节流式高效异味处理及热能回收系统研究

总结，对该系统处理烟厂高温高湿尾气效果进行阐述。实践证明：烟厂生产过程中产生的高温高湿的尾气经该系统处理后，尾气低温排放，尾气中的异味成分去除率>80.0%，颗粒物排放浓度<2.00 mg/m3，符合国家相关法规，系统的换热效率高，换热效率平均值为63.66%；该系统运行稳定、可靠，运行过程中耗水量<100 kg/h，二次污染小，节能减排效果明显。

关键词 异味处理；热能回收；节流式交换器；高温高湿尾气

中图分类号 S22 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）24-230-02

AbstractAfter summarizing the structure design and technical principle of throttle type efficient odor treatment and heat recovery system and elaborating the effect of the system does to high temperature and high humidity exhaust of the cigarette factory， it leads to a conclusion： high temperature and high humidity exhaust produced in the process of cigarette factory production can be improved after the system treatment. The exhaust emissions is at low temperature， the odor composition of tail gas removal rate reaches over 80.0%， particulate matter concentrations reaches less than 2.00 mg/m3. This results comply with the relevant national laws and regulations； the system has high heat efficiency with the average thermal efficiency is 63.66%； this system is stable and reliable， water consumption is less than 100 kg/h， it can lower energy consumption and secondary pollution. Thus， the energy conservation and emissions reduction effect is especially obvious.

Key words Odor treatment； Heat recovery； Throttle type switch； High temperature and high humidity exhaust

在卷烟制丝过程中，烟草的回潮与干燥工序生产会伴随着大量的高温高湿工艺尾气排出，工艺尾气不仅含有一定量的颗粒粉尘，而且也含有烟草处理时挥发出的氨气、尼古丁等气态挥发性物质（VOCs），同时排出的工艺尾气蓄热量大，这些异味气体若直接排入大气中，将严重污染周围的环境，危害人类健康[1]。目前，新建设的卷烟厂项目均规划了烟草异味处理系统，如生物滤池、低温等离子除异味系统等[2-3]。异味处理常用方法有吸附法、过滤法、生物法、臭氧氧化法、低温等离子法等[4-6]，通常这些异味处理系统投资高、占地面积大，同时存在处理效果不理想、造成二次污染、热能无法回收利用、无法除掉粉尘、前期投入和后期的运行维护成本高等问题，目前改进的方法基本都是对控制方式进行改进，从而达到节能减排的目的，但这不能从根本上解决问题[7]。节流式异味处理系统是一种湿式异味处理系统，湿式异味处理一般都是用水作为净化介质，通过同一个设备捕集气态和颗粒污染物，从而有效地去除异味成分、灰分，并且能够回收利用尾气中的热能及降低尾气的排放温度。随着污水处理技术的发展，湿式异味处理产生的污水能够得到有效解决，湿法异味处理的利弊权重也发生了变化。湿法捕集系统一般比干法捕集系统结构更加紧凑，其占地较少，初期投资较低，净化效率较高，可就近处理[8]，处理后的尾气低温无味排放，达到净化尘粒的同时还可去除80%以上烟草异味，效果显著。笔者现将节流式高效异味处理及热能回收系统的结构设计、技术原理及应用效果进行总结，以期为该技术的推广应用提供理论依据。

1 系统结构

节流式高效异味处理及热能回收系统主要由节流式气液交换器、高效换热器、循环水箱、冷凝水分离器、风力平衡装置、引风机、循环水泵等组成（图1），所有与高温尾气接触的设备均做保温处理；电控系统主要由电机、电磁流量计、温度传感器、变频器、电磁阀等组成。

2 技术实现

2.1 节流交换原理节流交换技术利用节流板与液面之间窄小的缝隙将气流形成节流，在节流板两侧形成压差。在节流板两侧压差的作用下，液面出现扭曲现象，形成液面差（H），并在节流板下方形成台阶。当气流通过节流板与液面之间窄小的缝隙时，由于气流通道急剧变小，气流速度急剧升高，对节流板下方扭曲的液面形成强烈冲击，使气流急剧变向，并将一部分液体从液面剥离，形成湿式。在这个过程中气液之间形成强制接触和强制交换。节流交换技术原理如图2所示，液面差H=P1-P2。气流通过节流板与液面之间窄小缝隙时的速度越高，节流板两侧压差越大，液面扭曲越严重，节流效果越强，气液交换效果越好。

