基于铸造业工程实例的工业废气治理技术分析

鲁春芳，段晓雨，胡华清

（1.天津市联合环保工程设计有限公司，天津 300191；2.天津市高洁环保科技有限公司，天津 300191；3.中国环境保护产业协会水污染治理委员会，北京 100037）

某大型铸造集装箱配件企业使用含有有机黏结剂的覆膜砂铸造生产工艺，在利用覆膜砂制芯、制壳及后续的浇注工艺生产中，会挥发和裂解大量的氨气和挥发性有机物（VOCs）（包括甲醛、酚类等）。氨气及甲醛对人类的呼吸道黏膜有比较强的刺激作用，严重情况下会导致各种呼吸道疾病[1]。

1 废气治理方法

1.1 吸附法

吸附法是利用固体吸附剂，对工业生产废气中污染物进行吸附，以达到净化效果。实际应用中应注意及时更换吸附剂并对废吸附剂进行环保处理，从而防止造成二次污染。

1.2 催化燃烧法

催化燃烧法是在特定的催化剂作用下，使得废气能够充分燃烧，从而达到消除污染物的目的。

1.3 吸收法

吸收法是借助特定的化学药剂对废气中的污染物进行溶解吸收，再利用污染物的物理特性，将其从吸收剂中分离出来，从而达到净化效果。

1.4 生物法

生物法适用于含有有机物的工业废气，通过生物降解的方法达到净化效果。对于废气的脱臭处理效果显著。

1.5 光分解法

光分解法是指依靠一定的光照条件使污染物发生光解。光分解法有两种：（1）在特定波长光照条件下，发生光解，达到净化效果；（2）在光照条件下使用催化剂，促进污染物分解，达到净化效果。

2 工程实例分析

2.1 源强分析

企业2 条生产线覆膜砂使用量约为12 600t/a，制芯制壳工序会产生甲醛1260kg/a、苯酚630kg/a，制芯制壳工序年工作2160h，制芯制壳工序单条生产线甲醛产生速率为0.29kg/h、苯酚产生速率为0.146kg/h。按每条生产线50 000m3/h 风量计算，甲醛本底浓度为5.8mg/m3、苯酚本底浓度为2.9mg/m3。

2.2 工艺流程确定

企业使用的覆膜砂固化剂为乌洛托品。乌洛托品通过甲醛和氨反应制得。反应式如下：

乌洛托品常温存储性质稳定，在受热100℃以下时仅有少数分解。加热温度达到230℃以上时，开始大量分解并伴有升华。所以企业在覆膜砂固化工艺中，会向作业环境挥发和裂解出大量的氨气和VOCs 等。

企业覆膜砂车间风量为50 000m3/h，根据其污染物特点，采用“气旋流塔+油雾净化器+脉冲布袋除尘器+活性炭吸附箱+引风机+排气筒”的工艺流程（见图1）。

图1 覆膜砂车间工艺流程图

2.3 工艺说明

2.3.1 气旋流塔

气旋流塔内废气通过离心力的作用产生向心运动，实现了延长废气停留时间的目的，提升了洗涤效果。通过吸收液与气流在塔内相互作用形成水膜，达到了提高吸收作用的效果。

企业使用乌洛托品制作覆膜砂固化剂，乌洛托品受热分解后产生氨气及甲醛，氨气对设备具有一定的腐蚀性，而且气味刺鼻，但水溶性好，可通过吸收液对其进行吸收处理。废气流经气旋流塔后，可有效去除氨气。气旋流塔见图2。

图2 气旋流塔图

2.3.2 油雾净化器

废气进入油雾净化器后，均流板会利用机械碰撞捕集其中较大的油污颗粒。废气流经高压静电场时，污染物会在电场的作用下电离，使大部分污染物降解炭化；废气流经吸附电场时，微小油粒在电场力的作用下被正负极板捕集。油雾净化器内设有集油盘，在自身重力作用下流至集油盘的油污经特定管道排出。废气中的气味会被高压静电场内产生的臭氧去除。油雾净化器见图3。

图3 油雾净化器图

2.3.3 脉冲布袋除尘器

脉冲布袋除尘器主要用于含尘气体的过滤，是一种干式除尘器。除尘器由铁箱单体组成，用于捕集干燥、非纤维性粉尘，内置滤袋，滤袋由滤布或毡布制成并由除尘骨架支撑，增大了过滤面积。当含尘气体在引风机的抽吸作用下流入除尘器时，粉尘被滤袋阻滞，干净的气体流入净气室。滤袋上沉积的粉尘也可通过机械振动的方式脱落进入灰斗。脉冲布袋除尘器见图4。

图4 脉冲布袋除尘器图

2.3.4 活性炭吸附箱

利用活性炭的吸附能力，以活性炭为吸附原料，废气通过引风机的作用进入活性炭吸附箱，其中的污染物被活性炭吸附在表面上，使其固气分离，达到净化目的。本项目使用的活性炭为柱状炭，为多孔蜂窝结构，微孔发达，净化效果好，不易脱粉。活性炭吸附箱见图5。

图5 活性炭吸附箱图

2.3.5 引风机

引风机主要由机壳、叶轮、进风口、前盖板、传动组等部件组成，通过叶轮转动产生负压排送气体。引风机一般置于系统后方，需根据各工段废气的温度及静压进行选型、设计（见图6）。

图6 引风机图

3 处理效果

处理后的废气经过15m 长的烟囱排放到大气中，系统经调试运行，各工艺单体运行效果稳定。处理效果相关数据见下表。

处理效果

4 结语

“气旋流塔+油雾净化器+脉冲布袋除尘器+活性炭吸附箱+引风机+排气筒”工艺对于铸造业覆膜砂车间产生的废气有很好的处理效果。排气筒出口处有机废气浓度符合天津市地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准》（DB12/524—2020）、臭气浓度符合天津市地方标准《恶臭污染物排放标准》（DB12/059—2018）。