本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，具體涉及對冷軋軋制過程中乳化液廢氣所產生異味氣體進行凈化的裝置和方法。
背景技術：
在冷軋生產過程中需要施加乳化液，而乳化液在高溫帶鋼表面蒸發(fā)和部分裂解時會形成異味氣體，造成周邊空氣中有異味。這種異味氣體成分復雜，質量濃度不高，主要以分子量相對較大的烴類及半氧化態(tài)的醛類，酮類及醇酯類為主。
一般冷軋行業(yè)軋機設置的排霧系統(tǒng)中有油霧過濾器，但沒有去除異味氣體的設備，雖然2015年國家實施“軋鋼工業(yè)大氣污染物排放標準(GB 28665—2012)”，只對軋制機組規(guī)定了油霧的排放限值，而對大氣中的異味氣體的排放沒有限制，但軋機區(qū)域及排放口周邊的乳化液異味氣體是客觀存在的。
傳統(tǒng)的異味氣體抑制技術有物理法、化學法和生物法。其中，物理方法主要包括掩蔽法、吸附法。掩蔽法通常是用更強烈的芳香氣味或其它令人愉快的氣味與異味與異味臭氣摻和，以掩蔽異味或改變異味的性質，使氣味變得能夠為人們所接受，或采用一種能夠抵消或中和惡臭的添加劑，以減輕異味，掩蔽法的效果因各人的感受程度各異而有差異。吸附法僅適宜處理低濃度、污染負荷不高的異味物質，裝置投入運行初期除異味效果好，但隨著使用時間的增長除異味效果明顯減弱，且更換吸附劑成本較高、并且存在二次污染。化學方法主要包括化學洗滌法、氧化法、焚燒法，此方法具有效率高、適用范圍廣，但設備投資、運行費用較高，適合于一些濃度相對較高的場合。生物方法主要包括生物過濾法、生物吸收法、土壤堆肥法和生物除臭劑等，具有工藝簡單、較少二次污染等優(yōu)勢，但該方法存在篩選及培養(yǎng)菌種難、見效慢，生物濾池占地面積大等缺陷。這些傳統(tǒng)的異味污染控制技術各有其優(yōu)勢和局限。
近年來研制出了等離子體凈化方法和光催化氧化法，都屬于常溫氧化方法。等離子體凈化技術系利用等離子的活性，其基本原理為：通過陡前沿、納米級窄脈寬的高壓脈沖電暈放電等方式，在常溫常壓下獲得非平衡等離子體，即產生大量的高能電子和O自由基，OH自由基等活性粒子，對異味污染物進行氧化來破壞惡臭分子的結構，從而達到消除異味的目的。光催化氧化系通過光能和半導體催化劑的共同作用，形成氧化還原電位，產生OH自由基等 活性基團，與異味物質進行反應。這兩種方法對于分子結構比較簡單的異味氣體有一定的效果，且運行管理方便，但因為是常溫氧化，因此需要較長的反應時間才能達到設定的效果。因此在停留時間不夠或不均勻時可能產生不完全氧化產物，同時這類裝置往往會伴生一定濃度的臭氧，如不采取妥善的氣體脫除臭氧措施還會形成二次污染。
為了解決這些問題，人們采取了不少改進措施，包括各種專利中的方法。在中國專利申請?zhí)?01210279387.X，“一種高效節(jié)能異味廢氣凈化處理裝置”，將預過濾活性炭催化氧化單元、高能離子發(fā)生器和紫外光單元集成在一起的設備，其中，預過濾器以活性炭作為吸附的介質，不能用來對含油廢氣進行處理，且催化氧化單元的催化劑容易于被氣體中的顆粒物污染而失效，整個設備結構復雜，投資大。由此可見，當前技術設備還不能滿足目前工業(yè)企業(yè)中對于惡臭凈化處理的需求。
技術實現要素：
針對冷軋軋制過程產生的乳化液異味氣體的問題，本發(fā)明提供了一種對冷軋軋制過程中乳化液廢氣所產生的異味氣體進行凈化的裝置及其方法，將冷軋軋制過程中排霧系統(tǒng)的乳化液異味氣體進行進一步的凈化，降低最終排出氣體的臭氣濃度和揮發(fā)性有機物排放濃度。并且，風機1同冷軋軋機排霧系統(tǒng)管道10直接相連，乳化液產生的異味氣體先經過風機1再過濾，整個異味氣體進行凈化裝置在正壓下工作，對凈化裝置的氣密性要求低，異味氣體不容易泄露。同時，異味氣體流動速度相對較慢，在催化填充材料4中的停留接觸時間長，氧化反應效果更好，去除異味更徹底。
