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沥青废气燃烧处理技术

摘要:在不同温度、不同沥青废气与天然气混合比及不同催化剂的条件下,用燃烧法对沥青融化中产生的废气进行处理,降低沥青废气排放浓度和废气中有害物质的浓度,解决了沥青废气严重污染环境的问题。
  关键词:沥青 废气 燃烧法 处理技术
  
  1 沥青废气对环境的污染
  沥青在溶化过程中产生大量的沥青废气,沥青废气中主要含有低碳链的烃类物质,还有少量的氮、硫杂环化合物和多环芳烃(PAH),以及吡啶类和苯并芘,这些物质造成环境污染,严重影响人、动物、植物的生长发育,如果人长期处于沥青油烟污染的环境中,可引起呼吸道和皮肤等疾病,同时诱发癌症。动物实验表明,沥青废气对小白鼠有全身反应,如果同时受日光作用,小白鼠的死亡率增加50%沥青废气还会堵塞植物叶片的呼吸孔,使其变色、枯萎和脱落,如受沥青废气污染的大豆叶片发红、枝叶脱落、果实变小或不结果。
  2 实验设计
  2.1 工艺流程设计 在实验室模拟现场沥青熬制工艺流程,增设理清废气回收处理系统。用引风机将熔化罐中的沥青废气抽出并与天然气混合进入燃烧炉中燃烧。
  2.2 试验方法 采集沥青废气样品和燃烧后排放废气的样品,采用目前最先进的色质联谱分析仪,运用沥青废气监测标准方法对样品进行监测分析。由试验测定沥青废气中各组分含量可知,沥青废气中除了含有水蒸气外,还含有大量的烷烃和苯类物质,这些有机物均可燃烧。选择适当条件,通过燃烧,降低沥青废气排放浓度和废气中有害物质浓度。要完全燃烧这些物质,还必须提供辅助燃料,我们选定天然气作沥青废气燃烧的辅助燃料。
  2.2.1 天然气与沥青废气的混合比例对处理效果的影响 沥青废气的热值比天然气低,其混合比例不同对燃烧效果的影响很大,实验中将炉内温度控制在550°以上,改变沥青废气流量与天然气流量比例,目测燃烧效果,检测燃烧后废气中组分的含量,试验结果见表1和表2
  
  试验可得:天然气与沥青废气流量比为1.3:1、1.8:1时,燃烧炉中火焰为红色,燃烧不完全,燃烧后废气中还含有C3,C4及苯类有机组分,当天然气与沥青废气流量比达到2.3:1以上,燃烧炉中火焰为蓝色,燃烧后废气中未检测出有机成分,其燃烧效果显著。
  2.2.2 燃烧温度对处理效果的影响 在实验中分别将燃烧炉内温度控制在250~260℃,300~320℃,440~460℃,500~520℃,710~730℃,采集燃烧炉排出废气,用色质联谱分析仪进行组分测定,测定结果表明:当燃烧炉内的温度达到510℃时,燃烧后废气中的有机物含量已不能检出,而且随着燃烧反应的进行,燃烧炉中温度会不断升高,其燃烧效果更为明显。
  2.2.3 催化剂对处理效果的影响 催化燃烧反应机理是以催化剂和氧气间的电子交换为先决条件,在燃烧反应中有两重电子交换过程,一是电子从可燃烧气体进入催化剂,二是电子从催化剂进入氧气分子。在研究中选用六种催化剂对天然气的燃烧反应进行试验,其反应活化能和反应速率见表3。
  试验得知:选用Pt-Ni合金网催化剂,燃烧活化能最高,反应速率常数最大,催化燃烧效果最好。同时我们采用Pt-Ni合金网做催化剂考察天然气与沥青废气混合燃料的燃烧效果,试验结果为:用催化剂可将沥青废气燃烧处理温度降低120℃。
  3 实际运用情况分析
  3.1 沥青废气燃烧处理实施过程 为了降低生产作业现场沥青废气对环境的污染,我们将试验结果投入现场使用。在沥青熬制系统上安装一套沥青废气燃烧处理系统。在沥青进入浇涂车间前,设置了两套处理系统。一是沥青废气回收处理系统,在沥青保温罐上安装一台抽风机,将沥青废气通过管道送到加热炉中燃烧处理,二是循环泵系统,在沥青保温罐旁安装一台沥青循环泵,让沥青不断循环充分释放其中的废气,降低沥青浇涂作业时的废气量。
  3.2 运行结果监测 该项技术于1999年10月在川东开发公司管道防腐预制厂投入使用,同年底,由重庆市环境监测中心对作业场所处理前、后沥青废气排放量、废气中有害物质含量进行连续3天监测,监测依据GB16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》,执行标准GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
  4 结论
  ①由监测结果可知:用燃烧法处理沥青废气,其处理后排放废气中沥青烟、有害物质浓度远远低于国家标准,效果非常显著。②在实际生产中,沥青废气处理最佳条件是:天然气与沥青烟流量比2.3:1,燃烧炉温度控制在510℃左右,利用Pt-Ni合金网催化剂时温度控制在390℃左右。③通过对沥青烟集中回收处理,大大地减少了沥青在浇涂时的废气浓度,明显改善了作业环境污染,提高了文明生产程度。④该技术处理工艺简单可靠,处理成本低,具有较高的经济效益、社会效益,便于推广应用。
  
  参考文献:
  [1]马广大.大气污染控制工程.高等教育出版社,1996.
  [2]台丙华.工业废气净化工业出版社,1989.
  [3]曾汉才.燃烧技术.华中理工大学出版社,1990.