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标题 沥青烟气的处理方法及生产应用探讨
范文 彭欢



摘要：沥青在加热、输送、保温搅拌时会产生含有有毒有害成分的烟气，如不对烟气进行处理，会对环境造成污染并对生产一线员工的身体产生极大危害。因此针对沥青烟气的危害、常用烟气处理方法以及吸收净化法在改性沥青生产装置中的应用情况进行综合分析和阐述。
Abstract： Asphalt produces smoke containing toxic and harmful components when it is heated， transported and kept in heat. If it is not treated， it will cause pollution to the environment and cause great harm to the production frontline staff. Therefore， comprehensive analysis and elaboration are made on the hazards of asphalt flue gas， common flue gas treatment methods and applications of absorption and purification methods in modified asphalt production equipment.
關键词：沥青烟气；改性沥青；烟气处理；吸收净化法
Key words： asphalt fume；modified asphalt；flue gas treatment；absorption and purification method
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0151-04
0 引言
油港作业部沥青车间担负着沥青的中转、深加工任务，年平均出厂基质沥青沥青100kt、改性沥青50kt。沥青在加热搅拌、发育和运输的过程中会产生一定量含有毒有害物质的烟气，直接排放不仅污染空气，而且对操作工的身体健康产生危害。为了改善员工的作业环境，以及减少对环境的污染，必须采用适当的方法对沥青烟气进行处理。
1 沥青烟气的理化性质
1.1 沥青烟气的主要成分
沥青烟气的组成十分复杂，不同来源的沥青其组成不一。沥青烟气的组成中不仅有蒸气状态的有机物，也有沥青挥发组分凝结成的固体和液体微粒，部分有机物见表1。
1.2 沥青烟气的危害
沥青烟气中的碳环烃、环烃衍生物及其它化合物，有多种物质都会对人身健康造成危害，沥青烟中含有多种多环芳烃类物质，比如咔唑、苯并蒽、苯并芘等，且这些物质多属于致癌和强致癌物质，粒径基本在0.1～1.0μm之间，最大的10.0μm左右，最小的仅0.01μm，这些物质对人体造成危害的主要途径是附着在8μm以下的飘尘上，利用呼吸道进入到人体内。
由于沥青中含有高沸点矿物油和少量的氧、硫和氯的化合物。在高温下，可能会氧化分解产生硫化氢和二氧化硫等有毒气体。对环境造成污染、危害人类身体健康。
沥青烟和粉尘可经呼吸道和污染皮肤而导致中毒，出现头痛、心悸、腹病、胸闷、眼结膜炎、视力模糊、皮炎等症状。经科学试验发现，沥青和沥青烟中所含的3，4苯并芘是致癌最主要的原因。
基于此，净化治理改性沥青烟气，确保其排放符合相关规范标准十分有必要，这是人类健康的需要，同时也是环境保护的需要。
2 沥青烟气的处理方法
当前我国大气环境质量标准有三个：《环境空气质量标准》（GB3095—1996）、《工业企业设计卫生标准》中规定的“居住区大气中有害物质的最高允许浓度”及《工业企业设计卫生标准》中规定的“车间空气中有害物质的最高允许浓度”，此外，沥青烟气排放应符合《大气污染物排放标准GB 16297-1996》要求。沥青烟气的存在形式主要为0.1～1.0μm的焦油细雾粒，其净化治理就是将这些微小的颗粒尽可能多的捕捉住，使烟气排放符合规范标准，同时不造成二次污染。此外，在净化沥青烟气时，还应注意到改性沥青搅拌罐处产生的沥青烟气中存在粉尘，应采取有效的粉尘处理措施，通常的做法是喷淋洗涤，将粉尘融入水中，如此不仅可起到管道清理的作用，还能够有效避免火灾出现。
