纺织印染定型机VOCs 处理工艺的改造及应用研究

胡梅侠

（山西省运城市生态环境保护综合行政执法队，山西 运城 044000）

引言

在纺织印染定型机废气中不仅含有大量纤维和粉尘，同时还含有聚苯类有机物、印染助剂等多种油类成分，是典型VOCs（挥发型有机物），会给大气环境造成一定污染[1]。当废气在定型机排放口与净化装置之间进行传递以及在净化装置内移动时，这些纤尘和油污极易黏附到装置或其配辅件内部而影响净化效果，且会造成烟气堵塞、漏油、自燃自爆等现象，使定型机无法正常工作[2]。人长时间接触高浓度油烟气可造成肺部炎症和组织细胞损伤，肺活量下降；油烟烟气影响人体的免疫细胞、巨噬细胞功能，造成人体免疫功能下降；油烟气中的苯类等有机污染物能引起基因突变、DNA 损伤、染色体损伤，具有潜在的致癌性。因此，加强纺织印染定型机废气VOCs 污染物的治理是非常重要的，同时也是印染企业降低生产成本，改善生产操作环境的需要，更是国家将加强工业大气污染物综合整治，推进挥发性有机污染物治理的要求。本文以山西某纺织印染有限公司为案例，在其原有定型机VOCs 处理工艺的基础上，实施湿式静电处理工艺+吸附再生及催化氧化组合工艺的改造研究[3-6]。

1 原有定型机VOCs 湿式静电处理工艺分析

山西某纺织印染有限公司采用2.2 m/10 箱型定型机，额定废气量为10 000 m3/h。定型机从底部吸入空气，定型温度设定在170 ℃～210 ℃，定型后废气经风机排出，此时废气温度为170 ℃～180 ℃，后期采用“热能回收-水喷淋清洗-静电除油”，然后经主风机通过烟囱进行排放。

1.1 原有定型机VOCs 处理工艺分析

山西某纺织印染有限公司定型机原有VOCs 处理工艺及系统如图1 所示。该处理系统主要由风机、定型废气换热器、湿式静电装置系统、主风机等部分组成。其VOCs 处理核心湿式静电装置系统从上至下由高压电源、清洗、喷淋、梯形栅板、填料、油水分离池、循环泵。经定型机定型产生的废气经风机排出，此时定型机废气温度高达170 ℃～180 ℃，进入定型废气换热器对余热进行回收后，废气温度降低至75 ℃，该废气进入到湿式静电装置系统进行净化处理，处理后的废气温度为30 ℃～45 ℃，经主通风机从烟囱处进行排放。

图1 定型机原有VOCs 处理工艺示意图

1.2 核心设备分析

1.2.1 定型废气换热器

在定型机原有VOCs 处理工艺中，采用定型废气换热器回收热能。其工作原理为：废气换热器安装有大量热管，热管具有传热量大、结构简单、工作可靠和无运动部件等特点；当定型废气换热器中的热管被温度较高的废气加热时水箱水温度升高，正常水温在20 ℃，加热的水温可达到50 ℃～80 ℃，组合式热管要将新鲜空气加热至130 ℃左右的热风后流入定型机，对废气热能进行回收利用。组合式热管换热器采用分散式安装方式，安装简单，且安装材料少、安装费用低、安装停机时间短。

1.2.2 湿式静电装置系统

湿式静电装置处理VOCs 的工作原理为：利用高压强电场使油烟及油污颗粒带电，当带正/负电荷的微粒通过除尘电极时，分别被负/正电极吸附，从而达到除油烟目的。在该湿式静电装置处理系统中，废气在装置上部高压静电的作用下对油烟及油污进行分离，分离后经导流板从塔壁间隙流入装置底部，清洗装置对高压电源的阳极筒壁进行清洗，用循环水喷淋填料层对废气进行冷却吸收，循环泵抽取油水分离池中的循环水，油水分离池中的上层废油污进行回收利用。

