厂拌热再生设备沥青烟危害及治理的研究

魏俊伟

摘要：沥青烟（俗称蓝烟）是生产沥青混合料过程中引发的污染物之一，具有恶臭和强烈的刺激性气味。为了改善沥青拌合站厂区环境和工人的作业条件，文章着重分析了沥青烟的来源、成分以及对环境危害，在此基础上分析了几种目前常用的处理技术，并选择焚化燃烧法作为沥青搅拌设备最佳的除烟方法。沥青烟气通过真空收尘系统收集，引风机引导进入烘干筒焚烧，再经除尘系统除去，可以彻底消除其带来的污染问题。

关键词：沥青搅拌设备；沥青烟；大气污染；除烟方案

0引言

近几年，空气污染问题已经越来越引起人们的关注，其中高毒性、组分复杂和难于治理的有机化合物污染更是人们关注的焦点。目前所知的大气污染物中含量最高的是烃类化合物，其中对人体健康危害性最大的是多环芳烃化合物。多环芳烃化合物主要来源于化石燃料的不完全燃烧、机动车排放的尾气及石油类产品的加工过程等。沥青混合料热再生设备第二烘干筒、搅拌缸拌合及成品料卸料过程中产生的“蓝烟”是大气中脂肪烃和多环芳烃的重要来源之一。

1沥青烟的成因及成分

沥青混合料热再生设备用沥青预先存储于沥青罐中，工作时通过导热油加热融化，再通过沥青泵作用进入搅拌锅中和一定级配的碎石矿粉均匀拌合。沥青烟气主要产生于沥青加热、拌合和卸料的过程中，在这个过程中会产生“蓝烟”现象，如图1所示。

沥青混合料卸料时产生的烟尘成分十分复杂，初步可分为3类：（1）来源于沥青及其添加剂在高温时挥发出的烟气；（2）混合料级配中添加用矿粉形成的飘尘；（3）来源于搅拌缸内壁喷涂防粘剂的挥发作用，防粘剂的作用是防止沥青粘连在拌缸内壁上。

沥青烟是沥青及沥青制品生产过程中排放的一种含有大量多环芳烃和少量硫氮氧的杂环混合物的混合性烟气，通常以气溶胶的形式存在。沥青烟气中已经分析出苯、萘、蒽、酚、吡啉、吡啶、吡咯、吲哚、菲咔唑等180多种物质，其中危害人体健康的主要是吖啶类、酚类、吡啶类、蒽萘类及苯并芘类。純净的苯并芘性质十分稳定是一种不溶于水，略溶于醇的黄色针状晶体，熔点179℃，沸点475℃。

2沥青烟的危害

长期暴露在沥青烟雾环境中的人，可能患各种急性或慢性疾病。有关研究表明，人暴露在沥青烟气浓度为0.75 mg/L的环境中10-15分钟，眼睛和上呼吸道黏膜就会受到强烈刺激。常见的症状有日光性皮炎、痤疮型皮炎、毛囊炎和疣状赘生物等，尤以面颊、手背和项颈等裸露部分明显。日光性皮炎是在阳光照射下，进入机体内光感物质（如蒽、菲、吖啶等）对裸露皮肤发生光感作用引起的。轻微患者常表现为毛孔角质化，重症患者则易出现黑头粉刺和痤疮。上述症状的发生还常伴随有如头晕、乏力、咳嗽、呕吐、畏光、流泪等中毒症状。

逃逸散布于空气中的沥青烟极易粘附于粒径小于8 um的粉尘颗粒上形成PM，PM 2.5，PM 10等悬浮飘尘。因此其在空气中的运动状态与这些飘尘的存在和运动规律息息相关。这些飘尘可通过呼吸作用进入人体气管和肺泡，也可降落在地面上污染水体和土壤，进而污染整个生态系统。

3目前沥青烟常见的处理技术

沥青混合料热再生设备沥青烟气的特点是排放低浓度、无序性和弥漫性。沥青烟是粒径很小的挥发性冷凝颗粒，其粒径范围为0.01-10um。由于其直径很小，普通的除尘设备如多管式旋风除尘器、蜗壳式除尘器对沥青烟气的去除效果很差。应用布袋除尘器又会粘连布袋，造成布袋堵塞从而缩短布袋使用寿命，增加维护使用成本。对这种浓度不大，又十分分散的烟雾必须采用恰当的沥青烟气净化技术，现在可行的方法按其原理可分为：静电捕集法、吸收净化法、冷凝吸附法和焚化燃烧法。