沥青烟气的治理方法多种多样，下文主要分析了几种沥青烟气净化方法：
2.1 吸收净化法
吸收净化法是一种较为常见的工业废气治理方法，也称为洗涤法。它是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者某种组分与吸收剂中活性组分发生反应，达到净化废气的一种方法。在沥青烟气治理中应用该方法是指把烟气中气态污染物转移到液相（吸收剂），进而起到净化烟气的作用[1]。若沥青烟气含量相对较少，比如防水行业等，最简单直接有效的处理方式是用水作为吸收剂。水作为吸收剂可循环使用，因此，不会引发二次污染。有时吸收剂也选用洗油，比如焦化厂的含沥青烟气的废气处理采用的吸收剂就是洗油，在填料塔内完成废弃处理过程。
采用吸收净化法可结合沥青烟气的各项具体情况（温度、压降、处理量等）设计合适的吸收设备。板式吸收塔塔内有多块板式分离部件，是一种适宜的吸收设备。工作时，水从塔顶部进入，顺塔板向下逐级流下，沥青烟气从塔底部引入向上逐级穿过塔板，沥青烟气和水在塔板上充分接触进行吸收、传热。
2.2 过滤法
过滤法是利用多孔介质，与沥青烟气中焦油细雾粒相碰撞而将烟气中焦油细雾粒吸附下来净化烟气的一种方法。从原理的角度出发，该方法也属于是吸附法。该烟气净化疗法在当前应用最广泛的一种沥青烟气处理方法，同时在防水行业也得到了广泛应用。填料若为过滤介质，通常是依照0.1×30mm的规格按一定密度编纵而成。从使用要求的角度出发，可将其分成三类，分别是高效型、标准型及高穿透型等，为起到良好的使用网叠成的条形或盘形阀块，其目的是完成处理烟气。丝网除雾器，即填料层，它是一种有效的气液分离装置，在多个领域行业都得到了规范应用，包括冶金、医药、化工等行业。
2.3 吸附净化法
吸附净化法是用多孔固体（吸附滤料）将流体（气体或液体）混合物中的一种或多种组分积聚或凝缩在表面，达到分离目的的操作。若按吸附滤料表面与吸附质之间作用力标准来划分，可将其分为两类，即化学吸附和物理吸附。在沥青烟气处理中，吸附净化属于物理吸附。物理吸附也被称为“范德华力”，其形成主要依靠分子间相互作用。其特征是属于可逆过程，吸附剂与吸附质之间无需化学作用。通常情况下物理吸附不受温度因素的干扰，然而随着温度的升高，吸附量也呈下降趋势，由此可知，在吸附净化前为提高净化效果，可先冷凝处理沥青烟气[1]。对于吸附净化法而言，选用适宜的吸附滤料是重中之重。良好的吸附滤料应满足以下条件：再生特性和耐磨能力良好，能够更快适应酸、碱、水、高温；选择性丰富多样，更有利于净化一种或几种污染物；吸附容量较大等。
固定床式吸附器是沥青烟气吸附净化法中的主要设备，通常是圆柱形立式结构，内置孔板或格板，滤料在其上放置，沥青烟气通过容器，再穿过滤料间隙，经过吸附处理，最终排出或者进入下一道工序。固定床式吸附器的设计计算主要考虑了两个方面：一是吸附平衡；二是吸附速率，但影响这两个方面的因素有很多，包括透过曲线的形状、传质区大小、到达破点的时间等等，这些因素都会不同程度上影响到最终的设计计算结果，极其复杂。总而言之，吸附净化法较为适宜应用在大气量、低浓度气态污染物的治理中，具有设备要求简单的优势。
2.4 燃烧法
燃烧法是在专用的加热炉焚烧沥青烟气，高温焚烧一段时间后，能够较为彻底的净化沥青烟气。该方法通常被应用在氧化沥青装置的尾气处理中，其存在运行成本高、设备投资大等弊端，并且存在很大安全隐患。
2.5 其他方法
沥青烟气的处理方法多种多样，除了上述几种处理方法外，还有几种常见的处理方法，具体如下：
①机械分离法：采取向沥青烟气喷蒸汽或者水雾措施，将烟气颗粒直径增大，然后在旋风除尘器或者沉降室中分离气体与颗粒，如此便将沥青烟气中的粉尘有效净化了。
②静电捕集法：虽然沥青中存在比电阻，但其比电阻适宜，并不会对金属产生腐蚀作用，经捕集后，其会呈液体，如此便实现了沥青烟气净化目的。[2]
③冷凝法：对沥青烟气采取冷凝措施处理，将其雾粒粒径增加，从而实现净化沥青烟气目的。但该方法通常不会被单独采用，一般都会和其它至少一种净化方法协同采纳使用。