1.2.3 主风机

在定型机废气排放系统的烟道系统、定型废气换热器、湿式静电装置等存在阻力作用，必须安置主风机对处理后的废气进行排放，主风机全风压在3300Pa～3 800 Pa。

1.3 定型机原有VOCs 处理工艺存在的问题

从该企业定型机VOCs 处理工艺的实践来看，“热能回收-水喷淋清洗-静电除油”工艺的VOCs净化效果不理想，颗粒物平均去除率约为78%左右，VOCs 去除率为83%左右，经处理后的废气无法稳定达标排放，基于国家对于工业废气VOCs 排放的治理要求，只有对原有VOCs 处理工艺及系统进行升级改造、优化设计，提高VOCs 的去除率，从而达标排放。

2 定型机吸附再生及催化氧化组合工艺的改造研究

针对山西某纺织印染有限公司定型机原VOCs废气排放不稳定达标的环境问题，采用湿式静电处理工艺+吸附再生及催化氧化组合工艺进行改造，提高对VOCs 的处理效果。

2.1 吸附再生及催化氧化组合工艺

在原定型机VOCs 废气处理工艺的主风机出口位置增设活性炭装置和催化氧化装置，如图2 所示。

图2 增设的活性炭装置和催化氧化装置示意图

从图2 可知，增设的1 号活性炭装置和2 号活性炭装置互为备用，当其中一套装置吸附饱和后，随即将废气通道切换到另一套装置中进行吸附，经活性炭装置吸附后的废气经烟囱进行排放。活性炭装置吸附饱和后采用热空气再生方法进入活性炭再生过程，脱附的废气有机物再次进入催化氧化装置分解成水和二氧化碳，处理后的废气温度高达350 ℃～380 ℃，将其引至定型废气换热器回收余热。

系统新增的主要设备有活性炭装置、再生风机、催化氧化装置、再生换热器。活性炭装置中活性炭的填装高度为600 mm，再生风机风流量为1 200 m3/h～2 000 m3/h，催化氧化装置催化剂填量为70 L～100 L，再生换热器采用碳钢材质，新鲜风机流量为1 900 m3/h～2 200 m3/h，废气流量约为12 000 m3/h。

经试验确定增设的活性炭装置的参数：活性炭装置吸附温度45 ℃～65 ℃，废气通入流速为0.35 m/s～0.45 m/s，活性炭装填高度为600 mm。活性炭对废气的饱和吸附容量在0.12 g/g～0.25 g/g。活性炭装置脱附参数设置如下：脱附温度为105 ℃～115 ℃，脱附空气流速0.115 m/s，脱附时间45 min。

经试验确定催化氧化装置的工作参数：催化剂装填量70 L～100 L，工作温度330 ℃～380 ℃，空速不大于30 000 h-1。

2.2 改造后的效果分析

改造后，山西某纺织印染有限公司定型机有机废气处理方式采用了湿式静电处理工艺+吸附再生及催化氧化组合工艺，对其处理净化能力与改造前进行检测对比分析，结果如表1 所示。

表1 定型机VOCs 处理工艺改造前后对比检测结果表

从表1 数据可知，采用湿式静电处理工艺+吸附再生及催化氧化组合工艺处理定型机有机废气后，170 ℃黑坯布定型生产后排放的颗粒物质量浓度由34 mg/m3降低至10.2 mg/m3后，去除率从77.78%提高至93.29%，定型机VOCs 质量浓度由26 mg/m3降低至7.13 mg/m3后，去除率从81.69%提高至95.06%；180 ℃白坯布定型生产后排放的颗粒物质量浓度由32.6 mg/m3降低至15.7 mg/m3后，去除率从78.13%提高至90.10%，定型机VOCs 质量浓度由27.1 mg/m3降低至6.22 mg/m3后，去除率从81.65%提高至95.81%。颗粒物和VOCs 净化效果较为理想，去除率得到了有效提高，符合国家工业VOCs 排放标准。该企业定型机有机废气的湿式静电处理工艺+吸附再生及催化氧化组合工艺的改造是合理有效的。

3 结语

山西某纺织印染有限公司针对定型机VOCs 排放超标的问题，进行了湿式静电处理工艺+吸附再生及催化氧化组合工艺的改造。实践应用检测结果表明：净化处理工艺改造后，定型机排放废气中颗粒物去除率提高至90%以上，VOCs 去除率提高至95%以上，解决了该企业定型机VOCs 的超标排放问题，为企业创造了较好的社会经济效益。