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铸造旧砂再生废气治理工程实例 解清杰 江苏大学环境学院, 江苏 镇江 212013 摘要 从工艺流程及设备、工程运行监测结果及经济指标等方面, 介绍了某铸造旧砂再生废气治理工程, 从实际监测结 果可知 该工程运行稳定, 废气中的各项污染物排放浓度均符合 GB16297-1996大气污染物综合排放标准排放标准 的要求。 关键词 铸造; 旧砂; 再生; 废气 A CONTROL ENGINEERINGOF TREATING WASTE GAS FROM REGENERATING USED FOUNDRY SAND Xie Qingjie School of Environmental Engineering , University of Jiangsu Zhenjiang 212013, China Abstract It was introduced a project of treating waste gas from regenerating used foundry sand from flow chart and equipments, the monitoring result of its operation and economic index, etc. It was showed that the operation of the projectwas stable from the actual monitoring result, and each pollutant discharged from the waste gas could meet the requirements of discharge standard of “ Air Pollutant Integrated Discharge Standard” GB16297-1996. Keywords foundry;used sand;reclamation; waste gas 0 引言 镇江某铸造公司使用后的铸造覆膜砂,因含有大 量有机污染物而无法直接送填埋场处置 ,有必要对其 进行再生处理, 既减少了污染, 又可以节约大量的成 本。因此, 从节能环保的角度出发, 该公司采用再生 的方法来循环利用铸造旧砂。 铸造旧砂再生采用的是热法再生工艺,其工艺流 程是旧砂经破碎 、筛分、磁选后预热 ,然后焙烧 ,再经 过冷却后就可重复使用 [ 1] 。在焙烧过程中铸造旧砂 表面的有机粘结剂燃烧产生了大量的氮氧化物和其 他挥发性有机废气 。这些废气如得不到有效控制将 对操作人员的身体健康及生态环境造成一定的危害, 对周围的居民生活亦产生一定的影响 [ 2] 。 1 废气概况 1. 1 废气的来源 废气主要来自以下几个处理单元 1 预热单元 主要产生一些低挥发性气体污染物。2 焙烧冷却单 元 主要为有机成分与氧反应产生一些氧化产物及有 机废气。3 再生砂排放单元 主要是再生后砂的排放 过程中产生的少量含尘废气。 1. 2 废气排放流量与质量浓度 该公司废气最大排放量 约13 000 m 3 h, 其中预 热和焙烧段废气量约3 000 m 3 h, 再生砂排放单元废 气量约10 000 m 3 h 。废气参数见表 1。 表 1 气体参数 项目 气量 m3h- 1 温度 ℃ 废气主要成分 ρ 颗粒 污染物 gm- 3 预热段 3 000 ≤ 650 三乙胺、醛类、酚类、 碳氢化合物、其他 ≤ 0. 1 焙烧段≤ 850 NOx、三乙胺、 氰化物、 醛类、酚类、CO2、烟尘 0. 3 再生沙 排放段 10 000≤ 400 烟尘、碳氢化合物、 CO2、 N2、O2、其他 0. 1 铸造旧砂再生废气主要污染物来自于铸造砂表 面粘结剂的燃烧反应和挥发。