沥青烟的治理

一、沥青烟的来源

沥青烟是以沥青为主，也包括煤炭、石油等燃料在高温下逸散到环境中的一种混合烟气。凡是在加工、制造和一切使用沥青、煤炭、石油的企业，在生产过程中均有不同浓度的沥青烟产生。含有沥青的物质，在加热与燃烧的过程中也会不同程度地生产沥青烟。沥青烟的主要来源见表1-1。

表1-1 沥青烟的来源

1. 炼油厂、煤气厂、焦化厂、炼钢厂、石油化工厂 2. 耐火材料厂、油毡厂、碳素厂、沥青炭黑厂、沥青涂料厂、型煤厂、电解铝厂、沥来源 青炸药厂、绝缘材料厂、用沥青做私合剂的铸造车间 3. 沥青路面施工现场、沥青混凝土配制车间、枕木防腐厂，用沥青修补屋顶、涂刷管道与电杆的施工现场 4. 以煤、重油、木柴、油页岩为燃料的各种锅炉与工业炉窑 二、沥青烟的排放标准

我国的《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)，对沥青烟的排放标准作了明确具体的规定，新污染源不得向一类地区排放，熔炼、浸涂的最高允许排放浓度为40mg/m3(现有污染源为80mg/m3 ) 。 污染物 非甲烷总烃 最高允许排放速率kg/h 排气筒高度 排放标准（二级） 15米排气筒 20米排气筒 15米排气筒 沥青烟 20米排气筒 15米排气筒 20米排气筒 12 20 0.22 0.36 0.06*10-3 0.1*10-3 最高允许排放浓度 mg/m3 150 80（熔炼、浸染） 150（建筑搅拌） 280（吹制沥青） 0.5*10-3 （沥青、碳素制品生产和加工） 周界外浓度 mg/m3 5.0 不得无组织 苯并芘 0.01*10-3 三、沥青烟的组成与性质

一般沥青中含有2.61%—40.7%的游离碳，其余为烃类及其衍生物等。其成分复杂，不同的沥青成分之间的变化也很大，因而沥青烟的成分也相当复杂，总体上讲沥青烟的组分与沥青相近，主要是多环芳烃(PAH)及少量的氧、氮、硫的杂环化合物。已知其中有萘、菲、酚、咔唑、吡啶、吡咯、吲哚、茚等100多种。

在这些组分中，有几十种物质是致癌物质，特别是苯并花对动物、植物、人体都会造成严重的危害，是一种强致癌物。正因为如此，沥青烟必须及时治理。

四、沥青烟的治理方法

沥青烟主要由气、液两相组成。液相部分是十分细微的挥发冷凝物，粒径多在0.1-1.0um之间，最小的约0.01um，最大的约10um。气相是不同气体的混合物。对于这种浓度不高又极为分散的沥青烟雾，用常规的方法不可能将其净化，目前正在研究或得以应用的净化方法有4种类型，即燃烧法、电捕法、吸附法和吸收法。

（一）燃烧法

沥青烟中含有大量可燃烧的物质，因为沥青烟的基本成分为烃类化合物，其中又含有油粒及其他可燃性的物质，因此在一定的温度下，经供氧是可以保证其燃烧的。试验证明，当温度超过790℃时，燃烧时间>0. 5 s，供氧充足的条件下，烃类物质可以燃烧得很完全；当温度>900℃时，混杂在沥青烟中的其他物质也能燃烧得很完全了。

燃烧法的影响因素主要有两点，一是沥青烟的浓度越高，越有利于焚烧的进行；二是燃 烧的温度与时间，一般在800 -1000℃左右，燃烧时间应该控制在0. 5 s左右。如果温度不 足，时间不够，则焚烧不完全；若温度过高时间过长，则会使部分沥青烟炭化成颗粒，而以 粉末形式随烟气排出，产生二次污染。

（二）电捕法

该法是基于静电场的一些性质而进行的。沥青烟中的颗粒及大分子进人电场后，在静电场的作用下可以载上不同的电荷，并驱向极板，被捕集后聚集为液体状，靠自身重顺板流下，从静电捕集器底部定期排出，净化后的烟气排出，从而达到静化沥青烟的目的。静电捕集法

