文_劉晴 揚(yáng)州市高郵生態(tài)環(huán)境局

目前技術(shù)條件支持下，熱鍍鋅工藝被廣泛應(yīng)用于金屬構(gòu)件表面保護(hù)以及防腐加工過程當(dāng)中，并在市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)施工、輪船制造、家用電器制造、通信線路架設(shè)等行業(yè)領(lǐng)域中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。熱鍍鋅工藝將經(jīng)除銹處理后的構(gòu)件完全浸入鍍鋅液中，使其表面能夠形成一層鍍鋅層，以達(dá)到提高構(gòu)件表面耐腐蝕性以及穩(wěn)定性的目的。但熱鍍鋅加工期間，酸洗、熱浸潤等多個環(huán)節(jié)均會產(chǎn)生大量工業(yè)廢氣，污染嚴(yán)重，如何對工業(yè)廢氣污染進(jìn)行科學(xué)控制與再利用，一直以來備受業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。

1 熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染源

傳統(tǒng)意義上的熱鍍鋅處理工藝中，多以鹽酸作為清洗劑，不但清洗速度相對緩慢，同時還需要對鍍鋅槽進(jìn)行加溫，將溫度控制在50.0℃左右，酸洗過程中還需要依賴于蒸汽鍋爐裝置提供熱量支持，按照裝卡→去油→熱水洗→硫酸酸洗→熱清洗→熱鍍鋅→冷卻→表面鈍化→精加工的流程運(yùn)行，整套反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢氣污染。具體而言，熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染源包括以下幾個環(huán)節(jié)：

①在熱鍍鋅去油以及酸洗環(huán)節(jié)中，去油環(huán)節(jié)所選用脫脂液為NaOH，在去除鋼件表面附著油脂物質(zhì)的同時，使鍍鋅層結(jié)合緊密度得到提升，在此期間會產(chǎn)生pH 約為10 的堿性廢水，廢氣污染問題嚴(yán)重。而在酸洗過程當(dāng)中，雖然應(yīng)用硫酸溶液能夠使參與反應(yīng)的鋼件表面銹蝕問題得到有效控制，但同時也會導(dǎo)致工業(yè)廢氣污染問題的產(chǎn)生。

②在熱鍍鋅蒸汽鍋爐裝置供熱環(huán)節(jié)中，燃煤鍋爐標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)計(jì)容量為2th，正常運(yùn)行期間煙氣量為2300.0m3/h 左右，受到鍋爐裝置自身容量以及工藝水平的限制，此環(huán)節(jié)中所排放氣體污染物并未做凈化處理，導(dǎo)致廢氣污染嚴(yán)重。

③在熱鍍鋅環(huán)節(jié)中，燃料來源以燃煤為主，燃煤耗用量為2t/h 左右，鍍鋅爐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)工況下氣體顆粒污染物排放量約為78000m3/h，受到鍍鋅爐工作效率低下的影響，導(dǎo)致排放氣體污染物中煙塵含量高，污染問題嚴(yán)重。傳統(tǒng)工藝模式下熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染物含量如表1 所示。

表1 傳統(tǒng)工藝模式下熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染物含量示意表

2 熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染控制與利用的實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)對熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染的合理控制以及再利用，對熱鍍鋅工藝過程中的熱源系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)以及鍍鋅爐裝置進(jìn)行改良優(yōu)化。

鍍鋅爐裝置是熱鍍鋅工藝反應(yīng)中重要的能耗設(shè)備之一，動力來源以天然氣為主，熱鍍鋅工藝反應(yīng)期間會產(chǎn)生大量廢氣，是廢氣污染控制與利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在鍍鋅爐裝置改良優(yōu)化期間，首先應(yīng)關(guān)注對其供熱系統(tǒng)的改善。以往鍍鋅爐裝置的供熱方式為直接煤燃燒，熱效率相對較低，煤炭燃燒中還會產(chǎn)生一定比例的粉塵污染物以及煙氣顆粒，加重工業(yè)廢氣污染。優(yōu)化改良以新型煤氣爐取代傳統(tǒng)供熱方式，呈固體狀態(tài)的粉煤、塊煤經(jīng)制備加工形成煤漿，然后轉(zhuǎn)化為水煤氣，在此基礎(chǔ)上通過燃燒的方式面向鍍鋅爐提供熱量支持。經(jīng)改良優(yōu)化后，水煤氣在燃燒過程當(dāng)中所產(chǎn)生的煙塵比例低，一方面能夠減少煙塵外排對大氣環(huán)境所產(chǎn)生的污染影響；另一方面能夠避免通風(fēng)系統(tǒng)管道因煙塵雜質(zhì)發(fā)生堵塞。正常運(yùn)行工況下，煙氣出口端溫度在300℃左右，熱值高，有再利用價(jià)值，因此，可以在反應(yīng)池內(nèi)安裝化熱系統(tǒng)，將出口端出口煙氣引入鍍鋅爐前端助鍍池當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)熱能傳遞，在提高前端處理溫度的同時實(shí)現(xiàn)對熱鍍鋅鍍層質(zhì)量的優(yōu)化。