3.1静电捕集法

使用和静电除尘器类似的工作原理，即通过引风机及管道将沥青烟气送入电场，在正负电极之间借助电晕放电使沥青烟微粒带电并吸附于极板上，从而可使沥青烟气分离。目前应用40 000-60 000 V电源电压的干式捕烟器较为成功。沥青烟在高温场合比电阻较大，在低温场合容易冷凝粘附，故使用时需控制沥青烟的温度。一般进气口处烟气温度控制在70-80℃以上，除尘效率可达到90%。由于沥青搅拌设备产生的沥青烟位置很分散，采用此种方法设备投入太高，是很不经济的。

3.2吸收净化法

利用沥青烟气中各种成分在吸收剂的溶解度不同，或者借助烟气中某些成分与吸收剂发生化学反应来处理沥青烟气。一般吸收剂可采用汽油、柴油等物质。这种方法系统阻力小，设备简单，维护方便，但净化率不高，又引起新的二次污染问题。

3.3冷凝吸附法

沥青烟雾可通过冷凝作用增加其颗粒直径，然后采用比表面积较大的活性物质作为吸附剂，通过物理吸附的方法予以除去。此方法的特点是吸附剂不与沥青烟发生化学反应，是一种可逆过程，冷凝吸附法的关键是选择合适的吸附材料。目前常用的吸附材料有云石、活性炭和氧化铝等。用活性炭吸附沥青烟时常把活性炭粉碎成1～10 mm的固体颗粒，然后置于反应床内，其吸附效率取决于固气比。氧化铝做吸附剂常用于铝工业的阳极焙烧烟气治理。此方法工艺简单，除烟效率高，投资与维护费用低。

3.4焚化燃烧法

沥青烟虽然成分复杂，但基本组分是碳氢化合物，富氧高温条件下可发生氧化还原反应。在790℃以上高温，停留时间大于0.5 s的情况下，烷烃类物质即可完全燃烧。温度达到900℃时，沥青烟中混杂的炭粒亦可燃烧殆尽。因此为了使燃烧完全应严格控制燃烧的温度和时间，否则部分沥青烟将炭化成固体颗粒，形成粉尘排出。

以上4种方法各有优劣，但只有焚化燃烧法可以从根本上解决沥青烟的污染问题。烘干筒内的温度可达到1 600℃以上，能满足沥青烟完全燃烧的条件。经过理论分析和现场调研，制订了一套沥青烟净化方案。沥青烟处理工艺流程如图2所示。

将沥青混合料卸料时产生的烟气密封并在真空收尘系统的作用下通过引风机和管道引入烘干筒燃烧器端，在高温和充分空气的条件下完全燃烧。燃烧后的产物经过除尘系统除尘再由烟囱排出。由于该套设备完全密封且只有一个进气口和排气口，燃烧产物再经过除尘系统，故可以保证满足烟囱的排放标准。本工艺流程的关键技术是真空收尘系统。为了保证烘干筒中化石燃料燃烧充分又不被过量空气带走大量余热需合理控制进入烘干筒中的空气量。在一定的压力情况下，真空收尘装置若想取得良好的效果，则必须进行密封处理以形成抽走烟气的足够负压，所以，构想出一个真空收尘系统，如图3所示。

在卸料口处布置罩式集气装置，以防止烟尘无序运动。在罩式集气装置下方四周重叠式布置PVC透明软门帘，其作用为：（1）防风，防止沥青烟雾被风吹散；（2）隔音，减小放料时产生的噪音污染；（3）遮挡异味，沥青烟因为很好地被收集，故周围空气中不会有刺激性味道。同时在引风管进气端布置可快速更换的防尘网，目的是吸附大粒径的沥青烟颗粒，防止其粘连通风管道壁及引风机叶片。此套工艺对热再生设备的影响很小，且改造成本很低，故很有市场推广价值。

4结语

沥青烟焚化燃烧装置是专门针对沥青混合料卸料时产生的大量烟尘和有毒刺激性气体问题设计的，具有结构简单，设备运行和维护方便、可以彻底解决污染问题等优点。控制沥青搅拌设备的污染问题也需要厂家和用户的共同努力。生产厂商能对造成大气污染的环节进行针对性设计而用户又能很好地配合使用，则沥青烟带来的污染问题才能够得到很好地解决。