沥青拌合站环保改造技术及应用

间歇式沥青拌合站是公路工程施工中重要的生产设备，传统的沥青拌合站在生产过程中会产生大量的粉尘以及沥青烟气，其中沥青烟气的主要成分是多环芳烃类物及少量氧、氮、硫的杂环混合物，主要有害成分为酚类、蒽萘类及苯并[a]芘。苯并[a]芘对皮肤及呼吸道系统有较强的致癌作用，是引起皮肤癌、肺癌、胃癌、食道癌的主要原因之一[1]。随着社会的进步，人们对于健康与环境更加重视，国家也出台了更加严苛的环保法律，传统的间歇式沥青拌合站已经无法满足环保要求。因此，各大生产厂家纷纷推出环保型沥青拌合站，同时对于依然在产的几千套非环保型搅拌站也开始了环保改造。

中交西安筑路机械有限公司在国内率先推出了SG系列环保型沥青拌合站，而且对原有在产沥青拌合站进行了环保改造升级业务。2017年对大庆市某路桥公司所使用的本公司J系列沥青拌合站成功的进行了环保升级改造，结合目前市场最先进的处理工艺，并根据用户的实际情况需求，有效地改善了生产过程中各项环境污染的问题。

1   连续式沥青拌合站污染的产生分析

1.1   粉尘的产生分析

沥青拌合站生产过程中需要将不同规格的石料、粉料以及沥青按照级配生产要求，通过一系列环节生产出符合要求的成品料。粉尘的产生主要有以下几个方面：

（1）   料场装卸料时以及自然风所吹起来的扬尘；
（2）   装载机上料过程中卸料时所产生的粉尘；
（3）   石料传送过程中通过环形皮带、集料皮带、斜皮带产生的粉尘；
（4）   通过干燥滚筒加热混合过程中产生的粉尘；
（5）   废料溢料仓（管）排放废料溢料产生的粉尘；
（6）   生产过程中排放涮锅料通过搅拌锅以及废料斗时产生的粉尘。

1.2   沥青烟气的产生分析

沥青拌合站生产中需要将沥青加热到合适的温度，通过沥青罐、沥青管路和相关的设备将沥青喷洒入搅拌锅中与石料粉料进行混合搅拌。由于沥青温度高，生产过程中存在大量的沥青烟气。烟气的产生主要有以下几个方面：

（1）   沥青罐加热沥青过程中由沥青罐溢出口向外溢出的烟气；
（2）   搅拌锅向小车放料过程中成品料产生的烟气；
（3）   小车运料过程中以及向成品仓放料过程中产生的沥青烟气；
（4）   运料卡车在成品仓下方接成品料过程中放料门处产生的烟气。

2    污染的处理方式

2.1   粉尘的处理

针对生产过程不同环节所产生的粉尘需有针对性的进行处理。

（1）   对于料场所产生的粉尘，在料场上加盖防雨防尘棚，不仅可以有效防止灰尘的扩散，也能够降低雨水对石料的影响；
（2）   对于冷配料斗处产生的粉尘，在冷配料斗外增加料棚以及吸尘装置，将上料过程和皮带下料过程中产生的粉尘进行收集处理；
（3）   斜皮带上料过程中产生的粉尘，可在斜皮带外侧增加可拆卸的密封装置；
（4）   干燥筒中石料加热过程产生的粉尘，通过设备自身布袋除尘器进行处理；
（5）   对主楼热料仓以下部分进行整体外包，并增加自动卷帘门以及吸尘管道风机，将主楼产生的粉尘收集后进入布袋除尘器中进行处理；
（6）   对于小车轨道、成品料仓进行密封处理，并增加车道，通过管路和风机对产生的粉尘进行收集后，汇聚到通往布袋除尘器的管道处；
（7）   对于废溢料管处增加外包棚子，并设置自动卷帘门，通过风机和管道对废料溢料所产生的粉尘进行收集后，汇聚到通往布袋除尘器的管道处。

2.2   沥青烟气的处理

沥青烟气的主要成分是粒径在0.1~1.0μm的焦油细雾粒。沥青烟气处理的主要任务就是对这些焦油细雾粒进行处理，使其不被排放到空气中，尽可能减少对环境的影响[2]。通过对目前市场上沥青烟气处理的各类技术对比，最终选用等离子光催化技术。这套设备主要由：喷淋旋流塔、离心除雾机、静电除尘器、等离子光催化一体机等部分组成。沥青烟气处理的工艺流程如图1所示。

以下为每个工艺的主要作用：

（1）   喷淋旋流塔：废气从侧面进入塔内，在塔内旋转向上，通过离心作用烟尘被旋到塔壁上，同时在水喷淋的作用下，烟尘被浸湿，通过重力作用打下来。这道工艺可以去除大部分颗粒大的烟尘；
（2）   离心除雾机：为了去除喷淋旋流塔出来的水雾及未被去除的烟尘，采用离心转盘，通过多个离心转盘的离心力作用，把水雾和烟尘阻挡下来去除；
（3）   静电除尘器：为了确保后续设备达到最好的除味效果，需要把粉尘处理到95%以上，因此在离心除雾机后安装静电除尘设备。静电除尘设备是通过放电使粉尘带电从而被吸附到电极上得到去除；
（4）   等离子光催化一体机：沥青的味道主要是各种有机化合物的化学味道，要去除这些味道就必须破坏化学物质的结构。光催化是采用紫外光照射在催化剂上，产生活性自由基，废气经过设备时，废气被强烈的紫外光裂解，同时被自由基氧化，废气中的化学物质化学键被切断从而被分解。经过光催化的处理，废气中的化学物质并未完全分解，此时进入到等离子工艺。等离子通过高压放电产生巨大能量的电场及氧化性极强的自由基，废气在通过设备时，废气中的化学物质被彻底裂解成无味无害物质，废气达标排放。

整套设备每小时的处理流量可达到25000m3/h，整体设备的流程原理示意图如图2所示。

3    出料过程中的监测试验

设备环保改造完成后，实际生产出料过程中，通过现场人工观察，相比之前不仅整体美观干净了许多，现场基本观察不到灰尘的飘散和沥青烟气的味道。经专业检测公司对该套沥青拌合站进行了相关的环境监测。

3.1   监测评价标准

GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的二级标准；
GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》中燃油、燃气相关标准；
GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》中的二类标准；
GB14554-93《恶臭污染物排放标准》中的二级标准。

3.2   监测方法

见表1。

3.3   监测仪器

见表2。

3.4   监测结果对比

通过检测数据可以看出，环保改造后，该沥青拌合站各项环境指标均优于国家环保标准要求，改造效果明显，见表3。

4    结论

通过对传统非环保型沥青搅拌设备的改造升级，利用新技术对沥青烟气的有效处理，经过1年多的实际使用和现场监测，该沥青搅拌站各项环境指标能够满足GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》和《环境空气质量标准》的标准要求，对周边环境以及生产环境有很大的改善。同时，经过实际的使用，积累了环保改造的实际经验，对新技术在沥青拌合站上的应用积累了实践经验，为后续沥青拌合站的环保改造工作提供了借鉴与参考。目前市场上在产的非环保型沥青搅拌设备存量巨大，随着国家对环保的日益重视，对非环保型沥青搅拌设备的改造极具社会效益和经济效益。