烟气处理器
注：此系统为沥青烟气处理系统，用不锈钢制作，美观防腐蚀。沥青烟气处理系统在13页~22页进行详细介绍。
沥青烟气处理系统介绍
1.总论
1.1 项目由来
沥青混凝土搅拌设备是生产拌制各种沥青混合料的机械装置，是道路建设与维修的重要设备。沥青混合料搅拌设备在热拌混合料生产过程中，高温沥青会在沥青罐排气口、搅拌锅卸料处产生大量的沥青烟气，它不仅会严重影响操作人员的健康，也会对设备和周边环境造成严重污染，影响周边居民的生活，也是造成雾霾的一种废气。
为防止废气危害人的健康、污染周边环境，必须对其进行有效遏制，改善周边环境的空气质量。受业主的委托，我公司组织有关人员编制废气净化技术及设备安装改造方案，供业主参考和决策。
1.2 设计依据
1.2.1《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；
1.2.2《中华人民共和国大气污染防治法》；
1.2.3《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）；
1.2.4《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）；
1.2.5《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）；
1.2.6《橡胶制品工业污染物排放标准》（GB27632-2011）；
1.2.7《实用环境工程手册》（大气污染控制工程）；
1.2.8 国家现行技术标准、施工及验收规范、工程质量评定标准、操作规程及标准图集；
1.3 设计原则
1.3.1 根据环保规范和业主要求，保证该项目对企业周边的空气环境质量影响在允许范围内为原则；
1.3.2 坚持安全、经济、适用，并兼顾美观的净化设备安装原则；
1.3.3 选择工艺先进成熟、系统稳定可靠、无需管理、节能、无二次污染的净化技术；
1.3.4 对设备材质等选型本着可靠、适用的原则。
1.3.5 根据实际情况配合现有设施使用，最大程度的节约成本为原则
2.废气源分析
2.1 生产工艺简介
沥青搅拌机的生产工艺是将加工好的石子通过运料装置加入滚筒干燥机，加热至140℃～180℃后送入沥青搅拌机，与一定比例经过加热的沥青搅拌成混凝土，供铺路使用。沥青混合料搅拌设备在骨料的烘干加热、筛分、搅拌等工作过程中均会产生一定量的粉尘；骨料加热烘干时，采用的燃料主要有重油、柴油、煤等，燃料燃烧后产生的废气中含有大量的烟尘和含硫、氮、碳和磷的氧化物等气体，还有石子产生的粉尘和燃烧的残留物，粒径大都在0.5μm 以上。在沥青装载车间也会有部分废气排出，成分与搅拌时一样。
2.2 源强
沥青废气具有易粘附性，在一定温度之上易燃爆。在沥青烟气的收集、输送及消烟过程中，极易粘着管道及设备表面形成液态至固态沥青。沥青废气组分极为复杂，随沥青来源不同而异。沥青废气中既有沥青挥发组分凝结成的固体和液体微粒，又有蒸气状态的有机物，部分有机物是高分子聚合物，会对环境造成严重污染。沥青废气特点可以总结为：烟尘量大、油性物质多、粘性大同时含有大量挥发性有机物，和喷漆废气类似。
2.3 排放标准
废气的排放标准执行《大气污染物综合排放标准》（GB16297-96）中的二级标准以及《恶污染物排放标准》（GB14554-93）中的二级标准，如下所示。
3.废气处理工艺
3.1 处理工艺流程
废气中主要含有粉尘、油性颗粒物、恶臭气体以及非甲烷总烃，因此我司推
荐用旋流塔水洗+离心除雾+静电除尘+光催化等离子组合工艺对废气进行处理。
1）当沥青烟雾进入旋流塔内时，气流通过叶片时产生旋转和离心运动，液体通过中间盲板均匀分配到每个叶片，形成薄液层，与旋转向上的气流形成旋转和离心的效果，喷成细小液滴，甩向塔壁后。液滴受重力作用集流到集液槽，并通过降液管流到下一塔板的盲板区。具有一定风压、风速的待处理气流从塔的底部进，上部出。液体从塔的上部进，下部出。气流与液体在塔内作相对运动，并在旋流塔板的结构部位形成很大表面积的水膜，从而达到除尘的作用。
2）经初步除尘后的油烟再进入离心分离段，采用机械式除油技术，利用风机气体动力进行净化油烟。通过流体力学的双向流理论在叶轮内部实现油烟分离。通过改变叶片的角度和叶片的形式，使颗粒分子在叶轮盘、片上撞击聚集，被离心力甩入箱体内壁，由漏油管流出。