本發(fā)明的一種冷軋乳化液異味氣體凈化裝置，其包括：風機1、除霧裝置、濃縮富集反應器6、氧化劑發(fā)生裝置7、排液收集裝置8、排氣口9；
所述的風機1的入口管道與冷軋軋機排霧系統(tǒng)管道10連接，將軋制時乳化液產生的異味氣體加壓后送入除霧裝置；
所述的濃縮富集反應器6的入口端與除霧裝置的出口管道相連，濃縮富集反應器6中裝有催化填充材料4，用于吸附和氧化異味氣體中的異味物質；
所述的濃縮富集反應器6中設置有氧化劑投料口5，氧化劑投料口5與氧化劑發(fā)生裝置7相連接，將氧化劑發(fā)生裝置7產生的-去除異味所需要的氧化劑送入濃縮富集反應器6中；
所述的排液收集裝置8與除霧裝置和濃縮富集反應器6的底部均相連，用于排出除霧裝置和濃縮富集反應器6在異味凈化過程中產生的廢液；
所述的排氣口9與所述的濃縮富集反應器6出口端相連，用于排出脫除異味后的廢氣。
優(yōu)先的，除霧裝置為過濾式機械除油霧裝置3，用于去除異味氣體中的油霧。
優(yōu)先的，除霧裝置還包括離心式除油霧裝置2，所述離心式除油霧裝置2位于過濾式機械除油霧裝置3的上風端，即異味氣體先經過所述離心式除油霧裝置2，再經過過濾式機械除油霧裝置,其中，
離心式除油霧裝置2去除經風機1加壓后的乳化液異味氣體中顆粒度較大的油霧顆粒；
過濾式機械除油霧裝置3進一步去除經過離心式除油霧裝置的異味氣體中的油霧。
所述離心式除油霧裝置2，為常規(guī)旋轉式螺旋過濾器，利用離心力去除油霧顆粒，型號可選HCY-W2型油霧過濾器。
所述過濾式機械除油霧裝置3，為常規(guī)機械式過濾器，其原理是利用過濾材料去除油霧顆粒，一般過濾材料由2層濾網組成，第一層為金屬絲網，型號為NITTED MESH TYPE SL-STYLE,第二層為金屬絲網加玻璃纖維，型號為NITTED MESH TYPE GS-STYLE。
優(yōu)先的，排液收集裝置8與除霧裝置的連接位置是在離心式除油霧裝置2與過濾式機械除油霧裝置3之間。
優(yōu)先的，濃縮富集反應器6裝有催化填充材料4，其中催化填充材料4包含活性炭和催化劑，用于吸附和氧化異味氣體中的異味物質。
優(yōu)先的，催化劑為鐵、錳等過渡金屬的氧化物或鹽。
優(yōu)先的，催化劑的重量占催化填充材料的0.01～5.00％。
優(yōu)先的，氧化劑投料口5位于催化填充材料4的上游或中間。
優(yōu)先的，氧化劑發(fā)生裝置7間歇產生氧化劑，每隔一天開啟氧化劑發(fā)生裝置20-30min。
優(yōu)先的，氧化劑為臭氧、H2O2或高錳酸鉀。
一種使用上述冷軋乳化液異味氣體凈化裝置進行冷軋乳化液異味氣體凈化的方法，包含以下步驟：
(1)乳化液產生的異味氣體通過風機1加壓后送入除油霧裝置去除油霧；
(2)根據排出口測到的總揮發(fā)性有機物(TVOCs)控制氧化劑發(fā)生裝置7的開啟時間，控制氧化劑的發(fā)生量；
(3)去除油霧后的異味氣體通入濃縮富集反應器6，吸附和氧化異味物質；
(4)通過排出口9排出脫除異味后的廢氣；
(5)通過排液收集裝置8排出異味凈化過程中產生的廢液。
優(yōu)先的，步驟(1)中去除油霧為：通過過濾方式去除異味氣體中的油霧；除霧裝置為過濾式機械除油霧裝置3。
優(yōu)先的，步驟(1)中去除油霧可以先通過離心式除油霧裝置2去除經風機1加壓后的乳化液異味氣體中顆粒度較大的油霧顆粒；再經過過濾式機械除油霧裝置3進一步去除經過離心式除油霧裝置的異味氣體中的油霧。
優(yōu)先的，吸附和氧化步驟(3)為通過氧化劑借助催化填充材料4中催化劑將異味物質氧化脫除。
優(yōu)先的，異味氣體通過濃縮富集反應器6的表觀速度范圍為0.1～1.5m/s，氣力負荷停留時間范圍為0.1～5.0s。氣力負荷停留時間是指異味氣體在濃縮富集反應器6中的平均停留時間。
