就地热再生烟气治理简析

就地热再生烟气治理简析

王庆先王贵杨伦磊赵书祥

江苏集萃道路工程技术与装备研究所有限公司江苏徐州221004；

公路建设与养护技术材料及装备交通运输行业研发中心（徐工集团）

摘要：就地热再生设备在施工过程中会产生大量的沥青烟，它不仅影响操作人员的健康，也会对设备和环境造成严重污染，影响周围居民的生活。但由于就地热再生设备相关标准未对沥青烟气无组织排放做出明确的规定，受制于市场重视程度和成本的双重影响，就地热再生设备的烟气治理发展相对落后。

关键词：就地热再生；沥青烟；热风加热；热铣刨

1沥青烟气成分及危害

道路用石油沥青在高温条件下（100-190℃）会释放危害人体和环境的沥青烟气，它是一种特殊的污染物，主要由液态烃类颗粒物和气态烃类物组成，其中大部分是0.1-1μm的焦油细微粒。沥青烟气成分中含有近200种有机污染物，主要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、蒽萘类及苯并芘。苯并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、胃癌和食道癌的主要原因之一。

2沥青烟气处理方式

沥青烟气主要为气液2项组成，浓度不高，但是成分及其复杂分散，一般的处理方法很难彻底净化，常见的方法主要有以下几种：

2.1燃烧法

因为沥青烟气主要成分是碳氢化合物，采用可燃性物质通过极高温度进行直接燃烧，将大分子污染物断裂成低分子无害物质，达到净化目的。实践表明，当燃烧状况稳定，温度达到510℃时，有机废气排放已大大降低，当温度稳定在800℃-1000℃时，烃类物质燃烧更加快速、完全，净化效果理想，同时增加催化剂可以降低燃烧温度。燃烧法的影响因素主要有2点，一是沥青烟浓度越高越利于焚烧的进行，二是燃烧的温度与时间控制。

2.2活性炭吸附法

该方法原理是利用活性炭内部孔隙结构发达，有巨大的比表面积来吸附通过活性炭的烟气颗粒及分子，一般的处理过程是，含尘烟气首先进入到洗涤塔，在洗涤塔内烟尘中包含的焦油转移到液相，从而达到净化烟气的目的。烟气中的焦油细雾粒被水吸附后，基本不溶于水，也不会发生反应形成新的化合物，只是形成浮油漂浮在水面，通过洗涤塔的补水阀补充薪水，漂浮的焦油就会顺着洗涤塔的溢流口流出，对其收集再做处理。经过洗涤塔处理后，废气进入活性炭过滤棉进行吸附，较大粒径的污染物被吸附，然后进入到活性炭颗粒吸附层。由于活性炭固体表面上存在未平衡和未饱和的分子引力和化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质及气味从而被吸附，废气经活性炭吸附后，净化气体排出。

活性炭吸附法安全性高，通过净化效率可到70-80%，但随着活性炭逐渐饱和而迅速下降，需定期更换活性炭，产生二次固废，进行维护成本较高。

2.3低温等离子净化法

低温等离子是继固态、液态、气态之后的第四态，当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以也称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极端的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。

低温等离子净化适合低浓度的沥青烟气净化，正常情况下效率可达80%左右，能处理多种成分混合气体，尤其对苯并芘这类大分子键裂解能力较强，对一些臭气成分的小分子裂解能力较差。

2.4UV光氧催化净化法

UV光氧催化净化法是通过发射UV紫外线，迅速分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，进而产生臭氧。众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用，使有害气体氧化至最终产物二氧化碳和水，甚至一些无机物也可以彻底分解，不存在吸附和二次污染问题。

光触媒是一种纳米级的金属氧化物，在光触媒的作用下，可以对整个氧化还原反应进行有效催化，加速整个进程，整个过程类似于叶绿素光合作用的一系列能量转化，反应过程中，光触媒本身不会发生变化和损耗，效果持久，成本低。

UV光氧催化净化法对沥青烟气分子分解能力较强，特别是对一些臭气成分小分子键养护分解效果好。

3适用于就地热再生机组的烟气治理技术

就地热再生机组包括若干台热风加热机、若干台热铣刨机、若干套自卸车+多功能供料机添料组合和一台复拌再生机，在整个施工过程中会产生有害气体的分别为热风加热机、热铣刨机、复拌再生机，下面分别对各个车型烟气处理方案进行细化分解：

3.1热风加热机

热风加热机是通过燃烧器燃烧燃料并且与冷风混合形成需要的温度的组合气体对地面进行加热，由于加热温度高，切为辐射对流加热，加热过程中会产生大量的含尘烟气，而且含有沥青烟较多。因热风加热车本身包含一整套燃烧系统，针对这种工况，可以将含尘烟气经初过滤后引回到燃烧器进行二次燃烧，即采用燃烧法解决烟气问题；

含尘烟气本身具有较高的温度，且沥青含量高，引回到燃烧器进行二次燃烧，既能将烟气中携带的热量进行回收，又可以将沥青烟气燃烧净化，还无需额外增加燃烧装置，处理效果好。

3.2热铣刨机

热铣刨机在铣刨过程中会产生大量粉尘，对人体有一定损害，UV光氧催化氧化法对粉尘没有处理效果，所以需要采用组合处理方式；

首先烟尘烟气进入小旋风除尘器或者静电吸附装置内（条件允许也可以进入洗涤塔），将大颗粒粉尘进行吸附，然后进入到UV光氧催化氧化装置内，进行最终的氧化还原处理，经处理后的烟气达标排放。

3.3复拌再生机

复拌再生机在工作过程中，因为需要搅拌再生，会产生大量的沥青烟气，且浓度较高，使用单纯的一种方案，无法将烟气处理洁净，不仅需要除尘，还需要采用组合式净化方式；

首先烟气进入到小旋风除尘器或者静电吸附装置内（条件允许也可以进入洗涤塔），将大颗粒粉尘进行吸附，然后进入到低温等离子机内部，将大分子键类物质进行净化裂解，然后进入到UV光氧催化氧化装置对为分解小分子和恶臭气体进行最终净化，经处理后的烟气达标排放。

参考文献：

[1]郭小宏，李明伟，欧阳结新，郭伟，钟黎沥青路面就地热再生加热机的加热方式对比

[2]国家环境保护局GB16297-1996大气污染物综合排放标准[S]

[3]匡爱武浅谈沥青路面就地热再生设备开发思路

[4]申秀山沥青路面热再生施工技术研究