3）经过离心分离段后进入到静电除油烟段。在电晕极(负极) 和沉淀极之间施加直流高压,使得电晕极放电,烟气电离生成大量的正、负离子。正、负离子在向电晕极、沉淀极移动的过程中与焦油雾滴相遇，并使之带电，雾滴被电极吸引，烟尘基本得到去除。
4）最后进入到光催化等离子工艺段，废气经过设备时被紫外光、等离子电场分解，同时光催化及等离子产生的多种活性自由基和生态氧，同烟雾中的分子碰撞时会发生一系列基元物化反应，将烟雾分子异味气体分解或还原为低分子无害物质，废气中的非甲烷总烃、恶臭气体在高能量的轰击及活性物质的氧化下得到降解去除。利用离心风机达标排放。
废气处理工艺流程为：
3.2 沥青废气处理工艺原理
3.2.1 旋流塔废气处理原理
旋流板塔通常为圆柱塔体，塔内装有旋流塔板。旋流塔叶片如固定的风车叶片，气流通过叶片时产生旋转和离心运动，液体通过中间盲板均匀分配到每个叶片，形成薄液层，与旋转向上的气流形成旋转和离心的效果，喷成细小液滴，甩向塔壁后。液滴受重力作用集流到集液槽，并通过降液管流到下一塔板的盲板区。具有一定风压、风速的待处理气流从塔的底部进，上部出。液体从塔的上部进，下部出。气流与液体在塔内作相对运动，并在旋流塔板的结构部位形成很大表面积的水膜，从而大大提高了除尘吸收作用。每一层的液体经旋流离心作用掉入边缘的收集槽，再经导流管进入下一层塔板，进行下一层的除尘吸收作用。如上所述，液体在与气体充分接触后又能有效的分离---避免雾沫夹带，其气液负荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液层薄，开孔率大而使压降较低，达同样效果时的压降约低一半，因此，综合性能优于常用塔板。循环液由外部循环水管进入内壁，由雾化喷头在旋流上形成均匀分布的雾滴与烟气充分接触，形等离子+光催化氧化 离心风机达标排放旋流塔水洗静电除尘除气雾沥青废气离心除雾缓冲箱成极大的相际接触界面，与烟气充分反应形成沉淀，同时较大的尘粒在离心力作用下被除去，较小的尘粒受到雾滴的碰撞与拦截，以及受到多次的布朗扩散等作用而凝聚成较大的尘粒而被甩至塔壁，下流经过管道排入水池。
由于塔内提供了良好的气液接触条件，旋流板塔同时具有很好的除尘性能，气体中的尘粒在旋流塔板上被水雾粘附而除去，此外，尘粒及雾滴受离心力甩到塔壁后，亦使之被粘附而除去，从而使气流带出塔的尘粒和雾滴很少。
旋流板塔主要技术特点：
1） 占地面积小，投资少；
2） 除尘年需运行成本近似等于水泵电费；
3）除尘效率高，除尘效率为90%以上；
4）除尘器阻力小，阻力为600~1000Pa；
5） 对水质要求低，除尘用水可循环使用，达到高效率、低运行成本；
6）进液量少，一般气液比1 L/m3 左右，根据实际设计为0.6-3L/m3；
7）维护保养方便，在塔顶及每层旋流板上方均设有检修孔。
3.2.2 离心除雾除尘处理原理
根据不同工况环境下产生的有毒有害气体，特别针对恶劣环境工况废气中含油脂、含水的高温烟气的处理，研发出高效固、液态离心分离器，使烟尘中大颗粒物质-5 微米以下彻底捕捉净化分离。
为满足各种不同场所的安装、改造及运输方便、节省成本，我公司特制作此净化总成。它作为一个单元，可作为前置式安装在静电设备的前部上，视具体需求而定，净化效果同等。它安装组合方便。
3.2.3 静电除尘原理
粉尘由风机吸入静电除尘净化器，其中部分较大的油雾滴、油污颗粒在均流板上由于机械碰撞、阻留而被捕集。当气流进入高压静电场时，在高压电场的作用下，油烟气体电离，油雾荷电，大部分得以降解炭化；少部分微小油粒在吸附电场的电场力及气流作用下向电场的正负极板运动被收集在极板上并在自身重力的作用下流到集油盘，经排油通道排出。其原理图如下：
3.2.4 低温等离子原理
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，所以也称为低温等离子体。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。利用高频高压的电场与光辐照在电场作用下，离子发生器产生大量的粒子， 粒子与空气中的氧分子进行碰撞而形成正、负氧离子。光与废气气体分子的相互作用又可以看做是辐射场（震荡电场）与电子（震荡偶极子）会聚时的一种能量交换。使废气物质分子的能态发生了改变，即分子的转动、振动或电子能级发生变化，由低能态被激发至高能态，这种变化是量子化的。且在与VOC 分子相接触后打开有机挥发性气体的化学键，经过一系列的复杂的化学反应，最终生成二氧化碳和水等稳定无害的小分子。
