卷烟厂技改项目的异味气体治理工程.pdf

卷烟厂技改项目的异味气体治理工程 方一丰 上海成信建业节能科技公司， 上海 201103 摘要 某卷烟厂根据“十一五规划” 进行异地扩建， 重新建设一套异味气体污染治理工程。针对车间排风量大和异味 气体释放点源多特点， 采取治理工艺各有不同， 既达到相应处理效果又节省投资; 采用注入式低温等离子体工艺强化 对异味气体处理， 解决了设备受污染和大风量异味气体难处理等问题， 成为整套治理工艺的特色。 关键词 烟草异味气体; 喷淋塔; 低温等离子体; 气体污染治理 PECULIAR SMELL GAS TREATMENT OF TECHNICAL RE PROJECT OF A CIGARETTE FACTORY Fang Yifeng Shanghai Chengxin Jianye Energy Conservation Science ＆ Technology Company，Shanghai 201103，China AbstractA cigarette factory has built another production base and constructed an innovative peculiar smell gas treatment project according to its 11th five-year plan． The different processes were applied to treat peculiar smell gas discharged from different resources，which may not only control the peculiar smell gas pollution but saved the energy． Another distinguished aspect of processes is to utilize the non-thermal plasma injector technology to enhance the treatment efficiency． Such has resolved the difficulty of treating huge amount of peculiar smell gas and in favor of keeping the equipment out of dirt． Keywordspeculiar smell gas of cigarette;spray tower;cryogenic plasma injector;waste gas pollution control 0引言 烟草行业在我国的国民经济中占有重要的地位， 卷烟产销量一直保持稳定增长的态势， 产量从 2003 年的3 578 万箱增加到 2005 年的3 857. 6 万箱， 增长 了 7. 2 ， 销量从 2003 年的3 595 万箱增加到 2005 年的3 899 万箱， 增长了 7. 8 ， 经济效益也保持了稳 定的增长势头， 税利从 2003 年的1 600 亿元增长到 2005 年的2 400亿元， 增幅为 33. 3 ［1］。 烟草产业大力发展的同时， 烟草加工中产生大量 的异味气体， 严重影响厂区周围的环境质量。卷烟厂 废气主要有普通烟机废气、 白肋烟机废气和生产车间 换气。白肋烟气产生异味的化学物质主要是氨气， 在 加工过程主要生成葡糖胺、 果糖榛等化合物， 它们会 挥发到环境中污染环境， 同时香料烟叶种子会挥发出 苯甲醛、 苯乙醇和苯甲酸甲酯等化学物质， 另外香烟 烟气中含有乙醛、 乙酸、 苯并芘和亚硝酸胺等， 它们都 会对人体健康构成直接危害 ［2- 3］。 某卷烟厂根据公司的“十一五规划” ， 生产规模 进行异地扩建， 依据国家环保政策要求， 重新建设一 套异味气体治理工程。本文分析治理工艺特点， 讨论 相关设备功能， 评价该异味气体治理工程特色。 1异味气体来源和种类 卷烟的生产工艺基本分为制丝和卷接包两大工 序， 制丝工艺包括叶片处理、 制丝 梗 和膨胀烟丝三 个工段， 其主要工艺流程见图 1。 从工艺流程可得知， 卷烟厂的废气主要来自烟草 粉尘废气和烟草异味气体。烟草粉尘主要源自制丝 车间的切丝机、 烘丝机、 片烟除杂和卷接包车间的风 力送丝系统及卷烟机等设备或工序工作时产生的粉 尘飘逸; 烟草异味气体主要来自于制丝车间卷烟生产 线加湿排潮系统、 白肋烟处理生产线、 混丝加香工段 排潮系统等。 