净化沥青烟气的工艺操作指标详见表1-2。

表1-2 静电捕集法净化沥青烟气工艺操作指标

工艺条件 气量 m/h 21600-32400 3电场状况 进口温度 电场断面 沉淀极面积 ℃ 80-105 51-86 98-187 m 6 5.4 11.8 2烟气中的沥青含量 净化效率 净化前 mg/m 210-800 133-592 400-0 3气速 m/s 1-1.5 净化后 mg/m 20-45 10-52 20-103 3m 233.8 119.4 375 2% 90-95 90-93 84-95 14000-30800 0.73-1.6 54000 1.28 该方法的优点是：

(1)回收的沥青呈焦油状且均溶于苯或环己烷，可返回生产系统或作燃料使用； (2)系统阻力小、能耗低、运行费用低。 缺点是：

(1)对烟温要求较高，一般应控制在70-80 C ，温度过高，比电阻值超过1011Ω·cm，不利于静电捕集，温度过低又易凝结在极板上；

(2)干式电捕集对气相组分的捕集效率几乎等于零，而湿式静电捕集器虽然可捕集气态沥青，但增加了污水处理设备和维修费用；

(3)沥青易燃，有时会发生放电着火现象，因此静电捕集器不能用于炭粉尘的捕集回收，特别是不适合用于炭粉尘与沥青烟气混合气体的净化； (4)长期运行净化效率降低； (5)一次性投资大，占地面积大。

（三）吸附法

吸附法即采用各种颗粒小或多孔具有较大比表面积的物质(如焦炭粉、氧化铝、白云石粉或滑石粉等)作吸附剂，对沥青烟进行物理吸附。具体吸附剂的选定要结合实际生产性质与特点。净化设备可采用固定床、流化床及输送床等，具体设备应视净化沥青烟的浓度、吸附剂的性质、净化标准等条件而定。

该方法的优点是：①工艺简单，净化效率高；②吸附剂无需再生，可直接返回生产系统；③投资省，运行费用低，操作维修方便，无二次污染。

缺点是：①系统阻力太大，可达到2000Pa；②占地面积大，吸附管较长，回收吸附剂的袋式除尘面积较大。

（四）吸收法

吸收法即采用有机类液体做吸收剂，使沥青烟的混合烟气与吸收剂逆流充分接触并被洗涤，除去烟气有毒组分，达到净化的目的；现使用过的吸附剂有洗油、柴油和水。吸收法多用于焦化厂、涂料厂和石油化工厂等。

该方法的主要优点是设备简单、维修方便、系统阻力小、能耗低、运行费用少；其缺点是存在二次污染，净化的效率不高。因此还没有得到比较广泛的应用，还需进一步研究、试验和改进。

（五）其他方法

机械分离法：向沥青烟气喷蒸汽或者水雾以增大烟气颗粒直径，再在沉降室或旋风除尘器中使气体与颗粒分离，从而达到净化沥青烟气中粉尘的目的。

冷凝法：沥青烟气通过冷凝，可增加烟气中雾粒的粒径，因而有利于沥青烟气进行净化。该办法一般作为一种辅助手段，与其他净化方法结合起来使用

五、沥青烟的净化治理方案

（一）沥青烟的特性

沥青烟气的特点是易粘附，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。固结后的沥青很难清除掉，往往造成管道堵塞、设备破坏，使系统无法正常运行。

沥青自燃点610℃，爆炸下限35g/m，最小点火能量40 mJ，最大爆炸压力0. 32MPa，压力上升速度平均2. 5MPa/ s，防止浮游粉尘被电火花引爆的临界氧含量为16%。

当沥青烟气低于50℃时，沥青烟气易粘附，不易做净化处理；

当沥青烟气温度在50-110℃之间时，其比电阻时非常适宜用静电式净化装置； 当沥青烟气温度超过110℃时，沥青烟的比电阻较高，不适宜直接用静电式净化装置，需要先降温处理。

