浅谈印染定型机废气治理现状及方法

司朝兵，顾 杨，李 丽

（江苏鹰游纺机有限公司，江苏 连云港 222002）

通过浸轧各种染化料进行柔软、硬挺、拉幅、防滑等整理，定型机可以改善织物的表面特性和染色质量。但经过定型机烘箱高温热处理后，织物携带的化学剂、油脂及水分受热挥发并随着废热空气一起排出，成为污染环境、影响人们身心健康的废气[1]。定型机在创造经济价值的同时，也产生了制约纺织业持续发展的环境污染问题，针对这些问题，国家出台了一系列政策法规[2]。本研究在环境保护的重要性，对废气治理的相关技术方法及技术方向进行简要阐述。

我国是纺织制造大国，纺织企业主要集中在江苏、浙江、广东、福建和山东等沿海省份。定型机行业发展至今，产品数量、企业数量、产销量及市场保有量都得到了飞速增长，变化较大。作为纺织产品大省，江苏省各类纺织品产量在国内遥遥领先，纺织染整已然成为江苏省挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）排放重点行业。

国家与省级环保主管部门要求全面加强对VOCs的排放控制，推进行业绿色、高质量发展。本研究对定型机废气特点与危害进行分析，在总结过去治理工作取得的成绩的同时，也对治理过程中存在的一些问题进行探讨，并对定型机废气治理的技术发展趋势和工艺提出建议[3]。

1 定型机废气特点与危害

1.1 废气产生的原因

纺织印染的生产过程较为复杂，企业为了让产品具有更好的染色质量，需要在产品的生产加工过程中添加各种各样的纺织专用化学助剂及化学溶剂。

定型机内干热空气的温度通常被控制在115~220 ℃。现在大多数织物的定型温度需要控制在230 ℃左右，在其定型过程中，织物携带的水分、油脂、溶剂和蜡质，主要包括化纤油剂、平滑剂、抗静电剂、乳化剂的磷酸酯、脂肪酸酯、硫酸酯和聚醚等表面活性单体和润滑剂等有机化合物以及定型机轨道链条润滑油，一起受热挥发，随废热空气一并从定型机的排湿管道经过排风机排入大气中，这就是定型机废烟气。废烟气进入大气后，其中过饱和的水蒸气及沸点较高的有机蒸汽会因外界温度的下降而凝聚，形成水雾和烟雾。烟雾主要是由粒径极小、黏稠的颗粒物组成。另外，废气中还有大量低沸点有机物，以蒸汽的形态继续存在于废烟气中。

过饱和的水蒸气因冷热温差而冷凝成白色的水汽，废烟气中含有油雾性的颗粒和有机蒸汽，与织物纤维、尘埃等固体颗粒一起构成印染定型机废气的主要污染物。这些污染物不仅会对环境造成危害，而且会对人类的身心健康造成恶劣影响。

1.2 特点与危害

定型机在工作过程中，织物携带的水分与溶剂、油脂、蜡质等表面活性单体和润滑机等有机化合物以及定型机中的链条机油一起受热挥发产生的废气，是一种包含气、液、固3种形态物质的混合流体，密度就会大于空气密度。该流体具有温度高、含油脂、湿度大且成分复杂等物理特性，危害主要表现在以下方面[4]。

1.2.1 影响居民生活环境和企业职工身体健康

定型机废烟气具有一定刺激性气味，如果长期被动地吸入，容易引发当地居民的呼吸道疾病，给人们的身心健康造成极大的伤害。有不少专家学者认为废气中含有多种持久性污染物质，吸附在细小的液态和固态颗粒上，这些物质包括C22H42O4、乙二醇类化合物和多烃基类化合物以及醚类和醚类硝基吡啶类化合物[1]。这些物质在人体中不断积累，会影响人的生殖系统、中枢神经系统以及免疫系统，引发各种疾病，有的甚至可能导致细胞癌变。此外，VOCs作为定型机废气的重要组成部分，对人体的危害也不可轻视。最常见的如C6H6、C8H8、C7H8等，这类有机物会损害人的中枢神经系统，导致人的神经系统出现障碍。当空气中的C6H6蒸汽浓度达到一定程度时，会引发急性中毒。空气中多种VOCs会同时作用于人体，进而产生一定的积累效应，容易对人体的呼吸道系统造成重大影响，引发呼吸道疾病，当总VOCs质量浓度超过35 mg/m3时，则会引发昏迷、抽搐等严重症状[5]。

