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有机废气处理的主要方法探究

2021-11-28尉苗军

科技与创新 2021年10期
关键词:燃烧器热力废气

尉苗军

(绍兴市柯桥区生态环境保护综合行政执法队,浙江 绍兴312000)

改革开放以来,中国经济获得了突飞猛进、举世瞩目的发展,国家实力和人民生活水平也得到了质的飞跃。但是在获得飞速发展的同时也付出了巨大的环境代价,重开发轻保护、重建设轻环保的粗放式经济增长方式给环境和资源带来了不可逆的破坏,对经济发展以及后世都产生了不良影响。越来越多人也开始注意到了此类问题,环境治理问题特别是会危害人体身体健康、破坏大气环境的有机废气治理问题已然成为当前及未来人民热切期盼和环保部门亟待解决的热点和难点问题。

有机废气通常是指工业生产过程中形成的可挥发性的有机化合物,其主要特点是易爆炸、易燃烧、不能溶解、有毒害,且不容易处理,不管是对人体还是对大气环境,都会造成非常严重的伤害和影响。基于有机废气这些特点和不良影响,目前已研究出如吸收法、燃烧法、催化剂法等处理有机废气的办法。本文重点分析当前有机废气的处理方法,探索新兴的处理技术,展望有机废气处理的技术发展前景。

1 有机废气概述

有机废气是一种在工业生产过程中产生的有毒、不易溶解、易燃烧和爆炸的气体或有机化合物。在工业生产过程中会产生大量的、各式各样的废气,包括有机化合物、无机化合物、大分子颗粒物等。不可溶解的有机化合物即有机废气是处理难度最大的。有机废气的主要构成成分包括本甲苯二甲苯等苯系物、丙烯酸、乙酸乙酯、甲醛、油雾、糠醛、树脂、丙酮丁酮、添加剂、苯乙烯、漆雾以及一些含碳氢氧的有机气体等。

有机的废气对人体的危害是多方面的,不同行业的有机物废气的毒性也是各不相同的,如苯类有机物会损害人的中枢神经,造成神经系统的障碍,当苯浓度达到2%以上时甚至会导致人急性中毒;苯酸类有机物能使细胞的蛋白质发生变形或凝固,致使全身中毒;硝基苯有机物会对人体神经系统、肝、脾、心脏等器官功能造成不可逆的影响,高浓度的甚至可致人直接死亡;腈类有机物会引发人体呼吸困难、严重窒息、意识的丧失直至死亡;戊醇类有机化合物可以引起人头痛、呕吐、腹泻等身体不适;其他如多环芳烃有机物、氮化合物等都是强致癌物。

总而言之,有机废气对人体的危害是十分严重和致命的。除此之外,有机废气中含有的烃类、醇类等物质会污染大气环境,使空气质量、动植物们甚至是人类的生存环境皆受到不良影响,进而又反作用于人类。因此,对于有机废气的处理问题,不仅是一个难点和重点问题,还是一个全人类迫切亟待需要解决的问题。

2 有机废气的处理方法

对有机废气的妥善处理已成为当前全人类的共识和亟待解决的难点问题。目前处理有机废气的技术主要有吸收法、燃烧法、RTO 法等。

2.1 吸收法

吸收法主要是利用一些可吸收气体或悬浮颗粒物的物质去吸收有机废气中的有害成分,目前吸收法所采用的吸收剂通常都是液状。从实践来看,液状的吸收剂吸收面积和吸收效果相对较好。

使用液体吸收剂来吸收有机废气的方式主要是通过喷洒水(吸收剂)的方式,使吸收剂与有机废气进行化学接触和相溶,利用吸收剂中的活性基因去吸收如三苯等不易溶于水的物质,同时利用水的作用去吸收有机废气中的醚、甲醇、丙酮和三苯物质等易溶于水的物质,喷洒的面积越广,可吸收的范围就越大。

2.2 RTO 法

RTO 是一种高效有机废气治理设备,该设备在传统的直燃式热氧化炉和催化燃烧方法的基础上进行设备升级,利用高温设备将废气中有机物进行氧化,分解出水和二氧化碳类无害或对人体和环境危害相对较小的气体,达到净化有机废气的效果和目的。同时分解过程中所释放出的热能还可以回收利用,可谓一举多得。

RTO 法的优点主要有以下几个方面:①成本较低,能大范围和大批量处理低浓度有机废气,同时还能在此过程中产生可利用的热能;②净化效率高,两床式RTO 净化效率可以达到98%左右,三床式RTO 净化效率可以高达99%,是所有热力处理有机废气方法中效率最高的;③可以适应有机废气中VOC 的组成和浓度的变化、波动,对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感;④使用寿命长,维护周期短,并且不会二次污染,操作简单方便,安全性高。

