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据中国林产工业协会披露,截至 2020 年年底,全国有 329 家刨花板生产企业,拥有刨花板生产线 348条,总生产能力 3691 万 m3/a;全国 392 家纤维板生产企业保有纤维板生产线 454 条,分布在 25 个省(自治区、直辖市),总生产能力为 5176 万 m3/a。人造板行业在产能提升的同时,生产过程中产生的污染物对环境造成了不可忽视的影响。
原环境保护部于 2015 年发布了《人造板工业污染物排放标准》(征求意见稿),表明人造板行业将从执行《污水综合排放标准》《大气污染物综合排放标准》等综合标准转变为执行更严的行业标准。西北某木业公司新上一条年产 25 万 m3的纤维板生产线,干燥尾气量约为 600 000m3/h,为满足颗粒物排放浓度≤ 10mg/Nm3的要求,选用了“旋风分离 + 喷淋洗涤 + 湿式电除尘器”的烟气治理技术路线(见图 1)。
1 人造板生产线干燥尾气特点
(1)颗粒物排放浓度较高。从现场测试及调研资料来看,目前采用旋风分离、喷淋洗涤等技术治理后,颗粒物排放浓度一般在 50 ~ 150mg/Nm3,无法满足《人造板工业污染物排放标准》(征求意见稿)要求。人造板行业尾气中颗粒物为木纤维颗粒,与锅炉粉煤灰(主要为 SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3)相比,密度小,体量大,吸附性强,黏性大。木纤维颗粒的导电性差,存在燃烧风险。此外,粉尘颗粒或细尘纤维粒径小,浸润性较差,旋风除尘及喷淋洗涤很难达到满意的脱除效率[1~3]。大部分木纤维颗粒带有一定油脂成分,尤其是以桉树为原材料的人造板生产线,易造成颗粒物堆积,清灰难,从而影响设备的正常运行,这也是布袋除尘器和干式电除尘器不适用于人造板生产线干燥
尾气处理的主要原因。
(2)含水量高,尤其是含有大量的液态水,造成“白烟现象”明显。经过喷淋后,烟气一般呈现饱和湿态,由于很少采用除雾器,因此人造板行业排放的尾气中液态水含量较高,烟气湿度约为 16.6%。
2 当前人造板行业尾气治理技术路线
为处理人造板行业尾气排放问题,目前国内大部分生产单位多采用旋风除尘器(一级或二级)+洗涤塔喷淋洗涤或配套一级 / 二级旋风除尘器进行处理。
(1)旋风除尘技术
旋风除尘技术是利用离心原理,使含颗粒物的气流做旋转运动,借助离心力将颗粒物从气流中分离出来并捕集于器壁,再借助重力作用使颗粒物落入灰斗,从而实现颗粒物的脱除。粉尘颗粒大小是影响除尘效率的关键因素。人造板行业尾气中颗粒物粒径一般较小,通过增加旋风分离器来脱除颗粒物的效率有限,难以达到排放要求。
(2)喷淋洗涤技术
喷淋洗涤技术主要靠液滴来捕集烟气中的粒尘。液滴对粉尘的捕集主要有截留、惯性碰撞和布朗运动三种形式。除尘机理见图 2。
喷淋洗涤效率除了与烟气因素、喷淋因素有关外,还与颗粒物特性有很大关系,包括颗粒物浸润性、颗粒物粒径等。人造板行业尾气中的颗粒物主要为纤维、刨花等细颗粒物,亲水性较差,这是其区别于燃煤烟气颗粒物的重要特性,也是人造板行业尾气治理中喷淋洗涤难以达到高效除尘的重要因素之一。
由以上分析可知,旋风除尘技术及喷淋洗涤技术要彻底解决人造板行业尾气排放问题还存在一定难度。湿式电除尘技术作为高效脱除细微粉尘及雾滴的烟囱终端把关技术,吸引了人造板行业的注意。“旋风分离 + 喷淋洗涤 + 湿式电除尘器”结合使用,其除尘效率更高,运行更稳定,排放浓度更低。