高温重型链条传送的设备，链条润滑需要大量高温润滑油，常用的润滑油遇高温会挥发产生VOC类气体污染物。

图1 酚醛树脂等随废气迁移造成的污染

3 现阶段固化炉废气处理存在的问题及解决方法的探讨

3.1 干式过滤法及其问题

目前国内大型岩棉生产线固化炉废气处理均采用岩棉板干法过滤的形式，建有大型的过滤室，利用岩棉板内纤维的3D结构对固化炉废气中的大颗粒、短纤维等进行过滤，但此法对有机废气物无法起到作用。据此国内岩棉厂根据其他行业VOC的处理经验，在过滤室内放置活性炭用以处理有机废气，但忽略了岩棉制品固化时，废气内大量存在的水蒸气，水蒸气配合飘溢出的酚醛树脂很快将活性炭堵死，实际使用时，半天功夫活性炭既已失效，必须更换，根本无法与长至15天的一个炉期的生产线相匹配。

3.2 固化炉漏风问题及密封方式的改善

现阶段国内岩棉厂配套的固化炉用热风循环风机均大大超过设计所需之风量、风压，因固化炉漏风问题明显，为达到制品的固化目的，许多循环风机都超负荷运转，否则棉板固化不均，造成残次品，但显而易见酚醛树脂也会进入废气中。为此整理排查固化炉的漏风点并采取相应措施，如表1所示，经在廊坊豪亚岩棉厂的实验，加强密封后的固化炉，吨制品的天然气消耗由65Nm/m3降低至32Nm/m3，同时循环风机所需频率减半，风管及过滤室内无炭化的酚醛树脂，值得向所有岩棉厂推广。

3.3 固化炉废气焚烧的处理及余热再利用

经过密封结构的改善，酚醛树脂迁移的问题得到了解决，固化炉废气内只剩酚醛树脂带入的游离醛及游离酚，针对此污染物，继活性炭吸附法的失败后，采用国际上主流的焚烧法，将废气加热至760℃以上，将有机废气物尽数烧尽。采用150～180万大卡的燃烧器，在燃烧空间约20m3的焚烧炉内进行焚烧，焚烧后的废气经两级换热后通入固化炉内对链板进行预热，最后进入原有过滤室进行过滤后排放；其中一级换热器用于对固化炉废气进行预热至450～500℃，再通入焚烧炉内；二级换热器是将空气进行预热，通入循环风系统，减小天然气的消耗。如图4所示。

目前国内岩棉厂仅引进国外的生产线（河北翔达等）采用了此类固化炉废气焚烧方案，国产生产线均未采用，在环保压力日益增长的今天，增配此套系统用以除去VOC类有害废气，达标排放势在必行。

3.4 精确定点喷油润滑系统的应用

由于固化炉是重型链轮机械，链条的润滑尤为重要，目前国内大大小小的岩棉生产线的固化炉均采用传统的按时间随机进行加注润滑油的润滑方式，但根据机械构造，需要润滑的仅是链条的销轴部位，按时间随机加注的润滑油真正能到达销轴处的量是屈指可数，大部分润滑油都滴在了链条上、链板上甚至轨道上，造成浪费的同时形成二次污染，过量的润滑油长期积存，遇热挥发至固化炉废气中，导致排出的废气青烟滚滚，有机废气物量大增，为此开发使用精确定点喷油润滑系统势在必行。

国内部分岩棉厂已先行一步进行实验，使用接近开关侦测链条运行频次，当销轴运转至喷油嘴处时，启动油泵，润滑油滴入。但岩棉生产用固化炉体积较大，有四根链条需要同时润滑，且为适应不同容重的制品规格，固化炉主线速度会有10m/min的差别，若配套四组系统成本较大，且难以集中有效控制；若用一台油泵供给上下链条使用，当主线速度过快或过慢时，油滴的精准度就大打折扣，实验效果均不理想。

针对此难题开发出压缩空气喷吹功能的定点喷油润滑系统，如图5所示。配合上整套气路及元器件，定点喷油系统在每次获取到信号后，均是将润滑油喷至轴销处，一改以往滴落的现象。无论主线速度开至多少，定点喷油均可满足工作要求。

图5 压缩空气喷吹功能的定点喷油润滑系统

目前此系统在南京彤天岩棉二线运转良好，车间内干净整洁，一改过往油迹斑斑的现象。更重要的是避免了润滑油受热挥发，有机废气物大大减少，固化炉废气青烟不再，环保意义重大，适合往所有岩棉工厂推广。

4 结语

环保问题需用辩证的思维去看待，具体问题需具体分析，采用活性炭吸附VOC的方式也许在其他化工等领域十分适用，但在岩棉生产线固化炉废气的处理中宣告失败。同时，环保的问题并非是简单的“上马”除尘器、脱硫等各种环保设备就能解决的，本身生产工艺和设备的优化到位会有事半功倍的成效，像文章所述的固化炉的密封改进、废气的焚烧处理、精确定点喷油润滑系统的使用等，才能达到最终的目的。

参考文献

[1] GB/T25975-2010，建筑外墙外保温用岩棉制品[S].2011.

[2] 欧亚男.酚醛树脂胶粘剂低温快速固化研究[D].北京：北京林业大学，2007：3-5.

[3] 张耀明，李巨白，姜肇中.玻璃纤维与矿物棉全书[M].北京：化学工业出版社，2003：652-653.

[4] 李守信，金平，张文智等.采用活性炭纤维吸附装置回收VOC的优点分析[J].化工环保，2004，24（S1）：274-276.

[5] 李军，晏鑫，丰镇平等.基于多孔介质模型的刷式密封泄漏流动特性研究[J].西安交通大学学报，2007，41（07）：768-771.

作者简介：周克冲（1989- ），男，中材科技股份有限公司工程公司，助理工程师，研究方向：岩矿棉的研究与工程设计。