RTO 法是目前有机气体处理领域较为常用的方法之一,广泛运用于石油化工、汽车涂装、包装印刷、医药制造、涂布涂料有机废气治理领域,对于大风量、低浓度、成分复杂的各类工业有机废气。无论是高浓度的有机废气还是涂装废气,无论是成分复杂的工业有机废气还是其他恶臭废气,都有较为良好的、显而易见的净化和处理效果。

2.3 燃烧法

燃烧法是较为传统的有机废气处理方法,根据不同的有机物浓度可采用如直接燃烧法、热力燃烧法等不同的燃烧方法。

当有机物浓度较高时,通常采用直接燃烧法,并依靠有机物燃烧过程中释放出热量来维持燃烧过程,燃烧后将有机物转化为二氧化碳、氢氧化物等无毒无机气体。直接燃烧法通常使用工业燃烧炉或专用的火炬燃烧器进行定点燃烧。当采用火炬燃烧器处理有机废气时,火炬燃烧器应专门设计,以保证在有机废气气量或有机物发生波动时,火炬燃烧器都能将废气中有机物基本燃烧完全。

当有机物浓度较低时,通常采用热力燃烧法。因为有机物浓度较低,有机物本身不能燃烧,并且因为浓度低不能持续为燃烧提供足够的热量,因此需要添加燃料以维持燃烧状态,这种添加燃料的燃烧法则称为热力燃烧法,一方面较低浓度的有机物可以作为辅助燃烧的材料,另一方面也是被处理对象,最终分解物也是二氧化碳、氢氧化物等无毒无机气体。

热力燃烧可在普通的锅炉或燃烧炉中进行,也可在专用的热力燃烧炉中进行,在使用普通锅炉或燃烧炉进行热力燃烧时应注意以下条件:①热力燃烧炉由燃烧器和燃烧室组成,可根据燃烧器的种类分为配焰燃烧炉和离焰燃烧炉;②废气中不应含无机烟尘等不可燃组分,这些不可燃组分有可能在传热面上沉积从而降低效率并增加动力消耗;③废气中的含氧量应与锅炉燃烧的需氧量相适应,以保证充分燃烧,否则燃烧不完全形成的焦油等大分子量有机物会黏附到传热面上降低热效率;④专用的热力燃烧炉应保证获得760 ℃以上的温度和0.5 s 左右的接触时间,以保证将有机污染物完全燃烧。

3 有机废气处理技术的发展趋势

3.1 处理重心前移

实际上,有机废气处理应从其产生源头、产生过程及产生后处理方面贯穿进行,但当前对于有机废气的处理主要还是集中在废气产生后处理方面,集中在治理方面而忽视了产生源头和过程,处理的效果往往不尽如人意。对此,对于有机废气的处理技术应进一步延伸,探寻新的途径与方法把处理重心前移,从源头上解决有机废气产生和处理方法,以预防为主、治理为辅。即在产业生产时就要考虑到制作和购买较少可能产生有机物的环保型原材料,尽可能减少有机废气的产生,同时做好清洁生产,尽量减少生产过程中产生不必要的有机废气,最后在有机废气产生后再采用如燃烧法、吸收法等处理技术进行处理。一方面已经从源头上对有机废气的产生进行了较好的控制,那么可能产生的有机废气相对较少,在后期处理上也会相对比较容易和便捷。

3.2 循环运用废气

有机废气经过处理后有可能排解出一些可利用的气体或物质,如运用燃烧法处理有机废气会产生大量的热能,如果能够在技术上进一步创新,利用热能进行再生产或其他用途,循环利用有机废气,一方面既响应了当前节能减排、绿色发展的倡导,另一方面在处理有机废气、防治环境污染的同时还能二次利用化工原料或能量,为企业节约生产成本,创造更多的经济效益,处理和利用并重,避免资源浪费,一举多得。

3.3 科学组合处理流程

有机废气往往含有多种有机物或有毒有害气体,而目前的有机废气处理技术通常只能处理单一类的有机物或气体,对其他有机物或气体还需要另外再处理,因此工序复杂,成本较高。今后可能进一步发展有机气体处理技术,通过整合和优化技术及资源,或是进行不同流程的科学合理组合,使有机废气在处理过程中“一气呵成”“一蹴而就”,即通过一套设备可以净化和分解所有有机物和气体,提高处理的效率,同时也能较好地节约成本。

4 结语

综上所述,有机气体对人体有着十分严重的危害,同时对动植物和地球环境都会造成不可逆的不良影响,进而影响社会经济的正常发展,对于有机废气的处理要高度重视,在目前已有的吸收法、RTO 法、燃烧法等有机废气处理技术的基础上,还需要不断创新发展,既要从有机废气产生源头、产生过程及产生后处理方面贯穿进行,又要循环利用废气,科学组合废气处理流程,进一步提高处理的效率,节约成本的同时创造更好的经济效益。

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