散热或散湿的设备、 环境湿热车间设置通风系 统， 每小时换气 5 ～ 8 次， 改善工作环境。制丝和卷接 包车间排气含尘量大的工艺设备均设置除尘排风系 统， 废气经排风系统会影响空气环境质量。 07 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 图 1烟草生产工艺的废气排放工序 2治理工艺和设备 烟草废气包括几方面特点 风量大， 合计总风量 在 300 000 m3/h 以上; 含湿热， 特别是制丝排潮工序 的废气， 温度在 100 ℃ 以上; 含粉尘， 切丝工序的废气 粉尘浓度为 3 ～ 4 ; 有异味， 废气中包括氨、 尼古 丁和挥发性有机物各种异味气体组分， 但浓度低， 浓 度级别在 ppm 级别以下。 根据生产卷烟的不同工序所产生的异味气体组 分、 粉尘粒径和温度等不同情况， 异味气体的治理工 艺作了针对性选择。 2. 1治理工艺 2. 1. 1制丝排潮排风异味气体治理 卷烟制丝工艺是卷烟生产的主要加工工艺， 满足 烟草的卷制、 包装和吸味要求。在其生产过程中需要 利用蒸汽对烟丝进行加工， 保证烟丝的韧性和饱满 度， 蒸汽排走时带走大量的粉尘、 热量和香精香料等 产生异味的化学物质。制丝排潮产生的异味气体是造 成不良环境影响的主要来源。治理工艺流程见图 2。 图 2排潮异味气体治理流程 2. 1. 2制丝除尘异味排风气体治理 该异味气体从除尘风道收集， 其温度为室温， 气 体中水蒸气含量少， 粉尘浓度比较低， 仍带有一定异 味， 治理工艺流程如图 3 所示。 2. 1. 3环境排风异味气体治理 卷接包车间排风、 暖通制丝车间排风的异味浓度 低、 水蒸气含量少， 所含粉尘也少， 其治理工艺也比较 简单， 治理流程如图 4 所示。 图 3除尘异味气体治理流程 图 4环境异味气体治理流程 2. 2相关设备 2. 2. 1喷淋塔 工艺采用顺流式喷淋塔， 装置如图 5 所示。 图 5顺流式喷淋塔 异味气体从塔的上部进入， 吸收剂 － 水同时从上 到下分层喷淋， 内部设气体分布系统和液滴分离器。 其优点是阻力小、 能耗低、 结构简单， 但对异味吸收效 率不高， 耗水量和占地面积较大， 适用于含尘的大风 17 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 量废气处理。 2. 2. 2喷淋错流填料塔 工艺采用喷淋错流填料塔， 装置如图 6 所示。 图 6喷淋错流填料塔 在塔内填充适当填料， 吸收剂 － 水从塔顶向下喷 淋， 润湿填料， 气体呈水平运动， 在填料表面气液接 触， 进行吸收。内部设有液体分布装置、 液体再分布 装置、 除沫装置、 填料等。其优点气液比高， 填料可充 分冲洗， 达到高效率洗涤效果， 而且容易安装固定， 阻 力小， 能耗低， 可根据废气特点分级处理。 2. 2. 3注入式低温等离子体反应器 工艺采用注入式低温等离子体装置， 装置如图 7 所示。 图 7注入式低温等离子体反应器 低温等离子体装置采用介质阻挡放电原理， 在放 电间隙两则喷涂高绝缘强度、 高电介质常数、 高密度 和低矫曲度的电介质薄层， 增加外加电压， 形成较高 电场强度， 使反应腔内大部分分子离解、 电离成电子、 离子、 自由基等活性分子。低温等离子体产生效率与 电介质材料和加工工艺水平有直接关系。 注入式低温等离子体反应器装置特点是安装在 异味气流旁路， 在风机作用下， 把高活性的电子、 自由 基和电子等注入管路内， 与异味气体混合， 产生化学 反应， 起到处理、 净化效果。其优点是注入式低温等 离子体反应器没有与异味气流直接接触， 从根本上解 决设备腐蚀和污染问题， 同时结构紧凑、 占地面积小。 2. 2. 4冷却塔 冷却塔装置如图 8 所示。 图 8冷却塔 喷淋塔出来的水溶液含有大量热量， 通过板式换 热器， 把热量置换给冷却水， 冷却水中废热在冷却塔 内与空气进行热交换， 使废热传输给空气并散入大气 中， 吸收剂 － 水又可以重新使用， 同时降低喷淋溶剂 的温度对提高异味气体组分吸收效率起重要作用。 2. 3工艺特点 针对车间的异味气体排风量大、 异味程度不一， 气体来源也有差异， 采取不同的治理工艺， 符合实际 情况。 根据异味气体风速、 风量等大小， 对喷淋塔和填 料塔等净化设备进行选型， 设备结构简单、 特点各异， 两者处理功能具有相互补充， 实现较好的除尘和吸收 异味气体组分效果。 注入式低温等离子体装置利用高能离子的能量， 实现降解异味气体的化学组分目的， 同时把装置安装 于异味气流的旁路， 解决了设备污染、 处理大风量异 味气体和占地过大等问题， 成为整套工艺的亮点。 