1.2.2 影响企业的正常运行

定型机废烟气在输送和排放过程中，会因外界温度降低出现油烟颗粒的凝聚和附着现象。水蒸气和油蒸气冷凝后分别形成水雾和油雾，这些雾态物质与废气中的织物纤维等固态物，同时在排放管道的内壁上和相应的设备上逐渐沉积形成油垢。这些油垢具有很强的黏稠性，管道和设备上的油垢与高温废气中的油雾具有易爆易燃的特性；废气中织物自身的纤维在日积月累中，容易使设备中的滤网或填料堵塞，导致管道淤塞，使管道的流通阻力不断增大，容易引发管道火灾。织物纤维在气流扰动状态下会产生静电，这也是导致定型机起火的原因之一。这些安全生产事故会不同程度地影响企业正常运行。定型机废气中的黏稠性油垢也会造成烘箱内的温度不均，影响定型过程中织物的手感、色差等，易出现织物发粘、烧布等现象，给后续的染色造成很大的阻碍。

1.2.3 影响环境空气的质量和破坏地球生态系统

定型机排放废气，会使厂区周围空气的透明度和能见度降低，影响大气环境。废气中的有机蒸汽和油雾烟气是破坏臭氧层的物质和PM2.5的重要来源，也是构成光化学烟雾的源头之一，会影响环境空气的质量和破坏地球生态系统。

2 治理现状

2.1 取得的成效

定型机所产生的废气引起的环境污染问题，已经引起人们的高度关注。近年来，随着经济的发展，东南沿海城市针对印染定型机废气的专项治理工作已经取得了良好的效果，空气质量得到了一定的改善。《江苏省第二次全国污染源普查公报》显示，2017年，纺织工业大气污染物排放源总计2.26万个，共排放挥发性有机物6.12万t，占工业污染物排放量的8.5%，在所有行业中排名第三。如果这么多的废油烟不做任何处理就排入大气，将对大气环境造成严重的污染，对广大人民群众的身心健康造成巨大的损害。2021年，江苏省编写了地方标准《纺织染整工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》，有针对性地提出了排放标准和检测方法[6]。与现有的标准相比，江苏省地方标准根据自身情况进行了进一步的收严（表1）。

表1 纺织染整工业废气排放限值相关标准比较

2.2 现存问题

目前，定型机废气专项治理虽然取得了一定的成绩，但还存在很多问题。国外生产的废气处理设备普遍存在维护不便、价格昂贵、配件采购困难等缺点，导致国内企业普遍采用自主研发的治理方案解决废气问题。国内主要采用的工艺方法包括机械净化、湿式洗涤、静电捕获和焚烧净化等单一处理工艺，也会采用水/气热回收-静电除尘法和气/气热回收-喷淋洗涤-静电除尘等组合工艺。对比标准排放要求，现已实施的定型机废烟气治理路线存在的问题包括废烟气净化效果差、热能回收利用率低、机器运行不稳定、存在一定的安全问题等。

此外，最根本的问题还是我国现在对定型机排放的废气没有国家统一的排放标准和相应的检测方法，只有地标和团体标准。这些标准的各项指标规定都不同，导致各地的环境监察部门只能参照地标对定型机烟气排放进行评估，无法实现整个行业的绿色、高质量发展，更无法实现碳中和、碳达峰的目标。

2.3 主要方法

定型机的废气成分复杂，废气处理的重点是减少油烟排放量，技术难点在于如何将油烟捕获并降解。现在常用的废气处理方法可以归纳为5种工艺路线。

2.3.1 机械净化

机械净化处理方法是处理废气的初级阶段，主要采用除尘风机对油烟进行净化沉降。除尘风机是一种风机的应用型式，即离心风机。该工艺路线应用的除尘设备主要包括过滤器、风机及集尘箱。带尘空气从尘源通过吸尘罩、风管、进风口流入箱体，由于气流的扩散，废烟气的流速会减缓，颗粒大的粉末会在自重作用下，从含尘空气中逐渐分离后沉降到抽屉中，余下尘粒由于滤芯过滤等各种物理作用，被淹留于滤芯的外壁，被处理后的废气再由除尘风机经出口排出。这种治理工艺主要依靠亲油性材料对含油烟气的过滤和吸附作用，初期效果比较明显，但是随着时间的推移，亲油性材料吸附油烟颗粒饱和时效缩短，后期的治理效果逐渐降低，根本达不到标准要求。

2.3.2 氧化燃烧

定型机废气中的油性雾气大多都具有可燃性，国外的公司就利用这一特性，采用焚烧方法处理定型机废烟气，但是整个焚烧处理过程需要借助昂贵的设备和专业人员，导致废气处理成本较高，燃烧后也易形成二次废气。