该公司采用的粘结剂 52 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 主要包括 二苯基甲烷 4,4 -二异氰酸酯 、 聚合MDI 、 芳 烃溶剂 、 三乙胺、酚醛树脂、乙二酸二辛酯 、 戊二酸二 甲酯、苯酚、萘等。废气主要成分为粘结剂在高温状 态燃烧与空气中的氧气反应产生氮氧化合物和氰化 物、 醛类、酚类等挥发性有机污染物 。 这些废气成分有些具有刺激性气味 、 有些对人体 具有毒害作用、有的是构成酸雨的主要污染物 ,根据 国家有关法规, 必须进行处理 。 2 治理思路 2. 1 铸造砂再生废气特性分析 该公司废气具有如下特性 温度高 ; 刺激性气味 大; 二氧化硫 、氮氧化合物含量高; 间歇生产、气量 较大 。 2. 2 工艺流程确定的依据 [ 3] 目前, 国内外对有害的废气及粉尘的净化方法, 主要有吸收法、吸附法 、冷凝法 、燃烧法和光催化氧 化法 。 该公司属于间歇式生产, 手工操作 ,生产任务不 均衡 ,因此排放有机废气的浓度和废气量也不均衡。 经过比较和试验分析选用基于物化处理的“高效吸收 吸附净化法”比较适合。 2. 3 废气处理系统设计原则 针对该废气的特点, 结合该公司的技术要求, 本 处理工艺将按照以下原则进行设计 1系统的处理工艺必须具有针对性, 稳定有效 地去除废气中的污染物, 以确保系统达到该企业所提 出的排放要求。 2针对废气中刺激性气味气体浓度高的特点, 处理系统必须具有高效可靠的预处理单元,以确保后 续处理单元的平稳运行。 3废气处理工艺方案应充分结合实际, 尽可能 减少投资和施工的工作量 。 4处理系统所需的吸附材料应尽可能采用价 廉、 高效的原料 ,以简化处理系统的日常管理 。 5方案应采用先进可靠的系统设备, 降低系统 的维护工作量和延长设备寿命 ,以保证系统的长期正 常运转。 6在关键处理单元采用自动化控制系统, 以保 证处理效果和减少劳动力的需求。 7处理系统应具有灵活的调节能力, 以适应产 品生产的调整。 8不能产生二次污染 。 3 废气治理工艺 3. 1 工艺流程 废气治理主要工艺流程如图 1所示。 尾气 旋风除尘器喷雾除尘器 水循环系统 集尘器碱洗罐 碱液循环系统 吸附罐 达标排放 灰尘 储尘池灰尘外运 图 1 工艺流程 1 除尘系统 。工艺根据废气含尘量大的特点 ,设 计采用了三级除尘系统, 分别是旋风除尘 、 喷雾除尘 和集尘器除尘。以保证进入碱洗罐中的尘土含量满 足设计要求 ,不影响碱洗吸收效果。 2 碱洗罐。从除尘系统排出的废气, 进入碱洗系 统,碱洗罐采用多级喷雾旋流板式反应罐 。有效去除 废气中氮氧化合物气体和部分粘结剂挥发分 ,使尾气 的温度被进一步降低 。 3 废气 HAC 吸附装置。系统采用 HAC 吸附材 料,其不同于传统的吸附式废气处理设备采用的颗粒 活性炭 GAC 。HAC 是由一定配比的吸附剂材料和 粘接剂组成 ,经过一定的制备工艺形成独特的活性炭 纤维与蜂窝状活性炭组成的组合吸附材料 。它具有 阻力小 、 结构合适、孔径分布合理 、湿度影响小、吸附 性能好的特点。其主要设备参数见表 2。 表 2 主要设备参数 设备名称规格 mm 数量 套 参数备注 旋风除尘器D 600H 2 5001入口风速 16 m s 喷雾除尘器 1 000 6002 2001雾滴粒径0. 8 mm碰撞式 喷嘴 集尘器D 1 200H 1 0001入口风速 12 m s 碱洗罐D 1 500H 5 5001 碱液量 30 m3 h 含配套碱液 循环系统 HAC 吸附罐D 1 000L 2 5001停留时间0. 35 s 吸附剂填充 量为 2 3 体积 引风机Q14 000 m3 h111 kW 3. 2 工艺特点 与普通的吸附净化有机废气工艺相比,本工艺中 有几个新特点 1 保证生产能正常进行 。在废气除尘系统前 ,加 装一套有电动风阀的放空旁路。在净化设备正常运 行时 ,该风阀关闭; 当净化设备需维修时 ,该风阀自动 53 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 开启 ,不会因净化系统故障而影响车间的正常生产 。 