整套工艺也存在不足的地方。采用水作为除尘 和异味组分的溶剂， 要消耗大量的水资源， 同时要对 排放污水进行再处理， 增加了企业的资源消耗负担和 环境压力。 下转第 100 页 27 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 图 6KClO4添加量对酸性气体释放量的影响 4结论 将垃圾筛上物制备成 RDF 可以实现垃圾处理的 减量化和资源化。实验中研究了 RDF 原料的含水率 以及成型压力对 RDF 的膨胀性能产生的影响， 探讨 了在 RDF 制作过程添加 KClO4和 CaO 对燃烧特性的 影响。 实验结果表明 提高含水率和加大成型压力将有 利于制作膨胀系数较小的 RDF， 其体积扩张率均趋 于 40 左右。当 KClO4添加量超过 1 时， RDF 燃烧 残渣的质量将明显增加; 当 CaO 添加量超过 3. 5 时， RDF 燃烧残渣的质量也将明显增大。在 RDF 制 作过程中加入 CaO 将明显降低燃烧时 SO2的产生 量; 当 CaO 添加量达到 2 时， HCl 的排放量被降到 最小。添加 KClO4将会增加 RDF 燃烧过程酸性气体 的产生量。在 RDF 中加入 CaO 可以将 RDF 中的氯 元素和硫元素有效固定在残渣中， 其固定率均超过了 98 ， 从而有效减少酸性气体排放。 参考文献 ［1］沈伯雄， 姚强． 垃圾衍生燃料 RDF 技术概述［J］． 能源研究 与利用， 2002 2 12- 15． ［2］崔文静． 矿化垃圾分离制备 RDF 材料的研究［D］． 上海 同济 大学， 2007． ［3］郭小汾， 杨雪莲， 陈勇， 等． 垃圾衍生燃料 RDF 的燃烧特性研 究［J］． 太阳能学报，2001 3 282- 286． ［4］郭建． 城市生活垃圾燃烧特性研究［D］． 北京 华北电力大学， 2008． ［5］Piao G，Aono S，Kondoh M，et al．Combustion test of refuse derived fuel in a fuidized bed［J］． Waste Management，2000， 20 443- 447． ［6］Liu G，Itaya Y，Yamazaki R，et al．Fundamental study of the behavior of chlorine during the combustion of single RDF［J］． Waste Management，2001，21427- 433． 作者通信处马涵宇100871北京海淀区颐和园路 5 号 北京大学 环境科学与工程学院 E- mailhorse3mhy sina． com 2011 － 11 － 02 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 72 页 2. 4烟草行业废气治理工艺步骤 根据烟草行业所排出废气的性质， 可把废气治理 工艺分三步骤 第一步 实现废气的除尘、 降温、 部分 去异味的效果， 相关工艺包括 喷淋塔、 文丘里除尘器 等; 第二步 实现异味气体组分的吸收， 相关工艺包 括 湍球塔、 填料塔、 板式塔等; 第三步 深度处理， 进 一步提高处理效果， 相关工艺包括生物滤池、 低温等 离子体反应器、 光催化、 多孔材料吸附等。 3结论 根据车间排风量大、 异味气体释放点源多、 异味 程度各异等特点， 采用不同的治理工艺， 既达到较好 处理效果同时节省工程投入。 采用注入式低温等离子体工艺强化对异味气体 治理效果， 解决了设备受污染和大风量异味气体难处 理等问题， 成为整套治理工艺一个特色。 参考文献 ［1］程永照， 王海娟． 中国卷烟市场的竞争及未来趋势［J］． 中国烟 草学报， 2007， 15 5 54- 56. ［2］夏炳乐， 李敏莉， 肖厚荣， 等． 烟草加工厂的环境若干问题与防 治对策［C］/ /2003 年烟草生产与人体健康和环境保护协调发 展研讨会， 2003． ［3］李竖， 竹涛， 豆宝娟， 等． 低温等离子体技术处理烟草臭气［J］． 环境工程， 2008， 26 1 44- 45． 作者通信处方一丰200437上海市虹口区中山北一路 1230 号柏 树大厦 B 区 5 楼洗霸科技公司 E- mailfengyifeng hotmail． com 2011 － 11 － 15 收稿 001 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期