2.3.3 水喷淋处理

定型机产生的高温废气进入废气净化器后，在导流区经过缓流、均流、扩散后进入喷淋区，烟气在该区域内与高压水雾紊流接触，废气中的纤维、尘、油性污渍及有害气体被高压水雾捕集后进入净化器底部，后经排水口流入油水分离设备中，经过喷淋净化，降温后的气体通过喷淋区进入脱水区，净化后的气体最后由净化器顶部排风管排入大气环境。该工艺路线具有4点优势。

（1）无需加装引风机，利用原有的定型机排湿风机多余的风压就能实现，不会增加设备成本和使用电能成本。

（2）能够有效保护定型机排风管，最大限度地消除火灾隐患（该系统运行后兼并定型机消防系统）。

（3）烟气经过降温以后，通过油水分离和废油回收能够产生较高的经济效益。

（4）净化后的气体基本能达到排放要求。

在智能柜台前，客户按电脑提示把身份证放在智能柜台扫描区，随后在自助发卡机前拍张照，不到两分钟，就拿到了一张借记卡。智能柜台采取 " 客户自主、柜员协助 " 的服务模式，操作简便、界面流程清晰，可一站式办理跨境汇款、开户开卡、打印流水、购买理财等多种非现金业务。与传统柜面相比，办理速度得到大幅提升：使用智能柜台办理个人开卡业务并完成网上银行、手机银行的注册仅需3分钟，传统柜面至少需要8分钟；重置密码只需2分钟，传统柜面需要15分钟；打印流水只需1分钟，传统柜面打印一份两年的交易流水需要20分钟。智能柜台大幅缩减了排队等候时间和业务办理时间，从根本上消除了排长队现象，使客户体验得到明显改善。

这种单一的水喷淋处理也有一定的局限性。水喷淋处理技术对定型机生产的纯棉织物和油剂含量较少的织物具有明显的治理效果，但是对油剂含量较多的织物治理效果比较差（图1）。

图1 水喷淋处理流程

2.3.4 静电处理

静电处理的原理就是利用电荷的静电吸附作用。静电处理技术是指在静电场作用下，使定型机废油烟中的颗粒带电，向集油极板移动，并从气流中分离出来，达到净化处理定型机废气的目的。需要注意的是，温度高达170~200 ℃的油烟是无法直接进入电场直接处理的，要经冷却处理后，方能进入静电处理设备处理。静电处理方法中的高压静电法较其他静电方法，对定型机废气的处理效果较为明显。但是，高压静电处理设备安全运行的重要前提是清理高压电极污染、正确维护设备并消除安全隐患（图2）。

图2 静电吸附原理

2.3.5 水喷淋+静电处理技术

水喷淋+静电处理技术，即将定型机废气先通过水喷淋进行预处理，再由高压静电二次净化处理，可以成功解决静电处理的相关问题，发挥废气降温、除尘、去油污等作用（图3）。

图3 水喷淋结合静电处理技术流程

（1）定型机废气进入一级水喷淋装置后，再进入冷却装置，将原来的烟气温度降到50~60 ℃，有利于净化器稳定工作和废油回收；（2）经过冷却后的废气进入第一级和第二级电场进行预处理；（3）进入第一级和第二级电场预处理的废烟气再进入第三板线式双区高效净化电场；（4）经处理的废气通过引风机进入排空管排入大气中。

2.4 存在的问题

（1）国内对定型机废气排放没有制定完善的标准条例，同时在检测废气方面也缺乏有效的方法，无形中增加了染整定型机废气排放的监管难度。

（2）与国外定型机成熟、先进的废气处理工艺相比，国内定型机在废气处理方面仍有不足之处，油烟净化效果差，且火灾隐患及热回收利用率低等问题一直存在。

3 定型机废气治理

3.1 检测方法与评价标准

3.1.1 评价标准

2021年，江苏省编写了地方标准《纺织染整工业大气污染物排放标准》（征求意见稿），提出了相关标准和检测方法。标准规定：江苏省纺织染整企业或设施大气污染物排放限值为颗粒物15 mg/m3、油雾10 mg/m3、NMHC 20 mg/m3、臭氧300无量纲（表2）。

