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voc废气治理废气处理

2021-08-19 10:15:16

2015年10月1日,《挥发性有机物排污收费试点办法》在全国范围内施行,石油化工和包装印刷被选为首批试点行业。给包装印刷行业环保提出了新的要求。包装印刷行业废气具有以下特点:废气组分较多,废气成分较复杂;印刷过程中换单,换色导致废气不连续或者废气量不稳定;印刷产品种复杂多变,所需使用的油墨类型和用量也随之变化,排放的废气风量和浓度也随之变化;印刷机设计密封有缺陷,为了形成负压,无限制增大排废量,降低了废气浓度。所以包装印刷的VOCs治理也成为了一项艰难研究的课题。

包装印刷VOCs主要来自于印刷干燥过程中产生的废气,废气源又可分为有组织排放废气和无组织排放废气两大类。有组织排放废气主要来源于干燥烘箱排废;无组织排放废气主要来源于逸散于车间的VOCs。常见使用的有机溶剂有:乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇,异丙醇等。目前在包装印刷领域最有效,最彻底,也是最可靠的处理方法是热分解法,即通过高温燃烧或在一定温度下通过催化剂热分解VOCs,相应的处理设备主要有蓄热式焚烧炉(RTO)和蓄热室催化焚烧(RCO)。由于过程采用了高效陶瓷蓄热体,设备本身具有很高的热效率(可达95%以上),因此能够比较节能的运行。在美国,三十年前VOCs治理之初,也曾尝试用吸附、等离子等方法处理,但之后陆续均被热分解方式替代。RTO由于具有高的热效率和净化效率,在废气浓度适宜情况下,设备能够在比较节能的情况下高效地完成废气处理,同时具有很高的可靠性和比较长的寿命(可超过20年),因此在国外,目前RTO是包装印刷行业用来处理废气的最典型设备。

二包装印刷系统解决方案

国内设备存在废气风量较大,浓度较低的情况,溶剂含量普遍在1g/M^3以下。所以要想达到RTO经济运行,就要选择浓缩设备,使废气浓度提高。采用浓缩+RTO是最经济的运行方案。目前,有三种浓缩技术,沸石转轮浓缩,LEL,ESO。

1沸石转轮浓缩+旋转翼RTO

沸石转轮浓缩原理如图1所示,吸附扇区,这个扇区沸石(吸附剂)吸附废气中的VOCs,并释放清洁的空气进入大气。再生解吸扇区,这是通过在吸附扇区的吸附-解吸转子吸收VOCs,并与少量热风解吸在再生扇区。在净化扇区,吸附-解吸转子是通过让一部分冷却低温空气通过转子,以恢复其吸附能力。浓缩比例通常为10倍,高可达30倍。

沸石轮转浓缩优点是浓缩倍率高,尤其适合大风量低浓度废气,由于浓缩后废气风量减小10倍以上,所以配合旋转式RTO炉体,炉体极小,风机功率小,运行成本低。但是沸石转轮浓缩设备成本较高。

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图1沸石转轮浓缩+旋转式RTO

2LEL控制+旋转RTO

LEL是通过控制各个印刷色组的低爆炸极限来实现二次回风循环利用,既节约了能源,又提高了每一个色组的废气浓度,也减少了废气排放量。LEL需要给设备每个色组加装浓度传感器,成本较为昂贵。在较高端的印刷机上才配备此功能。LEL配备旋转式RTO,浓缩倍率较高,也能实现废气处理无功运行。

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图2LEL原理图

3ESO

ESO是专门针对凹版印刷机、干法复合机、涂布机等开发的智能化多功能设备,具有送风、节能、浓缩、减排等十项功能,直接替代传统印刷机、复合机、涂布机等设备中的送排风及加热模块。其原理是实现原来排废的串并联,将排废气引入印刷进风循环利用,以提高废气浓度,降低了设备加热量需求,提高了废气浓度。配合旋转翼式RTO,可实现无功运行,甚至有余热回供印刷线。

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图3ESO原理

4旋转翼RTO

旋转翼RTO被称为第三代RTO,RTO采用旋转式分流导向,并把炉膛内蓄热体分成多个等份的单体密封单元,通过不停转动把VOC导向至各个蓄热体单元进行氧化。具有占地小,运转平稳,热效率高等特点。

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图4昱昌旋转RTO

三案例分析

以郑州一个彩印厂为实例分析,客户最终采用的方案是,ESO+西安昱昌的旋转翼RTO。共有3台印刷机总废气量为50000m3/h。

在现场实际测试上墨量,废气流量,废气温度后,车速,幅宽参数,输入西安昱昌环境计算得出以下结果,废气浓度为0.5g/m3,达不到自启动条件,需要额外用天然气7.6万大卡热,按照客户的开机时间计算出来,每年可以节约能源费用70.6万元。

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表1计算了3条包装线回收的热量为42.9万大卡每小时,按照客户的开机时间计算出来,每年可以节约能源费用70.6万元。

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四总结

印刷包装VOCs处理确实存在复杂性,美、日、欧等发达国家二十年多年的治理成熟经验来看,最成熟可靠的方法还是RTO。旋转翼RTO具有热效率高,分解效率高等先进特点。在软包装行业值得推广和应用,选择合适自己的浓缩方式也是必要的。


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