（二）设计要点

(1) 沥青烟捕集器的最佳温度为60℃-80℃，低于50℃，沥青易粘结，超过100℃时比电阻高不易捕集，同时也不符合沥青烟捕集器的工艺要求； (2) 防止烟道内附着沥青燃烧，明火、暗火进入沥青烟捕集器； (3) 尽量降低烟气中煤尘，提高沥青烟捕集器煤焦油沥青的流动性； (4) 沥青烟捕集器设防爆装置；

(5) 为解决电捕设备直径大，气流易发生偏流现象，设备底部须加装先进的导流配气系统。

（三）工艺分析

1.现有主流工艺分析：

目前主流工艺：喷淋塔洗涤+静电电捕除油+活性炭吸附 (1) 喷淋塔洗涤

根据废气的特点,沥青烟（主要由沥青加热时所产生）中的90%以上，非甲烷总烃（主要是加入的机油加热时所产生）中的85%以上的有机物沸点都高于循环水温度。因此从原理和方法上来看，沥青烟气第一步采用湿式洗涤法应该是合理的，而且投入和运行成本也低，通过循环水把废气快速冷凝，将沸点低于循环水温的气态有机物冷凝成液态，并把粒径较小的焦油细雾粒 (0.1-1.0um)的粒径增大，然后转移到水中，而粒径较大的焦油粒则被直接冲洗下来。液态有机物和焦油细雾粒被水吸附后，基本不溶于水，也不会发生反应产生新的化合物，只是形成浮油漂浮在水面。

但要高效除去沥青烟气中的焦油和焦油气，对湿式洗涤器要求很高，必须做到气-液二相有充分的接触机会，即不但要求气-液二相接触面越大越好，而且要求接触时间越长越好。而目前现场采用的湿式洗涤塔很难满足这方面的要求。

一是喷淋洗涤塔喷水直接冲洗，仅依靠单相的动能（液相）是无法形成气-液二相有极大接触机会的界面。

二是喷嘴喷射的液滴粒径（大部分都在1000μm以上）远大于焦油细雾粒的粒径(0.1-1.0um)，使接触机会降低，甚至会形成气-液二相无法接触的盲区。即使增加填料，增加的接触面也有限，而且填料很快被沉淀物粘附。

三是由于水是循环使用，水中的污染物浓度（特别是颗粒状污染物）越来越高，而现场的喷淋洗涤塔喷嘴的口径较小（这是为了保证一定的雾化效果），因此极易造成喷嘴堵塞，使洗涤效果越来越差。

四是喷淋洗涤塔内部结构欠佳，废气在塔内未形成旋流，气体和液体分离性能不够。目前采用的喷淋洗涤塔去除废气中焦油和焦油气的效率仅在30%左右，甚至更低。湿式洗涤装置是沥青烟气净化处理的关键设备，如果不能有效的去除焦油和焦油气，那么对后级气体进一步净化处理的设备，如活性炭法、等离子法、光催化氧化法等带来很大的压力，即使这些设备功能再强也会很快被油污污染而失效。

(2) 静电电捕除油

电捕焦油器对沥青烟雾有极佳的净化效果。沥青烟含有大量的烟尘和油脂，这些油脂易附着于电晕极线和沉淀极管壁上，随着运行时间的延续，电晕极线和沉淀极管的焦油附着越积越多，造成电捕净化效果逐步下降甚至失效。电捕运行三个月，应停车用高压蒸汽清扫一次，并对绝缘箱、馈电箱中的绝缘瓷瓶及穿墙套管擦洗一次，清洗时用纱布浸苯或酒精刷洗并干燥。因没有高压蒸汽设施，无法对电捕焦油器进行清理保养，使电捕焦油器逐步失效，而且增加了突发燃爆事故的隐患。