針對鍍鋅爐裝置的改造應(yīng)當(dāng)同時關(guān)注內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及表面涂層這兩個方面的內(nèi)容。其中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造應(yīng)當(dāng)以調(diào)整熱鍍鋅前期助劑濃度與溫度為主，原助劑為NH4Cl，改良優(yōu)化中加入ZnCl4，調(diào)整為混合助劑，以此種方式將構(gòu)建表面溫度提高至75.0℃左右，在縮短鍍鋅爐內(nèi)構(gòu)件停留時間的同時，促進(jìn)構(gòu)件表面延展性水平的合理提升。針對表面涂層的改良優(yōu)化以選用耐火材料為主，選用硼酸化合物以及Al2O3對鍍鋅爐表面進(jìn)行噴涂，以此種方式改善鍍鋅爐傳熱效率，同時延長裝置有效使用壽命。在此基礎(chǔ)上，對鍍鋅爐結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行調(diào)整，將鍍鋅爐長自10.0m 提高至13.0m，寬自1.0m 提高至1.1m，高自1.0m 提高至1.5m，以此種方式增加鍍鋅爐容積，一方面能夠使工藝運(yùn)行期間的燃?xì)鈬娍诜植几泳鶆?；另一方面能夠使鍍鋅液溫度維持在較為均勻的狀態(tài)下。

在此基礎(chǔ)上對鍍鋅車間通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，原廠房屋頂結(jié)構(gòu)為彩板式，將其改良優(yōu)化為陽光板天窗，相關(guān)金屬構(gòu)件進(jìn)行防腐優(yōu)化與加工，經(jīng)改造后通風(fēng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)輕便，有更好的耐水性，阻燃性以及密封性，一方面能夠減輕熱鍍鋅車間工藝運(yùn)行期間的空氣污染問題；另一方面能夠方便后續(xù)裝置的更換維修。減少車間生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行期間噪聲的對外傳播。經(jīng)上述處理后，噪聲強(qiáng)度較改良優(yōu)化前降低10dB，科學(xué)控制了噪聲的環(huán)境影響。

按照上述方法對熱鍍鋅工藝熱源系統(tǒng)、鍍鋅爐裝置、輔助系統(tǒng)進(jìn)行改造升級后的工藝流程如圖1 所示，按照此種方式實(shí)現(xiàn)對工藝廢氣的可靠控制與利用。

圖1 改造后熱鍍鋅工藝流程示意圖

3 熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染控制與利用效果

對熱鍍鋅工藝傳統(tǒng)熱源系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)以及鍍鋅爐裝置進(jìn)行集中優(yōu)化改良，以滿足工業(yè)廢氣污染控制與利用要求，經(jīng)優(yōu)化改良后熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染物含量如表2 所示。結(jié)合表2 數(shù)據(jù)可見：經(jīng)優(yōu)化改良后熱鍍鋅工藝污染物排放符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，整套處理裝置操作簡便，運(yùn)行安全可靠，污染控制與利用效果良好，值得在同類工程中推廣應(yīng)用。

表2 優(yōu)化改良后熱鍍鋅工業(yè)廢氣污染物含量示意表

4 結(jié)語

本文對熱鍍鋅工業(yè)廢氣的污染控制與利用問題進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析熱鍍鋅生產(chǎn)工藝實(shí)踐中的技術(shù)改造措施，旨在提高生產(chǎn)原料有效利用率，最大限度減少污染物產(chǎn)生與排放，從而滿足工業(yè)廢氣污染綜合治理的要求。

通過對熱鍍鋅工藝改造后工業(yè)廢氣污染物含量的分析可見：熱鍍鋅工藝經(jīng)優(yōu)化改良后排放污染物符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，裝置操作簡便，運(yùn)行安全，可供同類工程借鑒參考。