节流交换属于气液逆流交换，节流交换过程中同时存在冲击交换、离心交换、喷淋交换等过程，气液接触充分，因此，交换效果优于其他方法。

2.2 系统原理节流式高效异味处理及热能回收系统可以对卷烟厂烟丝干燥工序的高温高湿排潮尾气进行处理，通常滚筒式烘丝机的尾气风量为6 500～7 500 m3/h，温度为70～

120 ℃、相对湿度为27%～60%；气流式烘丝机排潮尾气为过热的工艺气体，流量为2 000～8 000 m3/h，温度为120～150 ℃，排潮尾气经风力平衡装置进入节流式气液交换器，与水进行强烈的热质交换，灰分以及水溶性异味成分被水捕集，尾气得到第1次净化。当尾气与水进行等焓交换时，尾气的温度下降，总热量保持不变，一部分显热转化为蒸汽潜热蓄集在尾气中。经节流交换后，尾气进入高效换热器，走管程，与循环水换热，尾气温度下降，循环水温度升高，未被除去的不溶性异味成分以及水蒸气在换热器管内凝结，形成冷凝水，尾气得到第2次净化，并完成热能回收过程，处理后的尾气达标排放。该系统额定的尾气处理量为8 000 m3/h，装机功率为15 kW，高效换热器的循环水量为20 t/h，节流式交换器耗水量<100 kg/h，经过节流式高效异味处理及热能回收系统处理后的气体排放高度在20 m，并对尾气中的热能进行回收利用。

3 应用效果

3.1 检测方法与仪器该系统应用于气流式干燥机排潮尾气进行尾气处理效果对比测试，采用三点比较式臭袋法[9]和气相色谱法对尾气进行测定[10-12]。采用的仪器设备主要有AX 504分析天平（感量：0.000 1 g，瑞士Mettleler Toledo公司）；Agilent 6890/5973N气相色谱/质谱联用仪（美国Agilent公司）；DR2800紫外-可见光分光光度计（美国Hach公司）；TH-880F智能油烟烟尘平行采样仪（武汉天虹仪表有限公司）。

3.2 结果与分析在气流干燥机设备正常运行的情况下，对进入节流式高效异味处理及热能回收系统和排出系统的尾气进行检测，考察异味处理效果，检测结果及监测期间尾气参数见表1；尾气经高效换热器与低温水进行热质交换，对进出换热的水温进行检测，检测结果如表2所示。

由表1可知，在尾气参数一定的情况下，尾气中吡啶的平均去除率>99.0%，非甲烷总烃的平均去除率为837%，臭气浓度平均降低了94.9%，颗粒物排放浓度<2.00 mg/m3，可见，烟厂生产过程产生的尾气中异味成分、颗粒物经过节流式高效异味处理及热能回收系统处理后，去除效果良好，符合GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》和GB14554—93《恶臭污染物排放标准》中的相关标准[13-14]。

由表2可知，尾气经节流式高效异味处理及热能回收系统的换热效率的平均值为63.66%。回收利用的总热量均值为2.0×106 kJ/h，1 m3天然气的热值为3.5×104 kJ，相比采用天然气加热的方式，则可节约天然气约58 m3/h，天然气价格按2.5元/m3计算，每天按工作8 h计算，若1 a工作300 d，则可节约人民币34.8万元/a。

4 结论与讨论

烟厂生产过程中产生的高温高湿尾气经节流式高效异味处理及热能回收系统处理后，尾气低温排放，尾气中的异味成分去除率>80.0%，颗粒物排放浓度<2.00 mg/m3，符合国家相关法规，系统的换热效率高，换热效率平均值为63.66%，回收的热能可以用作烟厂职工洗澡用水的加热、锅炉用水的预热等。节流式高效异味处理及热能回收系统运行稳定、可靠，运行过程中耗水量<100 kg/h，二次污染小，水可以直接排进烟厂污水处理系统，对烟厂污水处理系统负荷几乎没有影响。尾气处理后实现了低温无味排放，回收利用的热能为烟厂节约了成本，实现了企业节能减排的目标。

节流式高效异味处理及热能回收系统前期投资成本低，设备结构紧凑，占地较少，可就近处理，原有系统排潮管道因管道过长出现尾气冷凝、颗粒物沉降，最终管道堵塞，影响主机设备的排潮，节流式高效异味处理及热能回收系统则很好地解决了这一问题。该系统后期运行维护简单、方便，实现了干燥主机高温高湿尾气就近异味处理，主机设备的排潮所

需负压得到了长期稳定，同时该技术还实现了以节能促环保的目标，为卷烟厂节能降耗提供了一种有效的技术手段。

参考文献

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[14] 天津市环保科研所.恶臭污染物排放标准：GB14554—93[S].北京：中国标准出版社，1994.

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