表2 车间或生产设施大气污染物排放质量浓度限值

3.1.2 检测方法

依据江苏省《纺织染整工业大气污染物排放标准》（征求意见稿）规定的检测方法如表3所示。

表3 大气污染物浓度的监测分析方法标准

标准实施以后，可降低污染物排放浓度和排放总量，有效控制纺织染整行业大气污染物的排放，进一步改善环境空气质量，也可以指导相关人员进一步研究治理工艺和完善治理设备。

3.2 废烟气治理的综合工艺及深度净化

目前，普遍采用过滤、喷淋、静电除油除尘和换热装置的组合去除定型机废气中的颗粒物和油烟。虽然VOCs与NMHC作为废气排放的重点监测对象，但是因定型机常规定型工艺生产设施排放监测数值远低于限值，所以在废气处理中不设专门的处理工艺和设备。目前仅用除油工艺处理废气。

3.2.1 工艺路线1

工艺路线1的前处理降温采用的是气水换热的方式，热能的利用方式如下。（1）分两段回收热水：高温热水供溴化锂空调制冷，低温热水供生产工艺使用。（2）分两段回收热水：高温热水供废气处理设施排放口消除水汽白烟，低温热水供生产工艺使用。（3）分两段回收热水：高温热水供废气处理设施排放口消除水汽白烟，低温热水经冷却塔循环使用。（4）一段式回收热水：热水供生产工艺使用。（5）一段式回收热水：热水经冷却塔循环使用。

工艺路线1的前处理采用低温喷淋的方式布置在换热器的中后部，并且可以根据需要选择性开启。低温喷淋的特点包括水耗低、产生的乳化废水少且油水易分离。高温热水供废气处理设施排放口消除水汽白烟，虽然在低温、高湿环境下并不能完全消除水汽白烟，但可以大幅度地减少排放口白汽，是一种能源的综合利用方式。若有特殊要求（如进一步消除水汽白烟），可以再增加蒸汽消除水汽白烟装置。油水分离箱的循环水含油，每次清理换水，可配废水收集池（图4）。

图4 工艺路线1

3.2.2 工艺路线2

工艺路线2的前处理降温采用的是气水换热的方式，因前部采用了高温喷淋的方式，此低温热水经冷却塔循环使用。

工艺路线2的前处理采用的是高温喷淋的方式，特点为水耗高、产生的乳化废水多且油水不易分离，可以有效降低废气温度和设备成本（图5）。

图5 工艺路线2

3.2.3 工艺路线3

工艺路线3的前处理降温采用的是气气换热的方式，热能的利用方式如下。（1）分两段回收热风：高温热风供生产设备用，低温热风直排。（2）分两段回收热风：高温热风供废气处理设施排放口消除水汽白烟，低温热风直排。（3）一段式并联气气换热：低温热风直排。

工艺路线3的前处理采用的都是气气换热的方式，受进风温度的影响较大，当进风温度较高时（比如夏天），降温效果不理想，有可能导致处理效果不佳。高温热风供废气处理设施排放口消除水汽白烟，虽然在低温、高湿环境下并不能完全消除水汽白烟，但可以大幅度减少排放口白汽，是一种能源的综合利用方式；若有特殊要求（如进一步消除水汽白烟），可以再增加蒸汽消除水汽白烟装置（图6）。

图6 工艺路线3

3.2.4 工艺路线4

工艺路线4的前处理降温采用的是气气换热与气水换热的组合方式，热能的利用方式如下：（1）气气热回收利用高温废气中的热能加热新风，将温度较高（高于130 ℃）的新风送返定型机使用，将温度较低（90~130 ℃）的新风送到主排风管用于末端消除水汽白烟。（2）高温废气经过气气热回收后，可归集为中低温段的高温废气，利用气水热回收进一步降温，并将提取的热能通过直接/间接加热方式，产生高温（50~70 ℃）热水供其他设备使用。高温热风供废气治理设施排放口消除水汽白烟，虽然在低温、高湿环境下并不能完全消除水汽白烟，但可以大幅度减少排放口白汽，是一种能源的综合利用方式；若有特殊要求（如进一步消除水汽白烟），可以再增加蒸汽消除水汽白烟装置（图7）。

图7 工艺路线4

4 结语

印染定型机废气的排放不仅影响企业的安全可持续生产，危害人们的身体健康，还会造成环境污染、生态失衡。虽然经过环保部门和企业的共同努力，定型机废气治理工作有所成效，但仍然存在一定的问题，相关部门要尽快建立并完善定型机废气排放安全标准，并研发出一套行之有效的废气检测方法，以完成对定型机废气排放的安全控制。此外，各企业研发部门要不断创新，开发出一套具有完整工艺的新设备，减少定型机废气排放，实现企业与环境可持续发展。