反应原理如下：
O2+e（3.6eV）→·O+O
H2O+e（5.09eV）→·OH+H－ O+·OH→·OH2
研究表明：活性自由基·OH 的氧化电位（2.8eV）比氧化性极强的臭氧的氧化电位（2.07eV）还高出35％。·OH 自由基与有机物的反应速度高出几个数量级。而且·OH 自由基对氧化污染物的反应是无选择性的，可引发链式反应，直接将污染空气中的大部分有害物质氧化为二氧化碳和水或矿物质。
其作用机理如下：
H2S+·OH→HS+H2O HS+O2+O2＋+O2－→SO3+H2O NH3·OH→NH2+H2O
NH2+O2+O2＋+O2→→NOX+H2O CH2O+ O2＋+O2→+·OH→H·COOH+H2O
OH、•HO2、•O 等活性自由基和氧化性极强的O3，能与有害气体分子发生化学反应，最后生成无害产物。
3.2.5 光催化氧化原理
TiO2 具有化学稳定性好、无毒、价廉、易得、具有较正的价带电位和较负的导带电位等特点，是理想的光催化剂，也是目前使用最多的一类光催化剂。光催化氧化反应，就是让太阳光或其他一定能量的光照射光敏半导体催化剂时，激发半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迁到导带，从而产生光生电子（e-）和空穴（h+）。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能使几乎所有的有机污染物氧化至最终产物CO2和H2O，甚至对一些无机污染物也能彻底分解，不存在吸附饱和与二次污染问题。利用纳米TiO2 为光催化剂，在溶液或空气中发生多相光催化降解污染物的反应过程大致包括以下几个主要步骤：
1）TiO2 在光的照射下，被能量大于或等于其禁带宽度的光子所激发，产生具有一定能量的光生电子（e-）和空穴（h+）；
2）光生电子（e-）和空穴（h+）在TiO2 颗粒的内部以及界面之间的转移或失活；
3）光生电子（e-）和空穴（h+）到达TiO2 粒子表面并与其表面吸附物质或溶剂中的物质发生相互作用，即发生氧化还原反应，从而产生一些具有强氧化性的自由基团（∙OH，O2-）和具有一定氧化能力的物质（H2O2）。
4）上述产生的具有强氧化性的自由基团和氧化性物质与被降解污染物充分作用，使其氧化或降解为CO2 与H2O。
当TiO2 光催化剂受到大于其禁带能量的光照射时，在其内部和表面都会产生光生电子和光生空穴。一部分光生电子和光生空穴参与光催化反应，另外一部分光生电子与空穴会立即发生复合，以热量的形式散发出去。如果二氧化钛中没有电子和空穴俘获 .，储 .的光能在几毫秒的时 .内就会通过光生电子和空穴的复合以热能的形式释放出来，或以其它形式散发掉；如果在二氧化钛的表面或者体相中有俘获剂或表面缺陷态时，能够有效阻止光生电子和空穴的重新复合，使电子和空穴有效转移，从而能在催化剂表面发生一系列的氧化-还原反应，将吸收的光能转换为化学能。以下是一些具体的化学反应式：
TiO2 + h→ hvb+ + ecbhvb+
+ ecb-→ heat
hvb+ + H2O → ·OH + H+
hvb+ + OH-→ ·OH
ecb- + O2→O2-·
O2-· + O2-· + 2H+→H2O2 + O2
O2-· + H+→HO2·
HO2· + H+ + ecb-→H2O2
H2O2 + h →2·OH
H2O2 + ecb-→·OH + OH-
上面的反应式子中，羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(·O2-)都有很强的氧化性，无论它们在气相还是在液相中，都能将一些有机或无机物质氧化，因此，一般认为，·OH 和·O2-是光催化氧化中主要的也是最重要的活性基团，可以氧化包括自然界中生物难以转化的各种有机物污染物并使之最后降解成CO2、H2O 和无毒矿物。对反应的作用物几乎没有选择性，在光催化氧化反应过程中起着决定性作用。而且由于它们的氧化能力强，氧化反应一般不会停留在中间步骤，因而一般不会产生中间副产物。