电捕焦油器无降解苯并芘的功能。 (3) 活性炭吸附法

a.活性炭无分解油性有机物的能力，一旦表面被油性污染物污染后，很快就会失去活性。而烟气中主要的就是油性污染物，极易粘附在活性炭表面，特别在前级湿式洗涤效果不佳的情况下，活性炭使用寿命更短；

b.使用活性炭吸附法，设备阻力降很大；

2.现有主流工艺分析：

改进工艺：湿式除尘+旋流洗涤+静电电捕除油+活性炭吸附+UV紫外线光解/等离子 (1) 湿式除尘：用水雾增大烟雾颗粒，更有效的除去烟雾；降低烟气的温度；

(2) 旋流洗涤：增强湿法洗涤效率，并有效防止填料堵塞难清理和喷嘴堵塞现象的发生；降低烟气温度；需配置简易气液分离器，克服洗涤后气体带水（含油污）的难题； (3) 静电电捕除油：沥青烟净化效果极好，清洗维护麻烦，尽可能降低进气浓度，并且对

烟气温度要求高；

(4) 活性炭吸附：吸附气体中的VOC等

(5) UV紫外线光解/等离子：针对烟气中的苯并[a]芘， 在紫外光照射下很容易光解和氧化。（等离子容易打火，慎重使用）

六、项目分析（镇海沥青烟）

（一）工艺分析

原有工艺：喷淋洗涤+活性炭吸附

改造工艺：旋风除尘+油烟净化器+一级水喷淋+二级水喷淋+活性炭吸附

(1) 旋风除尘（干式）——除固体及液态大微粒

对沥青烟中的固体和液态大微粒有效果；对液态小微粒有效果和气态有机物基本无效果；沥青烟中的焦油气和焦油微粒无法去除，此两种物质对后续处理有很大的影响。

建议：

a.将干式旋风除尘换成湿式旋风除，一来可去除部分焦油气和焦油微粒；二可降低沥青烟的温度；

b.将干式旋风除尘换到水喷淋后，利用喷淋后烟气带水，起到湿式效果。

(2) 干式油烟净化器——除油（焦油气和焦油颗粒）

a.本项目报价选取的油烟净化器为餐饮行业的，且运行温度<60℃，温度无法满足沥青烟电捕除油要求；

b.沥青烟属易燃爆气体，此设备未配置防火和防爆装置，有安全隐患。

c.电捕除油器需经常清理，一般采用高压蒸汽冲洗，或用特定洗剂清理（洗剂一般致癌需防护）

d.干式过滤棉会积攒焦油、粉尘，与油烟净化器直连，若油烟净化器起火会迅速蔓延而无法控制。

(3) 水喷淋——降温，除油，除尘

a.普通水喷淋吸收效果不佳，建议改成旋流喷淋塔；

b.常规的喷头，雾化能力弱，气-液接触不充分，吸收效率低，建议更换雾化效果的喷头； c.洗液需定期更换，一来增强吸收效果；二来防止喷头堵塞 d.配置高效的气液分离装置，不让烟气带水进入活性炭吸附单元。

(4) 活性炭吸附——除VOC

a.需定期更换活性炭，若前段处理效果不佳，则更换周期大幅缩短； b.次单元温度不能过高，不然影响吸附效果

建议：UV紫外线光解——氧化剩余有机物，除味，除烟气中的苯并[a]芘

（二）建议工艺调整分析

建议工艺：一级喷淋塔+旋风除尘+油烟净化器+二级喷淋塔+活性炭吸附

1.一级喷淋可降低烟气温度，尽可能达到油烟净化器的运行温度（<60℃）；喷淋能去除一部分烟尘及焦油；并且润湿空气，增大焦油粒径提高旋风效果；喷淋后的烟气几乎不带明火、暗火进入油烟净化器，保证油烟净化器的稳定安全运行。

2.旋风进一步的去除沥青烟中的颗粒物，并使烟气尽量干燥，降低一些温度，保证进入油烟净化器的烟气，浓度、温度、湿度尽可能的低。

（三）工程施工分析

1.本工程是一个改造工程，所有管路与净化设备均是使用过的，管内多少会黏有（沥青、焦油）和部分沥青烟，此类物质均易燃、易爆，必须严格做好防护措施；

2.施工前，必须切断管路与储罐的联系，并尽可能排空管内的沥青烟，充足的换气； 3.施工过程中，必须小心动火，做好个人的防火工作，防止烧伤；施工区内不准抽烟，抽烟到指定区域；若有需要佩戴防毒面具（猪鼻子）；

4.施工现场必须配置灭火器，消防沙。