2 系统运行费用节省。吸附材料采用蜂窝状活 性炭和活性炭纤维两种材料组合, 并将活性炭纤维置 于蜂窝状活性炭前。利用活性炭纤维吸附容量大 、 阻 力小和吸附速度 、 脱附速度快的特点, 以减小系统运 行阻力,缩短脱附时间,节省运行费用, 拦截透过滤器 的微小颗粒 ,防止污染蜂窝活性炭吸附材料 ,降低吸 附材料的更换费用。 3 系统吸附功能得到最大程度的发挥。在吸附 床出口管内设置有废气浓度监测装置, 当废气出口浓 度因吸附床达到饱和即将超标排放时 ,系统报警, 确 保废气达标排放 , 以充分发挥吸附材料的吸附功能, 避免脱附时间的盲目性。 4 处理效果 4. 1 系统运行稳定 经过调试运行, 各处理单元运行稳定。系统运行 效果见表 3。 表 3 运行效果 指标进气口排放口总去除率 ρ NOx mgm- 350625. 694. 9 ρ 三乙胺 mgm- 3880. 998. 9 ρ 酚类 mgm- 335 ρ 颗粒物 gm- 30. 2≤ 0. 05≥ 75 注 表 3 中数据为运行监测数据的平均值。 4. 2 处理工艺经济技术指标分析 主要经济技术指标见表 4。 表 4 主要经济技术指标 项目指标值 处理能力 m3h- 113 000 使用功率 kW11. 5 工程造价 万元24. 5 运行成本 元h-16 . 35 占地面积 m290 注 表 4 中使用功率是指工程实际运转电机功率; 工程造价是指 工程总投资; 运行成本包括电费、药剂费、人工费, 不包括设备 维修和折旧费。 5 结论 1 本工艺对于覆膜旧砂再生废气污染控制技术 上可行, 经济上合理 , 各项指标符合 GB16297 -1996 大气污染物综合排放标准排放标准的要求 。 2 将 HAC 吸附技术应用于在本工程中取得良好 的效果 ,其对颗粒污染物 、 气味和有机污染物的去除 作用明显, 而且运行成本低。 参考文献 [ 1] 孙清洲, 刘青峰, 王庆军, 等. 树脂旧砂的热法再生[ J] . 铸造, 2006, 55 6 646 -648. [ 2] 于永来, 马顺龙, 何明必. 铸造生产过程中的废弃物循环再利 用[ J] . 现代铸造, 2007 3 30 -34. [ 3] 王艳芳, 沙昊雷, 於建明. 低浓度 VOCs 废气处理技术进展[ J] . 能源环境保护, 2007, 21 3 8-12. 作者通信处 解清杰 212013 江苏省镇江市 江苏大学环境学院 E -mail xieqingjie73163. com 2008- 04-03 收稿 上接第 14页 在流态上具有完全混合式和推流式污水流动的特点。 3 平顶山污水处理一期工程改造后, 进水水质发 生了明显变化,C N 约为 3. 85,BOD5 COD约为0. 4,出 水水质中 TN 为16. 75 mg L, 表明一期改造工程在不 改变已建氧化沟的基础上 ,从根本上解决了 TN 去除 问题, 并且该工艺具有改造周期短, 投资少, 操作、实 施方便简单等特点, 因而有其广阔的推广应用性。 参考文献 [ 1] 张鑫珩, 钱卫霞. 两种国产及引进的污水处理设备能效的比较 [ J] . 工业水处理,2007, 27 1 87 -89. [ 2] 杨美兰. 大鹏湾大梅沙海域氮、磷含量及富营养化状态[ J] . 海 洋环境科学, 1999, 18 4 14-18. [ 3] 杨晓, 李红利. 城市污水处理厂总氮去除的可行性研究[ J] . 平 顶山工学院学报, 2004, 13 3 56-58. [ 4] 张小苟, 杨云龙. 氧化沟技术简介[ J] . 科技情报开发与经济, 2004,14 1 119 -120. 作者通信处 杨家宽 430074 武汉华中科技大学环境科学与工程 学院 电话 027 87792207 E -mail yjiakuan 126. com 2008- 01-08 收稿 54 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期