注入式低温等离子体用于某卷烟厂异味处理研究_张友松.pdf

第 14 卷 第 4 期2023 年 2 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Feb.2023注入式低温等离子体用于某卷烟厂异味处理研究张友松1，李杰2，戴桦椋1，尤长虹1，刘宗1(1.湖北中烟工业有限责任公司，武汉 430048;2.山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂，山东 青岛 266101)摘要:为了更好地发挥注入式低温等离子体在烟草废气处理中的优势，将其用于某卷烟厂新建的膨胀烟丝工房车间，采用除尘排潮系统处理，将二级高效能交叉流化学洗池设备(水洗技术)与注入式低温等离子设备相结合，风量60 000 m3/h，异味处理效率达到了 90%，臭气排放浓度小于 500 无量纲，达到了国家排放标准。关键词:注入式低温等离子体;废气处理;异味处理中图分类号:X795文献标志码:A文章编号:1674 8646(2023)04 0118 03Research of Injected Low-temperature Plasmafor Odor Treatment in a Cigarette FactoryZhang Yousong1，Li Jie2，Dai Hualiang1，You Changhong1，Liu Zong1(1.Hubei China Tobacco Industry Co.，Ltd.，Wuhan 430048，China;2.Qingdao Cigarette Factory of Shandong China Tobacco Industry Co.，Ltd.，Qingdao 266101，China)Abstract:In order to better play the advantages of injected low-temperature plasma in tobacco waste gas treatment，andapply it into newly-built expanded tobacco workshop in a cigarette factory，the study adopts dust removal and drainagesystem，and combines secondary high efficiency cross flow chemical washing tank equipment(washing technology)withinjected low-temperature plasma.Blast capacity is 60 000 m3/h，odor treatment efficiency reaches 90%，and theconcentration of odor treatment is less than 500 dimensionless.This reaches national emission standard.Key words:Injected low-temperature plasma;Exhaust gas treatment;Odor treatment收稿日期:2022 12 01作者简介:张友松(1992 )，男，硕士;李杰(1969 )，男，本科，工程师;戴桦椋(1992 )，男，学士，助理工程师;尤长虹(1965 )，男，硕士，高级工程师;刘宗(1992 )，男，硕士，助理工程师。异味也称恶臭，是大气污染中的一种，主要来源于生活和生产中的气体排放，对环境质量危害极大1，异味物质浓度较高会严重影响人体健康和生态环境2，为了保障人们的生活质量，需加强废气处理2。烟草行业的废气排放是典型的多物质、低浓度混合污染物排放。20 世纪 90 年代末，我国烟草行业开始使用异味处理设备，最早使用的是生物法3 4，但由于存在占地面积大、适应性差、生物菌种需经常更换等问题逐渐被淘汰。化学水洗法也是早期常用的除味技术，但该技术需加入化学物质，操作过程控制复杂，废水处理难度大。“离子猫”技术是一种基于活性炭吸附的除味技术5，原理是吸附 脱附 再吸附。活性炭纤维作为吸附物，高温蒸汽加热脱附，浓缩废气用等离子体技术处理，是一种间接等离子体技术，但当废气的温湿度较高、工厂连续生产时间较长时，则会出现吸附效率低、饱和快、运行维护费用高等问题。21 世纪，烟草行业开始广泛应用异味处理技术。目前，已经实现工业化应用的低温等离子体异味处理技术包括两大类:一是直接法，以德国申克集团的腔体式反应器(Modu-PlasmaTM)为代表，待处理气体从电极间流过，直接与电极间产生的等离子体接触，等离子体产生的活性成分将气态污染物分解6 7。二是注入法，以荷兰AEROX 公司的注入式等离子体反应器为代表，经过处理的清洁空气经过低温等离子体反应器，产生大量的氧化性活性物种，将其注入异味物质排放管道中充分混合，分解异味分子8 9。直接法的效率高于注入法，但存在一些问题:烟厂有些异味排放点的气体中含有焦油等油性物质，这些物质容易黏附在电极表面，给维护工作带来不便，一旦出现放电，容易起火燃烧。在某些工艺中，如制丝、卷包，异味气体中含有烟丝，一旦除尘器效率降低或发生破袋，这些烟丝会进入等离子体反应器并在其中积累，此时一旦出现击穿现象，容易造成火灾。而注入法处理废气不直接通过放电等离子体区，不会出现上述问题，具有容易实现模块化、控制简便、占地面积小等优点，更加适合于烟草行业的异味处理。本研究将注入式低温等离子体技术应用于某卷烟811厂新建的膨胀烟丝工房除尘排潮处理系统中，介绍了除异味系统的基本原理和系统组成，对处理结果进行了研究。