本發(fā)明針對冷軋軋制過程產生的低濃度、大分子乳化液異味廢氣的特點，采用濃縮富集反應器，一方面有效增加了異味物質在反應器內的停留時間，另一方面通過富集作用可大大提高反應區(qū)域的反應物濃度，提高反應效率，與現有的低溫等離子和光催化氧化的工藝相比，氣體停留時間增加了103～104倍，反應物濃度增加102～104倍，由于氧化劑投料口5的下游存在于催化填充材料4內，不會發(fā)生氧化劑泄漏的問題。本發(fā)明可有效去除冷軋生產中各類乳化液高溫受熱所產生氣體中的各類顆粒態(tài)油霧或水滴，從而減少了后續(xù)反應凈化裝置的污染物負荷。
采用上述技術方案，可以將冷軋和硅鋼生產帶鋼軋制工藝過程排霧系統(tǒng)廢氣進行進一步的凈化，降低最終排氣廢氣的臭氣濃度和揮發(fā)性有機物排放濃度，減少緊臨排放點周邊區(qū)域的異味風險。
附圖說明
圖1為冷軋乳化液廢氣凈化裝置結構示意圖。
附圖標記說明：(1)風機；(2)離心式除油霧裝置；(3)過濾式機械除油霧裝置；(4)催化填充材料；(5)氧化劑投料口；(6)濃縮富集反應器；(7)氧化劑發(fā)生裝置；(8)排液收集裝置；(9)排氣口；(10)冷軋軋機排霧系統(tǒng)管道。
具體實施方式
由冷軋軋機自帶的排霧系統(tǒng)收集的揮發(fā)性有機物質濃度不大于30mg/m3，溫度20-40℃，濕度60-95％，臭氣濃度在3000(無量綱)以下且呈波動特性的。
如圖1所示，異味本發(fā)明的冷軋乳化液異味氣體凈化裝置的風機1入口管道與冷軋軋機廢氣系統(tǒng)風管10相連，風機1運行時吸入乳化液異味氣體，加壓后送入除霧裝置，然后進入濃縮富集反應器6脫除異味后通過排氣口9排放。濃縮富集反應器上游或中間設置氧化劑源投料口5，氧化劑由氧化劑發(fā)生裝置7產生，濃縮富集反應器6內裝有催化填充材料4。除霧裝置和濃縮富集反應器6底部設置有排液收集裝置8。
實施例
寶鋼股份某冷軋軋軋制過程產生的廢氣，經軋機自帶的排霧系統(tǒng)收集后排放，廢氣油霧含量≤20mg/m3，溫度20～40℃，濕度60～95％，臭氣濃度小于1500(無量綱)，達到國家現有的《惡臭污染物排放標準(GB14554-93)》，但在特定氣象條件下，排氣口周邊居民區(qū)仍會出現可感知的乳化液味(油煙味)。
乳化液廢氣經風機1加壓、離心式除油霧裝置2和過濾式機械除霧裝置3后油霧含量小于1μg/m3，催化填充材料4為活性炭及作為催化劑的Fe2O3，其中活性炭為四氯化碳吸附容量在40～60％的活性炭基吸附材料，催化劑重量占催化填充材料的0.20％，氧化劑為臭氧，異味氣體經過填充材料層的表觀速度控制在1.2～1.5m/s，氣力負荷停留時間為0.1s，催化填充材料4填充高度為12cm，氧化劑投料口5設置于催化填充材料高度為5cm處，通過投放氧化劑，在催化填充材料層中間形成上下兩個催化氧化層。每隔約72小時開啟臭氧發(fā)生器30～45min，間斷投加氧化劑，并以排氣口9檢測的臭氧濃度控制臭氧發(fā)生器，使得排氣口的臭氧濃度為80～100ppb。
采用實施例所示的試驗裝置和方法處理此軋機乳化液廢氣(廢氣油霧含量20mg/m3，溫度30℃，濕度85％，臭氣濃度約800(無量綱))，用華瑞ppb RAE 3000型VOC檢測儀檢測本發(fā)明的冷軋乳化液廢氣凈化裝置進出口乳化液廢氣TVOCs，按國標規(guī)定的方法對排氣口9進行臭氣濃度檢測。記錄各時間點的入口ppb和出口ppb，并計算TVOCs去除率，現場連續(xù)試驗異味凈化情況如表1所示，TVOCs的平均去除率可以達到80％，排氣口臭氣濃度控制在50(無量綱)以下。
表1 異味氣體凈化結果
運行期間裝置排氣口未聞到乳化液氣味，連續(xù)實驗的第52天和第65天檢測到裝置排氣口9的臭氣濃度在23-41(無量綱)之間。以上結果表明，本技術方案提供的凈化裝置和方法，對于冷軋軋制過程排放的廢氣具有良好的異味去除效果。