3 吸收净化法在改性沥青生产装置中的应用
油港作业部沥青车间担负着改性沥青的生产等任务，年平均生产改性沥青200罐左右。合格的改性沥青产品需要在罐内高温（185～195℃）发育约40h。改性沥青生产是车间产生沥青烟气的主要原因，改性沥青装置也是沥青烟气最为集中的部位。
3.1 工艺选择
改性沥青生产、发育过程中产生的改性沥青烟气量比较少，加热炉区本就有可循环利用的循环水池，且煤渣水有利于吸收进化沥青烟气。而使用活性炭来吸附沥青烟气成本很高，直接引入锅炉燃烧又存在很大的安全隐患。综合考虑车间改性沥青烟气的排放量、环保排放标准、温度、经济实用等因素，最终选择了以水洗净化吸收法来处理改性沥青烟气。吸收净化设备的选择为水洗塔（见图1，不含图中虚线中的部分）。
整个烟气处理装置主要包括了烟气收集和烟气吸收两大部分。引风机用于收集沥青烟气，水洗塔用于烟气吸收净化。启动生产或者罐内沥青保温发育时，启动引风机，将罐内高温沥青烟气引至炉区的水洗罐，循环水泵不断将水送至水洗罐中，净化后的气体排入大气，废水排入沉降池。工艺流程见图2。
该工艺所需设备简单，具有制造、安装都较为容易的优势。处理烟气的工艺流程为工作时水从塔顶部导入，由水封液位控制器控制在塔底部形成一段水封液位。同时，沥青烟气从塔的中部导入进入水封层与水充分接触，达到净化目的。净化后的烟气从塔顶部排出，而污水从塔底导出循环使用。水洗塔结构如图3所示。
3.2 存在的问题
在实际使用过程中，高温沥青烟气在烟道中冷凝，产生含有油污的冷凝水。引风机工作时，冷凝水被抽入引风机。长时间运行后，冷凝水从引风机溢出，造成设备损坏，流出的污水给周边环境造成二次污染，达不到保护环境的初衷。
3.3 改造方案
为了解决这一问题，根据车间改性沥青烟气的排放量和经济实用的因素，决定在引风机入口处增加一个2m3的分液罐来进行气液分离。如图1所示，在改性罐与引风机之间添加一个中间罐（图1中虚线方框内所示），沥青烟气从罐的中部导入，在入口上方添加2块层板，使烟气中的水汽冷凝流到罐的下部，較干燥的烟气从罐的顶部进入引风机，冷凝水从罐底排往污水处理系统。
3.4 实施效果
经过改造后，气液分离塔能够很好的将沥青烟气与冷凝污水分离开来，消除了冷凝污水进入引风机内损坏设备的隐患，也解决了溢流污水造成二次污染的问题。改性沥青烟气处理系统长期运行，大大减少了生产现场的烟气，员工在操作过程中出现的刺鼻、刺眼症状基本消失，极大的改善了员工的操作环境，同时也减少了对周边大气的污染。
4 结语
沥青烟气的处理方法多种多样，但最终目的都是使烟气排放达到国家环保标准。生产企业应结合自身各项实际情况，综合分析各方案优劣，合理确定最优沥青烟气处理方法。
企业应视环保为自身的一种社会责任，而不是一种压力或者负担。为更好的符合环保标准，企业应与时俱进，不断的开展技术创新和流程再造升级，提高自身核心竞争力，从而提升企业经济效益和社会效益，促进自身的长远可持续发展。
参考文献：
[1]巢文革.沥青烟气治理方法探讨[J].中国建筑防水，2005：35-37.
[2]李振新.静电捕集法在沥青烟气治理中的应用[J].决策与信息旬刊，2014：161-162.
[3]Xu Zhaokang YuTianXu， Yin Cheng. The application of asphalt gas purification technology research [J]. Journal of Shanghai institute of applied technology （natural science edition）， 2010 （01）.
[4]田冠飞，冯胜利，郑风礼，张勇，王海龙，付海球，栾斌.改性沥青防水卷材生产废气处理系统的研制与应用[J].中国建筑防水，2015（04）.
[5]关伟，陈忠林，张炜晨，刘能.沥青烟治理现状及工艺路径分析[J].辽宁大学学报（自然科学版），2016（04）.
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更新时间：2025/2/6 1:09:36