1低温等离子技术原理与系统1.1原理当空气经过低温等离子体放电区域时，在高能电子作用下，水和氧分子产生激励、电离，生成氧化性自由基，将其注入排气风道后，与臭味分子反应，将臭味分子分解。低温等离子体反应过程中能量的传递大致如下:高电场+电子高能电子;高能电子+氧气(水份)氧化活性基团;氧化活性基团+分子(或原子)生成物+热。烟草成分复杂，在不同的生产工艺下排放成分有较大区别，为了充分发挥放电等离子体技术的优势，兼顾臭氧的排放浓度限制，将处理后的气体再投入水洗装置。1.2注入式异味处理系统的组成对于异味浓度较低的场景，如卷包除尘异味及制丝环境异味气体处理，需使用单独的注入式异味处理系统，工艺如图 1 所示。图 1注入式异味处理系统框图Fig.1Framework of injected odor treatment system对于异味浓度较高且含尘浓度较高的应用场景，如制丝排潮异味气体处理和制丝除尘异味处理，在注入式异味处理系统后还需增设一套高效能交叉流化学洗池设备。因为注入的氧化活性物质浓度较高，容易造成排放口臭氧浓度超标，且注入式异味处理技术不具备除尘功能，而高效能交叉流化学洗池设备可大大提高处理效率，减少残余臭氧的排放，降低颗粒物的排放。工艺如图 2 所示，可根据具体情况，采用一段或多段水洗工艺。图 2注入式+水洗异味处理系统框图Fig.2Framework of injected+water odor treatment system2工程应用2.1工程概况某卷烟厂新建的膨胀烟丝工房车间的异味系统需优化升级，拟采用除尘排潮系统处理，将注入式低温等离子设备与水洗设备相结合，风量为60 000 m3/h。2.2具体处理流程一类工艺废气(制丝排潮):制丝线上如薄板烘丝、HT 排潮等设备的工艺废气，一般集中排放到排潮井道，混合气体温度 55 60，相对湿度 90%95%;混合气体含有少量粉尘，通常小于 50 mg/m3，异味浓度通常在3 000 8 000个味道单位。二类工艺废气(制丝除尘):制丝线环境除尘废气、叶片风选、筛分除尘等废气一般经除尘后集中排放到除尘废气排放井道，混合气体温度 40 45，相对湿度 75%90%;混合气体含有少量粉尘，通常小于 10 mg/m3，此类废气有一定的异味，经除尘后味道通常在2 000个味道单位以下。根据气体特点，异味处理方式采用注入式低温等离子设备+一段二级高效能化学洗池设备相结合的处理工艺，风量为60 000 m3/h，系统立面如图 3 所示，具体工艺数据如表 1 所示。图 3系统立面Fig.3The front of the syetem911表 1除尘排潮异味气体处理系统参数Tab.1Parameters of dust removal and drainage odor gas treatment system设备型号Q/(m3/h)Qf/(m3/h)P/kWPf/kWYW10160 0001 500103注:Q废气处理风量，Qf等离子体注入风量，P等离子体发生器功率，Pf注入风机功率。3结果与讨论表 2 为典型处理效果数据。从表 2 可以看出，采用二级高效能交叉流化学洗池设备(水洗技术)与注入式低温等离子设备相结合的处理技术，异味处理效率达到了 90%，臭气排放浓度小于 500 无量纲，达到国家排放标准。表 2检测结果Tab.2Test results采样时间采样点位检测项目检测结果第一次第二次第三次均值2022 年 5 月 18 日2 号进口2 号出口2 号等离子后端烟气流量(m3/h)34 22837 39936 39736 008烟气速度(m/s)9.2109.89.7温度()28.429.128.228.6臭气浓度(无量纲)1 3181 3181 7381 738(最大值)烟气流量(m3/h)26 98230 63831 90029 840烟气速度(m/s)7.38.38.78.1温度()26.827.126.126.7臭气浓度(无量纲)132174174174(最大值)烟气流量(m3/h)33 79029 67831 90231 790烟气速度(m/s)9.07.98.58.5温度()31.231.632.431.7臭气浓度(无量纲)417417309417(最大值)备注1 采样断面尺寸:1.25 m;2 排气筒高度:25 m;3 净化设备:水喷淋+低温等离子。4结束语与其他废气处理技术相比，注入式低温等离子体技术具有处理流程简单、效率高、节能环保、适用范围广的优势。针对烟草行业不同工艺排放气体的特点，可选用水洗工艺作为补充，与低温等离子体注入法相结合，更好地发挥异味处理的优势。参考文献:1 王亘，王宗爽，王元刚，等.国内外恶臭污染控制标准研究J 环境科学与技术，2012，35(12J):147 151.2 黄国棉.低温等离子体及其在废气处理中应用的研究 J 建筑工程技术与设计，2016，34(26):1322.3 滕腾，冯利谋，王刚.等.低温等离子体在废气处理中应用探讨 J 资源节约与环保，2016，34(09):58 58.4 张东年，冯翀.低温等离子体在废气处理中的应用效果分析J科技风，2015，23(24):35.5 马竞涛，周则飞，吴祖成，等.低温等离子体处理恶臭废气技术的工业应用研究 J 炼油技术与工程，2017，37(04):50 54.6 GB16297 1996，大气污染物综合排放标准S 北京:中国标准出版社，1996.7 GB/T14675 1993，空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法S北京:中国标准出版社，1993.8 陶文华.异味处理系统在烟草企业的应用J 机械制造与自动化，2018，(02):210 212.9 郑丽菡，吴春笃，储金宇，等.一个烟厂除味系统J 环境工程，2004，22(04):43 44.021